浅谈燃煤烟气收水消白烟及污染物协同治理

孙陟

（新疆天富环保科技有限公司，新疆维吾尔自治区 石河子 832000）

随着新疆维吾尔自治区的环保投入不断加大，污染物排放总量逐年下降，但雾霾污染的改善效果尚不显著；其中乌鲁木齐、昌吉、石河子、独山子、奎屯、乌苏等北疆城市的空气质量低于全国和自治区的平均水平。近五年来，新疆维吾尔自治区的燃煤量与废气排量逐年递增，空气中的颗粒物浓度也逐年增加，空气优良率均低于70%。据监测，新疆维吾尔自治区的重度雾霾污染天气主要集中在冬季，因而冬季工业湿烟气排放是新疆维吾尔自治区冬季区域性雾霾发生的重要因素之一。

1 我国湿烟气除湿消白效果的现状

目前，针对煤化工企业湿烟气除湿消白方面的研究相对较少，尚处于起步阶段，常见的技术途径有升温除湿、冷凝除湿、溶液除湿和旋风除湿等几类方法，结合白烟的形成和消散机理，可设法改变湿烟气排出时的初始状态，使湿烟气在扩散过程中始终保持非饱和状态，才能彻底消除白烟现象。但现有的烟气消白技术均无法完成新疆维吾尔自治区冬季寒冷、少风、缺水环境的烟气消白，且无法回收烟气中的水分进行资源化利用，不能缓解缺水地区的水资源危机。

2 燃煤烟气深度收水消白烟及污染物协同治理技术工艺流程

经过电除尘器初步净化的烟气进入吸收塔中段折流向上，中段设置一层平板除雾器、集水盘、一层喷淋、一层高效除雾器。喷淋浆液来自高效协同循环箱下塔釜，循环浆液通过pH值自动控制系统，由制浆系统进行补充。烟气通过平板除雾器处理后与喷淋浆液逆流接触，脱除剩余的少量SO2。同时烟气温度降低至饱和点以下，烟气中的水大量冷凝析出，在此过程中，不断捕集烟气中的细微粉尘颗粒，高效除雾器将烟气中夹带的水滴拦截，粉尘随冷凝出的水滴进入高效协同循环箱下的塔釜。吸收了SO2的浆液在塔釜中氧化后进入原脱硫系统继续循环利用。高效除雾器出来的烟气中的SO2浓度可低至15mg/Nm3以内，粉尘浓度低至5mg/Nm3以内，实现超低排放；烟温低至42℃左右，烟温下降而冷凝析出的水在冬季平均约40t/h，全年平均约30t/h，收集后的水分在高效协同循环箱下部经过浆液分离装置分离后，用于冲洗平板除雾器，冲洗水落入原脱硫塔塔釜补充吸收塔液处，实现脱硫系统近零补水。烟气经过高效除雾器后进入脱硫塔的上段。上段设置集水器、一层冷凝喷淋、一层金属平板除雾器。喷淋浆液来自收水循环箱上部，烟气与喷淋浆液逆流接触，烟温进一步降低至25℃左右，烟气中的水分进一步冷凝析出，实现收水目的。冬季平均收水量约50t/h，全年平均约35t/h。冷凝析出的水分经金属平板除雾器拦截、集水器收集后，进入收水循环箱上部。收集下来的水分通过排出泵送回厂区中水回用。经两段降温冷凝后的烟气须经再加热后进入烟囱排放。冷凝后的烟气利用蒸气热源换热，烟温上升至60℃以上后进入烟囱，最终实现消白烟。

3 工艺技术指标

1）通过改造脱硫塔吸收区域，实现单塔双循环，确保SO2超低排放（排放浓度〈15mg/Nm3）；2）利用空冷降温的方式，置换出上吸收段的热量，从而降低排烟温度实现冷凝收水，并100%回收利用；3）采用高效除雾器，实现粉尘超低排放（排放浓度〈5mg/Nm3）；4）不占用额外空间，在吸收塔内部集成烟气加热器，实现环境温度-5℃消白烟。

4 系统的投运和停运

4.1 锅炉引风机启动前的准备工作

1）系统检修工作完结，各项安全措施恢复完毕，现场清洁无杂物；2）所有设备电机试转方向正确，绝缘良好，对应泵、风机油箱油位正常、油质良好，所有风机、水泵、搅拌器处于备用状态；3）除尘、脱硫进出口烟道挡板确认在开启状态，烟道内部干净无杂物，各人孔门全部关闭；4）系统中所有电动门、气动门开关试验正常，开关位置正确，动作灵活，就地与远程指示一致，所有手动门开关位置正确；5）厂区工业水系统及辅机冷却水系统供水正常，低辅联箱蒸气供应正常，蒸气压力〉0.4MPa，温度〉150℃；6）仪用及杂用压缩空气系统储气罐压力在0.6～0.7MPa；7）向吸收塔、石灰石浆液箱、工艺水箱、高效协同循环箱、收水循环箱补水，液位正常，满足系统要求，各疏排水系统正常；8）石灰石、电石渣仓料位正常，制浆系统制浆完毕，浆液密度在1150～1200kg/m3之间，浆液大循环正常；9）联系除灰人员，确认电除尘高压隔离变压器空载升压试验正常，电除尘顶梁加热、阴阳极振打投入自动，输灰系统正常处于备用状态，灰库有足够的存灰空间。

4.2 锅炉点炉前的准备工作

1）启动除雾器冲洗水泵，确认除雾器冲洗系统运行正常，各冲洗阀供水流量正常；2）启动吸收塔侧进式搅拌器及高效协同循环箱侧进式搅拌器，检查运行是否正常；3）联系除灰人员，确认输灰顺控系统运行正常，电除尘及灰库流化风系统运行正常；联系主机值长，确认锅炉点炉方式（等离子或投油）；4）检查吸收塔浆液循环系统，启动一台浆液循环泵，确认运行正常；5）确认本系统内的相关连锁保护投入正常。

