048煙氣脫硫技術的分析及應用正文

1、煙氣脫硫技術的分析及應用吉林省石油化工設計研究院 王繼鑫 李 晶摘要：鍋爐燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是一種有害氣體， 對環(huán)境影響非常大， 隨著國家在環(huán)境保護方 面的政策及投資力度加大， 鍋爐煙氣脫硫技術進幾年發(fā)展很快。 目前， 國內(nèi)外已開發(fā)出數(shù)百 種煙氣脫硫技術， 而實際進入工業(yè)應用較為成熟的技術也不過二十幾種， 由于脫硫工程是一 項技術復雜耗資巨大的環(huán)境治理項目， 必須因地制宜地探索出技術上可行， 經(jīng)濟上合理， 具 有實際操作可能的煙氣脫硫方案。 煙氣脫硫的方式受爐型的制約， 因此應根據(jù)工程實際情況 選擇與爐型相適應的脫硫除塵工藝以及配套的附屬設備。 本文從工程設計實例出發(fā)， 簡要分 析和介紹設計中

2、幾種常用的煙氣脫硫技術。關鍵詞： 鍋爐煙氣脫硫 除塵器1 概述隨著科學技術的發(fā)展， 人類駕御自然能力的提高， 環(huán)境保護已經(jīng)成為一個刻不容緩的課 題。 我國尚處于社會主義的初級階段，工業(yè)燃料主要以煤炭為主， 我們除了要解決燃煤向大氣中排放的粉塵，更重要的是要解決向大氣中排放的二氧化硫。二氧化硫是一種毒害氣體， 是形成酸雨的主要成分， 對農(nóng)作物的生長及人類的身心健康 有害，還將破壞古代文化的遺跡，對環(huán)境的影響非常大。國家標準鍋爐大氣污染物排放標 準(GB13271-2001)中對二氧化硫的排放作出了嚴格的規(guī)定：即從2001年1月1日起，建成使用的燃煤鍋爐房煙氣中二氧化硫含量的排放要達到900mg/

3、m3 以下。這樣對我們在設計燃燒高硫份燃料煤鍋爐煙氣脫硫方面增加了一定的難度。目前，防治鍋爐煙氣中二氧化硫對大氣污染的途徑主要有二種：1.1 采用低硫燃料或對燃料進行脫硫處理。由于受低硫燃料資源的限制和燃料脫硫處理費 用昂貴，此種方法有一定的局限性；1.2 煙氣脫硫。由于煙氣中的硫份是以SO的形式存在，因此在技術上脫硫是能夠作到的。煙氣脫硫的方法可分為拋棄法和回收法兩大類。拋棄法是將吸收劑與 SO2 結合，形成廢渣，沒有再生步驟，廢渣拋棄或作添坑處理。拋 棄法最大的問題是污染未得到徹底解決，只是將空氣污染變成固體污染?；厥辗ㄊ菍⑽談┪栈蛭?SQ,然后再生或循環(huán)使用。回收法效果較好，但成本

4、較高。目前我國在工程中鍋爐煙氣脫硫主要采用拋棄法， 一般以使用吸收劑的形態(tài)和處理過程 的不同， 將回收方法分為干法煙氣脫硫、 半干法煙氣脫硫和濕法煙氣脫硫三類。 在實際工程 中，采用什么樣的脫硫方法取決于鍋爐的燃燒方式及除塵器的形式，如循環(huán)流化床鍋爐一般配備靜電除塵器或布袋除塵器， 常采用干法爐內(nèi)脫硫； 鏈條鍋爐一般配備濕式除塵器， 常采 用濕法脫硫。在實際工程中應用比較多的是干法煙氣爐內(nèi)脫硫和濕法脫硫。2 幾種常用脫硫方法的原理及比較2.1 干法煙氣爐內(nèi)脫硫干法煙氣爐內(nèi)脫硫主要應用于循環(huán)流化床鍋爐， 脫硫劑為石灰石粉。 其主要原理是石灰石粉在爐膛內(nèi)煅燒成 CaQ然后同SQ反應，生成CaSQ和

