燃煤锅炉超净排放改造方案与施工技术要点

张彪 姜涛 谭显鹏

1.湖北省工业建筑集团有限公司 2.湖北省工业建筑集团安装工程有限公司

为了响应国家及地方环保政策号召，西安市长安区某热力公司所运行的6台燃煤锅炉进行了超净排放改造。改造工程由湖北省工业建筑集团安装工程有限公司以工程总承包（EPC）的方式承接，为类似的供热锅炉超净排放改造积累了宝贵的经验。

1 工程概况

该热力公司需改造的6台锅炉分别是3#、4#2台50 t/h循环流化床蒸汽锅炉和5～8#4台36 MW循环流化床热水锅炉。由于锅炉运行多年，脱硫、脱硝、除尘设备维护保养不佳，排放烟气的颗粒物含量、SO2浓度远远超过排放标准要求，NOX的排放浓度达到200mg/Nm3（标态，干基，9%O2）。

2 超净排放改造方案

2.1 脱硝系统改造方案

原烟气脱硝采用低氮燃烧+SCR技术，脱硝还原剂为尿素。由于NOX的排放浓度达到200 mg/Nm3（标态，干基，9%O2），为了达到超净排放要求和节约改造成本，利用原有尿素溶液制备及输送系统，在现有SCNR脱硝系统的基础上在省煤器的上部增加SCR脱硝反应装置。由于在省煤器上部要预留安装SCR脱销装置的空间，故省煤器需整体下移。

SCR催化剂主要成分为V2O5/TiO2，形状为蜂窝状方形柱体模块，单元尺寸为1690mm×960mm×1250mm。把蜂窝状柱体的催化剂单元并行排列2层（每层布置6块催化剂单元模块，布置方式为3×2），当290～420℃烟气垂直地通过这个蜂窝状截面时，虽然接触时间仅为1 s，但超过90%的NOX已被还原为无污染的N2和H2O，这可保证SCR出口处烟气的NOX浓度低于30 mg/Nm3。

每层SCR催化剂单元均安装了声波吹灰器，以便于在线吹扫运行过程中催化剂表面积灰，减少催化剂活性降低速率。

2.2 除尘系统改造方案

原锅炉烟气排放粉尘浓度高达20 g/Nm3（标态，干基，9%O2），为了达到“超净排放”要求，本改造工程采用低压脉冲布袋除尘器+湿式静电除尘器联合除尘方案。在烟道出口，每台锅炉配备一套布袋除尘器；在脱硫塔后，每两台锅炉的排烟共用一套湿式静电除尘器。

低压脉冲布袋除尘器处理风量为125000 m3/h，滤袋过滤面积2714 m2，气布比为0.77，运行阻力小于1000 Pa，除尘效率＞99.95%，出口粉尘浓度＜10 mg/Nm3。

湿式静电除尘器将从脱硫塔出来的烟气（包含石膏的粉尘浓度大约为20 mg/Nm3（干基），雾滴浓度大约为75 mg/Nm3（干基））进一步脱水除尘，以达到排放要求。每台湿式静电除尘器的通道为228个，极间间距350 mm，烟气通道截面积48 m2，集尘面积为1658 m2，烟气流速2.18 m/s，保证除尘效率为80%，保证除雾效率为80%，从而可使排放的烟气含尘率小于5 mg/Nm3（干基），含水率小于15mg/ Nm3（干基）。

2.3 脱硫系统改造方案

脱硫塔入口SO2浓度高达1403 mg/Nm3（标态，干基，9%O2），本改造工程脱硫采用成熟的石灰—石膏湿法工艺，每两台锅炉的烟气脱硫共用一个脱硫塔，脱硫塔位于在脉冲布袋除尘器系统后，湿式静电除尘系统之前。吸收剂将进入脱硫塔的烟气中的SO2在喷淋层内吸收为CaSO3，然后在浆液池中鼓入的空气将CaSO3氧化生成CaSO4·2H2O（石膏）。吸收塔内布置1层托盘，4层高效喷淋层并预留1层喷淋空间，每层喷淋层高度为2m，设计液气比为15，Ca/S为1.03。除雾器采用板式+管束式除尘除雾装置，除雾器出口烟气携带的水含量应低于30 mg/Nm3（干基）。