4.3 锅炉点炉后系统整体投运步骤

1）锅炉点炉后，投入吸收塔氧化系统运行，吸收塔入口烟温〉60℃后且机组并网前，启动第二台浆液循环泵（注意选择出力较小的一台，防止出口SO2排放浓度过低，导致传至生态环境部门的监测数据为无效数据），确认运行正常；2）联系除灰人员，确认电除尘各高压柜运行正常，二次电流和二次电压正常，无大幅波动，根据电除尘的出口粉尘排放浓度，适当提高二次电流，保证吸收塔出口粉尘达标排放；3）机组并网后，根据系统的整体用水情况，投入相变空冷循环系统，注意收水循环箱、高效协同循环箱、吸收塔液位及出口温度变化情况，及时调整空冷循环泵和相变空冷风机频率，多余的冷凝水送至厂区化学水处理系统；4）开启高效换热单元蒸气管路进出口门，投入蒸气换热系统；5）随着锅炉负荷的增加，注意高效除雾器的差压变化和吸收塔的液位变化情况，及时对除雾器进行冲洗，并确认冲洗水流量正常；6）随着吸收塔出口SO2排放浓度的缓慢上升，及时开启制浆系统至吸收塔供浆电动门，调整供浆调节门开度大小，保证出口SO2达标排放；7）根据锅炉负荷及入口SO2变化，及时启动第三台循环泵，或者进行倒泵操作，保证系统安全、经济、稳定运行。

4.4 锅炉停炉时系统整体退出步骤

1）将高效协同箱、收水循环箱及吸收塔的液位控制在低位运行，并且尽可能在系统停运前排空各箱、罐、坑的液体或在低液位运行；2）随着锅炉负荷的降低，根据吸收塔入、出口SO2变化，按顺序停止相应的浆液循环泵，一台、一台停止，最后只留一台运行，调整吸收塔供浆调节阀，保证吸收塔出口SO2达标排放；3）随着系统用水量的减少，逐渐降低相变空冷循环泵频率，直至退出相变空冷循环系统（冬季排空室外空冷管路内的水），同时停止吸收塔出口蒸气换热系统的运行；4）逐渐降低吸收塔液位，在停炉后对高效除雾器进行充分冲洗；5）锅炉停炉且炉膛、尾部烟道吹扫完毕后，联系除灰人员停止电除尘系统的运行，在电除尘灰斗内的灰全部排空后，停止输灰系统运行；6）在吸收塔入口温度〈60℃时，停止最后一台浆液循环泵运行，退出吸收塔氧化风系统运行；7）各系统对应设备停运后，及时关闭所需的冷却水，确保吸收塔液位不升高；8）长时间停运，应排空制浆系统料仓内的物料，防止物料长时间滞留受潮板结。

5 系统正常运行中的调整及注意事项

5.1 高效协同循环系统

高效协同循环系统注水之前，检查所有的人孔、排放口、泵进口是否密封或关闭，注水至高效协同循环液位2m以上时启动搅拌器，液位高于5m，循环管内注满水后方可启动循环泵C，启动循环泵前要检查进口阀是否打开，循环泵油位是否正常，冷却水是否打开并且有水流动，启动后检查是否有震动和异音。停止循环泵30秒后关闭进口阀门，进口阀门关到位后打开循环泵排空阀，排空并冲洗干净。

5.2 收水循环系统

收水循环系统注水之前检查所有的人孔、排放口、泵进口是否密封或关闭，注水至高效协同循环液位4m以上，循环管内注满水后方可启动循环泵D，启动循环泵前要检查进口阀是否打开，循环泵油位是否正常，冷却水是否打开并有水流动，启动后检查是否有震动和异音。停止循环泵30秒后关闭进口阀门，进口阀门关到位后打开循环泵排空阀，排空并冲洗干净。

5.3 空冷系统

空冷系统的启动条件是设备和阀门都可以正常启停，启动时通过旁路管道启动，循环泵启动完成后，再将空冷管束进出口阀门依次打开，最后关闭旁路阀门。循环泵停运、空冷停运后，要尽快排空管束内的水和浆液。

5.4 脱硫剂制备系统

投运时，首先保证石灰石浆液罐内有水，合理配比浆液浓度，开机时先启动螺旋称重，再启动变频星形给料机，星形给料机为变频，频率可按需调节。停运时，先关停星形给料机，待螺旋称重数据为零并稳定不变后，再停止螺旋称重。在化浆过程中，要密切关注石灰石浆液罐的液位以防溢流，关注石灰石粉仓料位计的计量，以备及时补充石灰石。

5.5 蒸气加热及疏水系统

根据出口烟气温度调节蒸气调节阀的开度，关注蒸气的用气量。

5.6 工艺水系统

工艺水系统利用原FGD系统工艺水，需注意除雾器冲洗次数及冲洗时间，注意除雾器冲洗水总管的流量，冲洗流量不够时，可调节除雾器冲洗泵的频率。

6 结语

随着西部地区经济的快速发展，环境、天气影响等问题也随之显现；对煤化工企业的环保达标排放日趋严格，越来越多的企业把节水、烟气除湿消白改造提上日程。燃煤锅炉烟气深度收水消白烟及污染物协同治理技术工艺已在新疆维吾尔自治区部分地区进行了示范应用，通过验证，其工艺技术及操作方法切实可行，达到了预期的目的，为燃煤烟气除湿、水资源循环利用、生态环保可持续发展做出了应有的贡献。