5、CaSQ,然后隨爐渣一起排出。 這種脫硫方法的脫硫效率為 40%75%，系統(tǒng)比較簡單，投資省，脫硫效率相對較低，鈣 硫比較高( Ca/S=2.55.0 )，運行成本高。而且對鍋爐有不利的影響，有引起爐內(nèi)結焦、受 熱面磨損的潛在威脅。 另外， 需在已有的鍋爐主廠房內(nèi)增裝體積較大的石灰石粉倉，改造難度較大。 此種脫硫系統(tǒng)在國內(nèi)也有許多電廠使用， 但只局限于在新建的容量較小的機組上采 用。2.2 濕法脫硫濕法脫硫常用于層燃方式的鏈條爐。 濕法脫硫在除塵器內(nèi)進行， 其主要原理是利用石灰石粉漿液洗滌煙氣，使 SQ與CaCQ反應，生成 CaSQ和CaSQ,沉淀后同灰渣一起排出。這種脫硫方法的脫硫效率為 4

6、0%70%，技術可靠，工藝系統(tǒng)完整，技術相對比較成熟， 鈣硫比較低( Ca/S=1.21.3 ),在工程中的應用比較廣泛。除塵器的形式多樣,選型的空間 較大。進幾年,高效濕式脫硫除塵器的發(fā)展較快,其主要特點是及脫硫和除塵一體,脫硫效 率及除塵效率都比較高，尤其是應用在我國北方，由于其占地面積小，可以室內(nèi)布置，已經(jīng) 逐步取代麻石水膜除塵器。2.3 循環(huán)流化床半干法脫硫循環(huán)流化床半干法脫硫工藝，采用氣懸浮吸收法（GSA。又稱為氣固循環(huán)一體化煙氣脫硫系統(tǒng)，該系統(tǒng)吸收劑漿液和煙氣均從反應塔下部進入，吸收劑在煙氣中呈懸浮狀態(tài)， 干燥之后的含塵煙氣， 脫硫產(chǎn)物和未反應物進入旋風分離器， 大部分固體顆粒被分

7、離出來返 回吸收塔，形成循環(huán)流化床的運行工況，大大提高了反應強度。而一部分粉塵被分離出來， 起到預除塵效果。 減少了進入凈電除塵器煙塵總量， 改進了整個系統(tǒng)的除塵性能， 與此同時 起到脫硫的效果。該技術是利用循環(huán)流化床強烈的傳熱和傳質特性， 在吸收塔內(nèi)加入石灰等脫硫劑， 用高 速氣使脫硫劑流態(tài)化從而與煙氣強烈混合接觸， 煙氣中的酸性污染物與脫硫劑中和、 固化從 而達到凈化煙氣的目的。 對降低煙囪對空排污染物放濃度， 具有重要作用。 此種方法在國內(nèi) 火力發(fā)電廠已有運行實例。循環(huán)流化床半干法脫硫工藝被認為是一項前景廣闊的技術，脫硫效率高， 吸收劑利用率高，耗水量小，耗電量少，副產(chǎn)品干態(tài)易于處理，對

8、煙氣負荷變化的適應性好，操作簡單， 運行可靠，無結垢堵塞等現(xiàn)象發(fā)生，占地面積小，投資費用僅為石灰石- 石膏法的 70%以下，運行費用也略低， 具有優(yōu)越的性價比， 特別適用于現(xiàn)有已建成的電廠煙氣系統(tǒng)技術改造。 該 方案所述脫硫裝置在世界各國有幾十臺機組使用， 我國云南小龍?zhí)峨姀S 6 號機組采用該技術 脫硫已經(jīng)投入運行，效果良好。3 工程實例3.1 爐內(nèi)干法脫硫吉恩鎳業(yè)股份有限公司熱電站坐落于長春高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)， 是由吉林省電力勘察設計院進行設計的，建設規(guī)模為 4 X 35t/h循環(huán)流化床鍋爐，配備布袋除塵器。布置方式見下 圖：石灰石粉由輸送罐車上的空壓機輸送至各臺鍋爐的石灰石貯倉，通過溜灰管

