0引言
阜新金山煤矸石热电有限公司4×480t/h CFB锅炉炉内原采用SNCR脱硝，尾部烟气净化装置原采用福建龙净的LJD脱硫除尘一体化工艺，分别于2014年10月底陆续投入运行，投运后烟气NOx排放浓度≤100mg/Nm3，SO2排放浓度≤100mg/Nm3，烟尘排放浓度≤30mg/Nm3，满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中排放限值要求。但是，阜新地区地处辽宁省，属于《＜煤电节能减排升级与改造行动计划＞（2014-2020年）》（发改能源［2014］2093号）提出的东部地区。为适应未来更为严格的环保要求，阜新金山煤矸石热电有限公司考虑在目前建设完成的烟气净化装置，通过局部改造升级，实现超低排放的高环保指标。经过多次技术考察和反复论证后确定脱硫除尘升级改造采用福建龙净脱硫脱硝工程有限公司开发的DSC-M干式超低排放工艺，在原循环流化床干法工艺基础上进行脱硫除尘的超低排放改造工作，脱硝改造由华电工程公司进行改造，以实现NOx＜50mg/Nm3、SO2＜35mg/Nm3、烟尘＜5mg/Nm3的（50355）的超低排放要求。
1项目改造主要工程
1.1布袋除尘器的扩容
粉尘浓度实现30mg/Nm3到5mg/Nm3，除了通过改善吸收塔的雾化喷水和颗粒凝并而增大吸收塔的出口粉尘粒径外，还需更换布袋材质、增加布袋数量。从现场场地情况看，3#、4#炉布袋除尘器尾部空间较大，在尾部增设单元；1#、2#炉尾部空间狭窄，只能在侧部增设单元。无论何种方式，增设单元后，布袋除尘器内部需要细致调节，如结构重新计算、流场重新设计、新增单元清灰策略调整等，否则容易导致某单元负荷过大引起快速破袋。
1.2脱硫和除尘的匹配
（1）由于除尘增设了单元，需要独立设置灰斗及物料循环系统。物料斜槽长期稳定运行最关键部分是配套斜槽规格和流化风系统的设计，流化斜槽规格需要匹配循环灰量，最大量和最小量要在斜槽输送量的最佳灰输送厚度；新增斜槽的流化风要和原有体系对接并平衡，否则会导致流化床失衡，引起斜槽流动不畅，造成斜槽堵灰。
（2）新增灰斗后同步新增物料循环阀，原有吸收塔床层控制PID需要全面改变控制策略，用一个床层信号控制三个或四个阀门开度，阀门在不同的时间段有不同的出灰量，必须稳定灰斗灰位，且需要保证最终总出灰量稳定，从而保证脱硫床层稳定，控制系统需做大改动，如果控制不好，容易造成床层波动大、灰位不平衡，导致吸收塔、灰斗结块。
2项目设计
2.1设计参数
脱硫除尘岛入口烟气设计参数如表1所示。
2.2工艺流程
在原有脱硫除尘的工艺流程上进行超低排放升级改造，改造后具体的工艺路线为：原有SNCR脱硝升级改造+原有四电场电除尘器（可仅运行一个电场）+DSC-M干式超低排放装置（预留COA低温协同脱硝工艺接口），具体工艺流程如图1。
首先锅炉烟气经炉内喷氨进行SNCR脱硝后，经过省煤器、空预器进入原有四电场预电除尘器，预除尘后烟气进入吸收塔，在吸收塔内，通过喷入工艺水进行降温，加入吸收剂与烟气中的SO2发生反应而脱除；脱硫后含大量粉尘的烟气经下游布袋除尘器除尘后，由脱硫引风机排回原有烟囱排放；布袋除尘器捕集下来的粉尘大部分循环回吸收塔与SO2反应，少部分副产物采用正压浓相气力输送方式送到原有灰库。
