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1、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35150mg/m3,烟 尘排放浓度在1936 mg/m3,达不到山东省火电厂大气污染物排放标准（DB 37/664 2 0 1 3）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 37/6642013
2、 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。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 37/6642013）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W35mg/m3、 烟尘含量W10 mg/m3（410 t/h以上锅炉烟气烟尘含量W5mg/m3）的要求。1锅炉烟气排放概况及改
3、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（2X130t/h+1X260 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
4、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W100mg/m3，实际SO2排放浓度在35150mg/m3、 烟尘排放浓度在1936 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 37/6642013第2号修改单的要求， 必须对锅炉系统进行超低排放改造。表1技改前烟气中污染物排放浓度统计mg/m3污染物
5、东厂区铲脱硫塔）西厂区脱硫塔最高值最低慣平均價棗低值平均偵so.1503568H54E71烟尘262125%192(1根据DB 37/6642013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W35mg/m3、颗粒物（烟气中各种尘粒的总和）含量W5mg/m3,其 他工艺指标达到氨法烟气脱硫工程通用技术规范 （HJ 20012018）的要求。2技术路线比选为达到新标准的要求，鲁南化工20152016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
6、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5
7、0%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W5mg/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
8、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 S02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02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。表2多种烟气超低除尘工
9、艺组合的比较趙低|縦尘1:艺细合1.艺金理曲点娥点综音除 尘孜率投诜通冇蛍除唯十制式电除器医电晕敘电紐粉尘荷电. 荷电后的新尘在电场力的乍 用下皴捕隼，走期水沖洗的 力式清觀除牛敗牟扇；平产丿1:二 我污舉不适用于氨袪-脱磴g 5% 凶 臣布袋隐生黙淮造为电光止电坳捕枭卑工中妁人说 粉尘：再鏗布裂吹無利余细有机结合电除毒渭与布 卷曉器的代点乩有 豔尘憩定、索统咀力小 尊优点需增疔峨屯1涂尘. 笄对W4尘器进 行扩密，现场填地g 3%校海原和叢除咪.+趙市緩脱 就昧生体化復术 脱研塔内改进）采出洗涤凝第、声涼誰并2 种ta诫皴粒物粒從増大技术 対烟旌柠细强顆粒物粒仕 增大硕SL理-耳出台爭忍高対
