张元勇
（兖矿鲁南化工有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］ 兖矿鲁南化工有限公司锅炉系统有6台循环流化床锅炉，配置有“布袋除尘器+SNCR脱硝+低氮燃烧+氨法脱硫”等环保设施，运行过程中烟气SO2排放浓度在35～150 mg/m3，烟尘排放浓度在19～36 mg/m3，达不到《山东省火电厂大气污染物排放标准》（DB 37/664—2013）第2号修改单的要求，故必须对锅炉系统实施超低排放改造。在对当前市场上可供选择的锅炉烟气超低脱硫、除尘技术进行比选分析的基础上，最终确定选择超声波脱硫除尘一体化技术对锅炉系统实施改造。改造后，净烟气中的SO2浓度稳定控制在30 mg/m3以下，烟尘浓度稳定控制在5 mg/m3以下，完全满足DB 37/664—2013第2号修改单的要求，年减排SO2 达369.36 t，减排烟尘172.8 t，每年可减少环保税支出约242万元，经济效益和环保效益显著。
［关键词］ 循环流化床锅炉；排放限值；超低排放；技术路线比选；超声波脱硫除尘一体化技术；运行考核；效益
［中图分类号］ X701［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）05-0005-04
0 引 言
燃煤电厂锅炉污染物排放是造成大气污染的主要原因之一，近年来，国家投入巨额资金大力开展工业点源特别是燃煤电厂的污染治理工作，要求燃煤锅炉达到地方污染物特别排放限值（超低排放）要求，《山东省火电厂大气污染物排放标准》（DB 37/664—2013）第2号修改单明确规定：现有火电锅炉2019年1月1日起必须达到排放烟气SO2含量≤35 mg/m3、烟尘含量≤10 mg/m3（410 t/h以上锅炉烟气烟尘含量≤5 mg/m3）的要求。
1 锅炉烟气排放概况及改造目标
兖矿鲁南化工有限公司（简称鲁南化工）是兖矿集团旗下大型高科技煤化工企业，其主导产品为甲醇、醋酸、醋酸乙酯、丁醇等，配套建设的锅炉系统主要为化工生产装置提供动力或热源（用于精馏提纯），富余蒸汽用于发电。
鲁南化工现有6台循环流化床锅炉，东、西厂区各配置3台，分别为2台130 t/h循环流化床锅炉和1台260 t/h循环流化床锅炉（2×130 t/h+1×260 t/h），锅炉均为2004—2009年期间建设，建成时间较早，污染物排放浓度较高。前几年对锅炉系统进行了技术升级改造，6台锅炉均配置了“布袋除尘器+SNCR脱硝+低氮燃烧+氨法脱硫”等环保设施。其中，东、西厂区各配置氨法脱硫装置1套（东厂区为1#脱硫塔、西厂区为2#脱硫塔），采用三炉一塔方式配置，2套脱硫装置均采用江苏新世纪江南环保股份有限公司开发的第一代氨法脱硫技术，2009年建成投用，设计烟气处理量673 400 m3/h、脱硫效率98%、SO2排放浓度≤100 mg/m3，实际SO2排放浓度在35～150 mg/m3、烟尘排放浓度在19～36 mg/m3，枣庄市环境监测监控信息管理系统监测到的2016年全年烟气中污染物排放数据见表1。可以看出，鲁南化工锅炉烟气排放指标达不到DB 37/664—2013第2号修改单的要求，必须对锅炉系统进行超低排放改造。
根据DB 37/664—2013第2号修改单的要求，鲁南化工确定锅炉烟气脱硫除尘改造目标如下：净烟气中SO2含量≤35 mg/m3、颗粒物（烟气中各种尘粒的总和）含量≤5 mg/m3，其他工艺指标达到《氨法烟气脱硫工程通用技术规范》（HJ 2001—2018）的要求。
2 技术路线比选
为达到新标准的要求，鲁南化工2015—2016年持续对国内脱硫、除尘超低排放工艺及其应用状况进行了深入的考察调研，但当时国内烟气超低排放处于刚起步阶段，已经投运的成熟示范装置还不多，大型燃煤电厂超低排放基本上以石灰石-石膏法+湿式电除尘工艺为主，可选择性少。
2.1 SO2超低排放技术路线比选
国内应用较多的烟气脱硫工艺主要有石灰石-石膏法、氨法和半干法，3种工艺均技术成熟、可靠，并有广泛的应用。由于鲁南化工已建成氨法脱硫装置，且以化工生产过程中副产氨水作为脱硫剂，氨法脱硫副产硫酸铵可作为企业生产复混肥的原料，其运行成本、技术可靠性等均较石灰石-石膏法、半干法等工艺有明显优势，因此，SO2超低排放改造只需对现有氨法脱硫装置进行优化，即通过吸收段结构优化强化传质效果、提高脱硫剂覆盖率、避免烟气短路及偏流，就可实现净烟气中SO2浓度低于35 mg/m3的目标，较新建超低排放设施节省投资50%以上。
2.2 烟尘超低排放技术路线比选
在脱硫系统改造的基础上，要实现净烟气中颗粒物含量≤5 mg/m3的要求，有多种工艺组合方式可选，超低除尘工艺组合的比较见表2。
通过比对并综合考虑鲁南化工的生产经营状况，最终我们确定选择施工周期短、新增占地少、投资低、运行安全可靠的“原布袋除尘+超声波脱硫除尘一体化技术”对锅炉系统进行改造，该技术路线可较常规的“脱硫+湿式电除尘超低排放技术”工艺路线节约投资50%以上，节省运行费用50%以上，具有明显的技术和应用优势。
3 超声波脱硫除尘一体化技术工艺原理及流程
超声波脱硫除尘一体化技术是将脱硫吸收与深度除尘组合在1套装置中的联合处理技术，是一种集烟气脱硫、除尘于一体的经济、高效的超低排放技术，可使脱硫后净烟气中的SO2含量控制在35 mg/m3以下、烟尘含量控制在5 mg/m3以下。
3.1 工艺原理
3.1.1 氨法脱硫的工艺原理
在多功能烟气脱硫塔吸收段中，通过氨水中的NH3与烟气中的SO2反应将锅炉烟气中的SO2予以吸收脱除，得到脱硫中间产品——亚硫酸铵或亚硫酸氢铵溶液，之后在脱硫塔的氧化段鼓入压缩空气，使亚硫酸铵或亚硫酸氢铵与空气中的O2发生氧化反应生成硫酸铵；在脱硫塔的浓缩段，高温烟气将硫酸铵溶液浓缩，得到固含量在10%～15%的硫酸铵浆液，浆液经旋流器浓缩以及离心分离、干燥、包装等工序处理后最终得到硫酸铵产品。
更多内容详见《中氮肥》2019年第5期