此外，因本工程采用DSC-M干式超低排放工艺，可预留COA低温协同脱硝工艺接口。后续可视出口烟气NOx浓度情况，确定是否集成COA协同脱硝工艺，为NOx排放实现小于50mg/Nm3或更为严格的排放多一层保障。
2.3整体布置
整个脱硫除尘岛的布置简洁、美观，新增布袋除尘器单元布置在原有除尘器的尾部或侧部，主要辅助设施如新增的布袋清灰风机、灰斗流化风机、斜槽流化风机、高压水泵等工艺设备与原有零米设备一致布置在地面层，按工艺要求集中布置，整体性好，外观造型协调，最大限度地节省用地。新增的平台设置高度与原有平台一致，在原有平台上进行延伸，楼梯利旧原有楼梯。图2分别为改造前后全景图。
3项目改造工程主要内容
3.1控制软件核心设计升级
（1）升级控制软件，优化床层浓度、喷水效果、运行温度及给料系统等运行参数。
（2）增加前馈及应急机制，自动调节控制消石灰调频给料器。
（3）控制策略改为联合控制，灰斗灰位平衡控制+阀门开度系数比例关系控制+床层PID控制。
3.2吸收剂供应系统改造
现有吸收剂供应系统升级为双级高精度给料装置，以满足锅炉负荷、燃料含硫量变化时实现系统出口SO2排放浓度稳定小于35mg/Nm3。
3.3工艺水系统改造
现有的水系统升级为高精度调节给水系统，在锅炉负荷变化的情况下，实现脱硫反应温度稳定，创造高脱硫效率反应环境；同时，通过改造实现水系统的在线检修及切换。
3.4物料循环系统改造
布袋除尘器新增灰斗及循环斜槽，同时匹配对应型号的流量调节阀和流量关断阀。新增大风量灰斗流化风机和斜槽流化风机，相应流化管路更改；新增一路仓泵输送脱硫灰至原有灰库。
3.5 CEMS升级改造
对现有的分析仪进行升级改造，适应超低排放小量程测量要求。
3.6布袋除尘器系统改造
（1）3#、4#布袋除尘器尾部增设两个单元；1#、2#布袋除尘器侧部增设三个单元。
（2）滤袋升级为超细纤维滤袋。
（3）袋笼升级为加强密集型笼骨。
（4）除尘器结构改造补强。
（5）采用结构更优化、更容易实现喷吹压力稳定的调节阀。
此外，根据工程经验，1#、2#布袋除尘器侧部增加单元，可能会存在一定的气流均布风险，设计前进行CFD模拟分析，如下图3所示，在原有布袋室的侧部增加一排布袋单元，布袋单元进口不变，引一股烟气至新增布袋单元，布袋单元出口分别为：两个原有布袋室出口不变，新增布袋室出口位于布袋室顶端（见图3红色部分），进入布袋室前的烟气总量为288.77m3/s。经CFD模拟后，三个布袋出口的烟气量分别为：100.38m3/s、100.38m3/s、88.01m3/s。从中可以看出侧部新增布袋除尘器单元存在一定的偏流，偏流率约为12.3%。但实际运行时三个布袋室运行烟气量不一样，会导致阻力不一致，烟气量越大的室阻力越大，烟气量越小的室阻力越小，由于布袋除尘器具有一定的气流自平衡功能，阻力大的布袋室，烟气量会逐渐下降，阻力小的布袋室，烟气量会逐渐上升，最终促成偏流小至个位数，理论上对粉尘排放影响不大。后续实际运行的良好状况，也证明了侧部增加布袋除尘器单元对粉尘排放几乎没有影响，粉尘完全可以满足超低排放要求。
4项目改造运行情况和技术特点
4.1运行情况