在最不利的情况下，脱硫塔设计脱硫效率＞97.51%，脱硫塔出口SO2浓度＜25 mg/ Nm3。

3 超净排放改造施工技术要点

3.1 脱硝系统改造施工技术要点

催化剂模块到货后要检查模块编号的正确性（连续、无遗漏），仔细检查每个模块是否正常以及表面薄膜情况。如果薄膜异常，确认内部元件是否破损以及通道是否被异物堵住。除此之外，还应仔细检查模块外形，各外表面是否平整和相互垂直。

催化剂安装前应仔细检查模块外表面是否平整和相互垂直以及模块编号的正确性（连续、无遗漏）。如果外形歪斜将影响就位安装。为了便于分析脱硝情况和催化元件更换，催化剂模块安装时应按照编号对号安装。

催化剂吊装工具应使用供应商提供的专用工具配合吊装平台和葫芦进行吊装，不得用钢丝绳捆绑。吊装催化剂模块前应仔细检查复核箱体内部各催化剂安装层支撑钢结构的几何尺寸、平整度、标高、各层之间的间距是否符合要求。

催化剂安装时必须在支撑钢结构上做好落位标志，严格按照图纸要求安装，催化剂的平整度和各催化剂之间的间距应着重检查。

由于催化剂具有毒性，搬运、组装催化剂前，施工人员应按照要求配戴手套和防尘面罩。倘若发生意外，尽快用清水冲洗，冲洗时间至少为10 min。附着在衣服上的粉尘必须随时抖落干净。每次工作结束后都要充分地洗手和漱口。

3.2 除尘系统改造施工技术要点

3.2.1 脉冲布袋除尘器

首先检查横梁各构件是否有异常，若构件有变形需校正后方可使用。按照图纸编号核查相应的工件编号，分类整理运至现场的构件。根据具体情况，用吊车将组装好的横梁整体吊装至钢结构立柱上。

将预制成整体灰斗吊至横梁的下方，按照图纸要求调整后进行焊接。

将箱体成片制作后分别吊装至灰斗的上方，按照图纸要求调整其轴线位置以及垂直度后进行焊接。

将箱体组装好后，按照从下往上的顺序分别进行吊装，检查平面平整度符合图纸或规范要求后进行焊接。

特别注意的是，在滤袋和袋笼构件上焊接任何工件都必须经设计同意，严禁强行组对。

3.2.2 湿式静电除尘器

为了提高安装效率，湿式静电除尘器的立柱、横梁由厂家按图纸要求进行编号后运送至施工现场。

安装单位应复查基础标高，并按照设计图纸确定每个支架的基础标高。以最高支架的基础标高作为定位基准点，对其他的基础进行找平。钢立柱安装的基准点以基础上纵向与横向的中心线为准。然后用垫铁调整至设计标高点。

施工单位应安排专人对照设备清单进行清点，检查零部件的数量、规格、种类是否一致。特别注意螺栓、螺母及垫圈等小件。检查零部件外观、接合面、焊缝是否正常。

框架立柱、横梁吊装前应布置好钢锚。按照先角部再两端最后周边的顺序吊装立柱。

安装变径斗时，板之间先点焊经调整后方可整体焊接。焊接完成后检查是否漏气。

护板墙安装前，应在每个接口位置搭建供对口、焊接使用的临时平台。按自下而上的顺序逐层安装护板墙，焊接时注意先点焊后满焊，最后焊接窄条板。

严格控制阳极单元支撑梁的安装精度。首先按设计要求在支撑梁安装位置画基准线。然后从中间向两边安装立柱上焊接工艺台。将第1件支撑梁吊放在工艺台上，使立柱、支撑梁中心线对齐后调整支撑梁上平面的水平度，使其符合要求。用垫钢调整支撑梁的长度，使其比图纸要求的尺寸大2～3mm，以确保焊接冷却收缩的余量。另外2件支撑梁和辅助支撑梁按照第1件支撑梁的方式进行。辅助支撑梁安装时要确定高度。