10、也脱愫用泄和改造，投资校低，除尘秋噩就, 含生朮寡邛臨零鼾捕举 后返m脱就塔内帝肝利JH-尢“三堆产也W.5% 说 I.较低帝裘除尘煤巾容改這加岗原布牠除尘器并更换凰 细谑拔，通逹增加过滤瓯积 捉rn除却;效率适应各种粉尘特性的轴气十成除尘眾聊实现 空怖孰餘尘玫半相对较低旳2%3.1.2超声波除尘的工艺原理超声波除尘技术由江苏新世纪江南环保股份有限公司开发，采用洗涤凝聚、声波凝并2 种细微颗粒物粒径增大技术对载尘烟气进行细微颗粒物粒径增大预处理，从而大大提升细微 颗粒物的去除效果，最后采用多级高效除雾器实现总尘的超低排放。其中，声波凝并颗粒物 粒径增大技术是在声波或超声波的作用下使细微颗粒物发
11、生共振 （声波声强不小于0.5kW/m2、频率在0.05150 kHz更好;颗粒粒径越小则振幅越大)而相互结合、增大，从而促 进颗粒凝聚并从流动的气体中分离出来。超声波除尘技术的三大机理: (1) 超声波在气体中传播，推动气体中悬浮的微粒反复振 动而对微粒做功，不同大小粒子的振幅不同而导致粒子间相互碰撞; (2) 由于气流与颗粒间 的相对速度不同，粒子之间形成流体吸引力; (3) 由于声辐射压的作用，使粒子沉积到声驻 波的波腹上，大大增加尘粒的碰撞积灰。3.2 工艺流程超声波脱硫除尘一体化装置工艺流程简图见图1。锅炉引风机送来的烟气，通过增压风 机进入多功能烟气脱硫塔浓缩段，蒸发浓缩硫酸铵溶液
12、，烟气温度降至约60C;之后烟气进 入脱硫塔吸收段，通过与吸收液中的NH3反应除去烟气中的大部分SO2和其他酸性气，烟气 温度进一步降至4555C;之后净烟气经超声波凝并，其中的颗粒物结合为大颗粒，经除雾 器捕集后返回塔内，净烟气则由脱硫塔烟囱直接排放。除尘邨环泵鰭环為图 1 超声波脱硫除尘一体化装置工艺流程简图4 超声波脱硫除尘一体化技术的应用及效果4.1 应用概况2016年10月2017年6月，鲁南化工采用超声波脱硫除尘一体化超低排放技术先后完 成了东、西厂区2套氨法脱硫装置的升级改造,2套氨法脱硫装置分别于2017年4月和2017 年7月进行运行调试，之后投入正常运行。投运至今，装置运行
13、正常，净烟气中SO2浓度能够稳定控制在30 mg/m3以下，烟尘浓 度稳定控制在5 mg/m3以下，完全满足DB 37/6642013第2号修改单的要求，没有出现日 均值、小时均值超标的现象;投运至今，超声波脱硫除尘一体化装置按计划检修3次，主要 是脱硫塔内件的常规检查和防腐处理，检查结果显示，其动、静设备运转正常，超声波设施 及新增屋脊式除雾器、丝网除沫器均无严重腐蚀现象。4.2 排放指标考核2018年4月2日0:004月8日23:00对2#脱硫塔进行了 168 h的运行考核，2018年 7月13日0:007月19日23:00对1#脱硫塔进行了 168 h的运行考核，枣庄市环境监测监 控信息
14、管理系统监测到的烟气中污染物排放数据见表3 。表3技改后烟气中污染物排放浓度统计mg/m3污染物东厂区(lL脱硫塔)西厂区(卯脱硫塔)最高值平均值最K值最低值平均值so23L60IS. 3014.60016. 7()烟尘1.87().884.30(.121. E24.3 工艺运行指标考核及评价(1) 性能考核期间共生产硫酸铵137 t脱硫前系统硫酸铵潜在量为52.88 t系统共 消耗浓度15%的氨水145.47 m3，折合纯氨21.88 t,理论上应生成硫酸铵84.89 t,即氨利 用率为(137-52.88) 4-84.89X100%=99.1%，而设计氨利用率299%，实际氨利用率优于设
15、计值。(2) 设计烟气脱硫系统压降2100 Pa，实际考核烟气脱硫系统压降390Pa，优于设计 值。(3) 设计烟气氨逃逸W2 mg/m3，实际考核氨逃逸值为0.533X10-6(0.405 mg/m3)， 优于设计值。(4) 设计净烟气中雾滴浓度W75mg/m3，实际考核雾滴浓度20.69 mg/m3，优于设计值。可见，超声波脱硫除尘一体化装置各项排放指标及工艺指标均达到设计要求，符合山 东省火电厂大气污染物排放标准和氨法烟气脱硫工程通用技术规范的要求。4.4 经济效益评价据项目环评及验收报告，项目实施后年减排SO2达369.36 t,减排烟尘172.8 t,按山 东省环保税征收标准S02每当量6元、烟尘每当量1.2元计算，每年减少环保税支出约242万元。4.5 环境效益评价超声波脱硫除尘一体化技术的应用是在原烟气处理设施的基础上进行的升级改造，改造 后，正常生产过程中水全部重复利用，不产生废水，事故废水排放地坑回收 (重复利用) ， 副产品硫酸铵对外出售，无其他废渣产生;6台循环流化床锅炉年减排SO2达369.36t,年减排烟尘172.8 t,大幅减轻了