整个改造工程于2016年9月开始实施，受业主停炉时间影响，分别于2016年12月成功投运3#炉，2017年4月顺利成功投运4#炉，2017年12月顺利成功投运1#炉，2018年1月将投运2#炉。运行监测数据表明，脱硫装置入口SO2浓度从200～3000mg/Nm3波动，经过DSC-M干式超低排放装置后，出口净烟气SO2浓度连续稳定低于50mg/Nm3（最低小于5mg/Nm3，甚至接近为0mg/Nm3），DSC-M自身脱硫效率可达到98%以上；同时粉尘排放连续稳定低于5mg/Nm3（最低小于2mg/Nm3），各项性能指标均优于设计值，完全满足甚至优于超低排放要求。
4.2技术特点
本项目超低排放改造的成功运行，表明了DSC-M干式超低排放工艺完全可以实现SO2及粉尘的超低排放，DCS运行情况可见图4。本项目改造具有以下技术创新特点：
（1）精细控制床层波动、操作温度，实现SO2的超低排放。通过专门开发定制的高线性物料循环阀及联合控制措施，保证床层稳定；采用独立、性能可靠的回流式喷雾系统及动态回水响应装置，严格控制喷入吸收塔内的雾化水，既满足烟气降温要求，又提供颗粒表面湿润环境，大大促进气-固-液之间的化学反应，保证高效脱硫反应的环境条件，实现SO2的超低排放。
（2）尾部及侧部增设布袋单元，实现粉尘的超低排放。在本次改造中，滤袋滤料采用超细纤维，通过尾部或侧部增加单元，加大布袋数量降低过滤风速，保证足够的过滤面积等，有效保证了布袋出口粉尘排放浓度小于5mg/Nm3的超低排放标准。此外，循环流化床激烈湍动颗粒在凝并作用下，可以将亚微米级的细颗粒凝并成粗颗粒，更有利于脱硫后的布袋除尘器将烟尘排放控制小于5mg/Nm3。
（3）炉内炉外脱硫优化组合，实现经济稳定可靠运行。本工程炉内可以采用石灰石脱硫，一方面，炉内脱硫效率较高时，Ca/S过高，石灰石投入量大，容易降低锅炉燃烧效率和造成炉内磨损；另一方面，炉内脱硫效率较高时，将剩余大量未反应的CaO随着锅炉烟气，被一同带入吸收塔，在塔内喷水、高浓度物料流化湍动状态下，可继续参与脱硫反应，降低炉后Ca(OH)2的耗量。因此，针对本项目，通过现场实际调试，结合炉内喷钙脱硫+炉后DSC-M燃煤烟气干式超低排放技术，在最大限度减少脱硫成本的前提下，完全实现SO2的超低排放。
（4）可预留NOx提效能力，为NOx排放浓度进一步保障。CFB锅炉本身具有低NOx排放的优点，通过升级改造SNCR脱硝工艺可实现较高脱硝效率，且在系统中预留了COA脱硝接口，后续可视出口烟气NOx浓度情况，确定是否集成COA协同脱硝工艺，保证NOx满足超低排放要求，形成烟气治理的“多重保险”。
此外，DSC-M干式超低排放技术的高密度颗粒区，可实现高效的吸收和吸附双重净化作用，能够同步脱除SO3、HCl、HF等酸性气体及铅、砷、汞等重金属污染物。因此，DSC-M超低排放技术可实现燃煤烟气多种污染物协同控制，可优于超低排放要求。
5结束语
阜新金山煤矸石热电有限公司4×480t/h CFB炉烟气干式超低排放改造项目的成功投运，且各项指标优异，实现最新和未来几年的“50355”的超低排放环保标准，为阜新金山电厂的减排和改善周边大气环境做出重要贡献。同时，也使福建龙净在除尘超低排放升级改造方面拥有侧部增设单元及尾部增设单元两大技术，可以满足各种布置的原有布袋除尘器超低排放升级改造。
阜新金山煤矸石热电有限公司4×480t/h CFB炉烟气干式超低排放改造项目是中国五大发电集团之一的华电集团配套干式脱硫除尘装置升级改造实现超低排放且成功达标运行的首创，具有重大和深远的意义，为华电集团、同地区乃至全国范围CFB锅炉进行超低排放改造路线选择提供可靠借鉴，指出一条科学的新路。