雙堿法脫硫工藝在電站鍋爐尾部煙氣處理的應用

王　雄

摘要:本文針對電站鍋爐實際運行中二氧化硫排放量較高的問題,對尾部煙道增加脫硫裝置,并簡介了雙堿法脫硫工藝和減排效果。

關鍵詞:二氧化硫減排;雙堿法脫硫工藝;尾部煙氣

1概述

寧波明耀環保熱電有限公司新建3臺130t/h CFB鍋爐,為了滿足環保要求,走可持續發展道路,采用二級脫硫工藝,一級采用爐內氣力噴鈣法,二級采用對尾部煙氣進行雙堿法脫硫處理工藝,建成后二氧化硫排放將達到火電廠第Ⅲ時段煙氣排放標準,同時滿足總量控制要求。

2雙堿法脫硫工藝

雙堿法脫硫工藝是先用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收SO2,然后再用石灰乳或石灰對吸收液進行再生,由于在吸收和吸收液處理中,使用了不同類型的堿,故稱為雙堿法,一般采用鈉和鈣兩種堿液。雙堿法的明顯優點是脫硫效率高,投資費用省等。

鈉、鈣雙堿法是以Na2CO3或NaOH溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2,然后再用石灰作為第二堿,對吸收液進行再生。再生后的吸收液可循環使用。其反應原理是:

2.1吸收反應

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該過程中由于使用鈉堿作為吸收液,因此吸收系統中不會生成沉淀物。此過程的主要副反應為氧化反應,生成Na2SO4:

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2.2再生過程(用石灰漿液)

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再生后所得的NaOH液送回吸收系統使用。所得半水亞硫酸鈣可經氧化生成石膏(CaSO4.2H2O)。

此外,在運行過程中,由于煙氣中還有部分的氧氣,所以還有副反應──氧化反應發生:

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整個工藝由三大部分組成:煙氣處理系統、脫硫液循環系統和脫硫渣處理系統。

煙氣處理系統:鍋爐煙氣通過電除塵器進入噴霧旋流脫硫塔前的短管噴淋段,進行預脫硫,預脫硫后的煙氣從底部進入噴霧旋流脫硫塔,與噴淋液逆流接觸高效脫硫,在霧化增濕和一級脫硫后進入旋流塔板,在葉片導向作用下煙氣旋轉上升,在上升過程與脫硫液相接觸,將脫硫液高度霧化,促使氣液間有更大的接觸面積,液滴被氣流帶動旋轉,產生的離心力強化氣液間的接觸,最終被甩到塔壁上,經過溢流裝置收集后,沿壁流下。大部分的二氧化硫和煙塵經過噴霧旋流塔的處理,其出口煙氣的含塵濃度在50mg/Nm3以下,二氧化硫脫除率在80%以上。完成脫硫后的煙氣在塔體上段通過高效組合除霧裝置(有四級除霧設施,去除機械霧滴效率在99.8%以上)除去煙氣中的霧滴,凈化后的煙氣經副塔后由引風機引至煙囪排放。

脫硫液循環系統:脫硫液在脫硫塔內與二氧化硫充分接觸、反應后,經塔體底部排灰水溝流入混合池,部分溶液流入反應池,與石灰(或電石渣)漿液進行再生反應,反應后池渣進入濃縮沉淀池,清液返回混合池,在混合池中補充一定量的鈉堿后,由循環水泵打入噴霧旋流塔循環使用。

脫硫渣處理流程:脫硫液經反應池后,鈉堿得到再生,脫除的二氧化硫生成亞硫酸鈣,通過鼓入的空氣氧化成硫酸鈣,再通過排漿泵打入灰水分離器成為含水量不高于60%的灰渣外排。本工藝的主要優點:脫硫效果好,脫硫效率在80%以上;防結垢、防堵、防腐蝕性能好,運行穩定,安全性能高;投資省、運行費用低,具有良好的經濟性; 阻力小,壓降低;操作彈性寬,運行管理方便。

3 脫硫效率計算

針對我公司的實際情況,我們采循環流化床爐內噴鈣干法脫硫和爐外鈉、鈣雙堿簡易濕法脫硫相結合的脫硫工藝。此系統建成后經調試運行,綜合數據如下:未脫硫時監測得煙氣中SO2濃度約為2000mg/Nm3,投入爐內脫硫后,監測煙氣中SO2濃度約為800mg/Nm3,可以得出爐內脫硫效率約為60%;再投入爐外脫硫后,監測煙氣排放SO2濃度約為120mg/Nm3,爐后脫硫效率約為85%。因此,脫硫總效率為60%+(1-60%)×85%=94% , 根據全廠燃煤量30.2萬噸/年和燃煤含硫量0.99%計算,全廠SO2生成量約為4784噸/年,脫硫總效率按94%計算,煙氣中SO2排放總量為287噸/年,滿足總量控制要求。

4 經濟分析

4.1 成本計算

運行費用主要有電費、水費、人工費、藥劑費等。電費的支出項目為脫硫液循環泵等的耗電,年運行按300天計,電費約28.8萬元; 系統需定期補充水,本設計中用工業循環水等進行補充,因此水費約3.6萬元;本脫硫除塵系統由于運行、維護管理簡便,可以由司爐工兼管,所以人工費用增加4萬元; 藥劑費初步估算208.7萬元/年,其中氧化鈣約135.8萬元/年,碳酸鈣約2.3萬元/年,氫氧化鈉約70.6萬元/年;總計費用為252.3萬元/年。

4.2 經濟效益計算

全排放 SO2排污費=600元/噸 4784噸/0.95=302.15萬元/年

減排后SO2排污費=600元/噸 287噸/0.95=18.12萬元/年

節約排污費用=302.15 -18.12 =284.03萬元/年

節約成本=284.03-252.3=31.73萬元/年

5 環境效益及社會效益

本項目工程建成后每年將少排放4497噸二氧化硫,能有效的減少對當地區域大氣環境的污染,并使企業在發展的同時,對環境的污染降到最低限度,提高企業的可持續發展能力和競爭實力。另外還可以將化工行業的廢堿液(電石渣)等綜合利用,用于取代氧化鈣,起到非常顯著效果。既提高脫硫效率,又節約原材料消耗,而且還符合國家目前大力提倡的循環經濟政策。因此雙堿法脫硫工藝在中小型熱電廠有推廣價值,具有顯著的環境效益和社會效益。

參考文獻

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作者簡介:王雄 1974.11、男、漢族,浙江省寧波市,現供職于寧波明耀環保熱電有限公司,大學本科學歷,工程師,主要從事設備技術管理方面工作。