9、進入爐前的螺旋給煤機，隨著原煤一起進入鍋爐。石灰石粉的投入量是由溜灰管上的星形給料器控制的， 星形給料器與螺旋給煤機的電機聯(lián)鎖，通過螺旋給煤機的電機轉數(shù)控制星形給料器的給料 量，從而較準確的加入石灰石粉。石灰石粉在爐內(nèi)高溫的狀態(tài)下生成CaQ然后同煤燃燒產(chǎn)生的 SO反應，生成CaSO和CaSQ, 部分隨細灰經(jīng)布袋除塵器捕集下來，另一部分隨爐渣經(jīng)冷渣器排出。爐渣及灰均 不含水，爐渣有較好的活性，有利于爐渣的綜合利用。但干性的爐渣及細灰極易產(chǎn)生二次污 染，故在運行管理方面需下很大功夫，Ca/SQ2時，脫硫效率可達 85鳩上。3.2 濕法脫硫長春熱電二廠一期供熱管網(wǎng)調(diào)峰鍋爐房坐落在東嶺南街的伊通河畔，

10、是由吉林省石油化工設計研究院進行設計，建設規(guī)模為3X 58MW鏈條鍋爐，配備濕式脫硫除塵器，于2001年建成投產(chǎn)，已經(jīng)運行了三個采暖季。 該工程于2003年獲得吉林省優(yōu)秀市政工程設計二等獎， 其廠房布置方式見下圖:鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙道由塔底部進入除塵器，除塵器用水為閉式循環(huán)， 循環(huán)水來自澄清池，由循環(huán)水泵送至除塵器噴嘴，脫硫用的石灰乳液來自石灰漿液制備系統(tǒng)，除塵器根據(jù)液位及除塵器內(nèi)的 PH值補充堿液，除塵器捕捉的細灰定期排放。同時也利用爐渣沖灰的堿性 水補充除塵器用水，可以使廢水二次利用，節(jié)約用水。除塵器下面為沉灰部分，當灰水濃度 達到一定程度時，灰漿泵啟動，將灰水打入除塵器下的刮板機中運走。

11、為了防止煙氣中帶水，在引風機入口加裝了一套脫水導流裝置，可以防止引風機的腐蝕。此種除塵器與比麻石水膜除塵器占地面積小，脫硫效率高，可以布置在室內(nèi)，解決了北方冬季麻石除塵器上凍的問題，煙氣的除塵脫硫效果顯著，經(jīng)測試，除塵效率達到99.1%，脫硫效率達到62% （因燃用低硫煤），運行穩(wěn)定，故障少，對負荷變化適應能力較強，灰渣 處理較簡潔，不易產(chǎn)生二次污染。4結束語因脫硫方式受鍋爐燃燒方式制約，鍋爐燃燒方式的選擇又取決于生產(chǎn)負荷情況、煤質情況，因此作為設計者，在鍋爐選型上一定要從該工程的實際情況出發(fā)，全面考慮，選擇合理的脫硫工藝。從脫硫效率上來看，循環(huán)流化床鍋爐在煙氣脫硫方面具有得天獨厚的優(yōu)勢,其高昂的投資及運行管理費用使其推廣起來有一定的難度，而使用鏈條鍋爐的關鍵在于選擇質量過關的除塵器，選擇合適的灰水工藝流程。環(huán)境保護是一個永恒的課題， 希望通過除塵器廠家和設計院以及全社會的共同努力，徹底解決二氧化硫的污染問題， 給人們的生活創(chuàng)造一個健康的環(huán)境， 還地球一片藍天，為子孫 后代造福！參