安装阳极单元前应先制作一套阳极板起吊装专用吊装架和吊钩。吊装架焊接质量和整体刚性应符合吊装要求。确定好阳极单元安装方向及位置后，在阳极单元搭设临时平台，将吊装架摆放到位固定。

按照图纸要求把阳极单元依次放入专用吊架里，极板板面应竖直，严禁生拉硬拽，用力过猛。起吊速度不得超过0.5 m/s，吊离地面20 cm后停止吊装，待清理吊装物上的杂物后再起吊。

下放的过程中严禁下部与框架触碰，从而导致极板变形。上述吊装过程不断重复，直至阳极单元吊装完成。吊装完成后整体调整阳极单元安装位置，确保框架支撑梁间距偏差不大于±2 mm。

安装阴极单元前，应按照要求进行阴极瓷套耐压试验，《检验证书》和《产品合格证》缺一不可。

吊杆应安装垂直，瓷套应当受力均匀且表面无尘土、油污等附着物，确保吊杆与瓷套中心偏差小于±3 mm。组合阴极大框架时应注意水平平面度偏差不大于±2 mm，对角线偏差不大于±5 mm。并按照设计图纸核对同一电场阴极吊挂线数量和相关尺寸。安装阴极小框架时应注意，小框架、阴极线直线度偏差小于3 mm。阴极线的安装应按照图纸从一侧依次向另一侧进行，并注意阴极线与阳极板处于相对方向。相邻方管中心偏差应不大于±2 mm。

冲洗、喷淋管道安装后需进行水压试验。试验压力为1.5 MPa，保压1h后应无压降。人工检查湿式除尘器内部管道，有明显焊接缺陷处返工修理。

3.3 脱硫系统改造施工技术要点

将底板环形梁与格栅支撑梁吊放至安装位置，按照规范要求调整环形梁位置、标高、水平度。然后按照焊接作业指导书将环形梁与底部预埋件及垫板点焊，并在焊接完毕后复核尺寸。在底板环形梁上表面标出塔内壁直径以及0o、90o、180o、270o方位。根据进行各个方向格栅梁的安装，并临时点焊。整体复核格栅梁安装尺寸符合要求后正式焊接。然后按图弯曲基础埋筋，并与底板梁焊接。底板梁安装结束后，对底板梁中心0o、90o、180o、270o位置标记，以便于后续底板安装。

安装底板时要注意底板与混凝土表面应密实贴合。在格栅支撑梁方框内，底板平整度≤3mm/m。底板对接焊缝应当在焊接完成后磨平，并在底板上标记中心点、0o、90o、180o、270o位置。

除第一层吸收塔围板直接在环形梁上组合外，后续各层围板均在地面先预组合后做好标记依次拆分，然后散片进行吊装。各个散片按照标记在高空对口焊接。所有焊接完毕后，按照要求测量记录第一层围板安装尺寸及偏差。然后依次焊接安装整个塔体。

在吸收塔封顶前吊装吸收塔内部支撑大梁。吊装顺序为：先喷淋支撑大梁，后除雾气支撑梁。在吸收塔围板内侧划定就位标记后吊装支撑大梁，并在就位位置的底部焊接临时限位。待大梁吊装就位并调整好后相应的焊接工作。

按图纸要求的焊接顺序进行吸收塔顶板焊接，避免焊接变形产生。

吸收塔内部对接焊缝必须磨平，角接的焊缝必须打磨成半径大于5 mm的过渡圆弧。

4 改造结果

本改造工程历时4个月全部完工，在预定工期内完成，且系统运转良好。第三方检验机构现场检测结果表明，改造后烟气排放（干基，6%O2）颗粒物浓度小于2 mg/Nm3，SO2浓度小于5 mg/Nm3，NOx浓度小于5 mg/Nm3，远低于西安市“超净排放”限值，减排效果十分显著。

5 结语

在“超净排放”改造项目中，既要充分利用原有设施节约成本又要充分使用当前成熟先进的环保技术。本改造项目所采用SCR脱硝技术+石灰石-石膏湿法脱硫技术+低压脉冲布袋尘-湿式静电除尘技术工艺成熟可靠，减排性能优良，可推广应用至类似的“超净排放”改造项目。