中小型燃煤鍋爐鈉堿法脫硫運行分析

鄧曉麗(天津市高校供熱工程公司 天津市 300222)

一、前言

我國的煤炭產量占世界煤炭總產量的42%，在未來的20年內煤炭的產量仍將增加。我國SO2的排放量多年來一直位居世界第一，排放的SO2中90%來自于燃煤，而燃煤產生的污染物多大幾十種，其中危害最嚴重且在我國排放受控制的為SO2、煙塵、NOx。

二、我國環境現狀分析

目前，我國大氣污染形勢非常嚴峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會和諧穩定。隨著我國工業化、城鎮化的深入推進，能源資源消耗持續增加，大氣污染防治壓力繼續加大。為切實改善空氣質量，2013年9月10日，國務院印發的《大氣污染防治行動計劃》（國發［2013］37號）中制定的具體指標規定：到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，空氣質量優良天數逐年提高；京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右，其中北京市細顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右。由此可見，作為燃煤供熱企業在未來的運行過程中脫硫除塵的任務非常艱巨。

三、目前中小型燃煤鍋爐最理想的脫硫除塵組合方式

自1979年《中華人民共和國環境保護法（試行）》頒布以來，我國燃煤鍋爐脫硫除塵之路探索了三十多年，在這些年的探索過程中形成類多種類型的脫硫除塵設備及相應的脫硫除塵方法，設備及方法的完善所帶來的處理效率的提高是有目共睹的，不同的方法決定了所選擇的設備，目前來說，我國中小型燃煤鍋爐煙氣的除塵方法有干法除塵和濕法除塵兩種類型，而對于電除塵和布袋除塵在大型工業燃煤鍋爐和發電廠燃煤鍋爐煙氣處理中常用；煙氣脫硫方法也分為干法脫硫和濕法脫硫兩類。

干法除塵主要以旋風除塵器和多管除塵器為主，實際上多管除塵器也是旋風除塵器的一種，它是在旋風除塵器的基礎上進行完善，有多個旋風子并聯組成一體并且共用進氣室和排氣室以及灰斗而形成多管除塵器。多管除塵器的特點是多個旋風子并聯使用，在處理相同風量的情況下除塵效率較高，能達到80%以上；比單個旋風除塵器并聯使用的除塵裝置壓力損失小（即阻力小）；體積小節約占地面積；在實際運行過程中與密閉集灰箱配用，可以實現密閉除灰，但要注意在清灰時要先關閉引風機，然后開啟排灰口，避免集灰斗內的積灰在引風機的動力作用下被煙氣重新帶走而降低除塵效率。相比濕法除塵來說，多管除塵器在實際運行過程中不用考慮冬季防凍、酸性氣體與水接觸形成酸液對設備形成腐蝕、黏性粉塵堵塞設備等問題，也不省去了濕法除塵的水處理工藝。

從脫硫效率上來比較，濕法脫硫效率要高于干法脫硫。而目前的濕法脫硫工藝中石灰石（石灰）法、雙堿法、鎂法等工藝較復雜，適合大型燃煤鍋爐的脫硫；氨法脫硫脫硫劑來源受限，而且技術要求高，氨揮發也會造成空氣污染；而鈉堿法脫硫優點明確，NaOH的水溶性好，可以配成任意濃度的脫硫吸收液，SO2吸收速度快、效率高，工藝和技術簡單，脫硫劑好存放，雖然NaOH價格比石灰高，又不能循環利用，但是它不存在副產品回收工藝的成本，對目前中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫來說是最理想的方法了。

四、多管除塵+鈉堿法脫硫的工藝原理

早在十年前燃煤鍋爐煙氣脫硫除一體化技術和設備非常受歡迎，但是隨著污染物排放標準的不斷提高，要求對燃煤鍋爐煙氣除塵和脫硫要進行兩級治理的方式，以提高煙氣的脫硫除塵效率，降低排放濃度。而本文以“多管除塵+鈉堿法脫硫”兩級治理的工藝進行分析，以供各位同行進行參考。

“多管除塵+鈉堿法脫硫”兩級治理的工藝即：置于引風機前的除塵設備（為多管旋風式除塵器），經其處理后的煙氣含塵濃度明顯降低，再經過脫硫塔進行濕式脫硫和二次除塵，最終達到脫硫和除塵的目的。脫硫系統工作時必須通過水（NaOH水溶液）的循環，將脫硫劑（NaOH）帶到脫硫塔內，與煙氣中的SO2進行化學反應，并將反應后的生成物（鹽）帶出至脫硫循環水池內，此時水中的NaOH濃度明顯降低，循環水的PH值迅速降低，須在循環水池內補充反應消耗掉的NaOH，再通過循環泵將水（NaOH水溶液）打入脫硫塔，周而復始地重復這個過程，實現運行中的連續脫硫。因此，系統中除安裝有除塵器和脫硫塔外，還有脫硫循環水池（沉淀池）、循環泵、給水管道、排水溝等形成的水循環系統，以及補充NaOH的加堿器等設施（詳見《脫硫除塵流程圖》）。

目前脫硫采用鈉堿法，其脫硫機理為：煙氣中的二氧化硫（SO2）與堿溶液（脫硫劑）中的氫氧化鈉（NaOH）進行化學反應，生成鈉鹽，從而達到降低煙氣中二氧化硫濃度的目的。其化學反應方程式主要有：

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

NaOH+SO2→NaHSO3

2Na2SO3+O2→Na2SO4

五、多管除塵+鈉堿法脫硫工藝在日常運行過程中存在的問題及解決措施

1.脫硫塔也會出現結晶、堵塞，當其堵塞時，排煙系統阻力增大，鍋爐爐膛出現微正壓，引風機出口壓力升高、電流下降。

u結晶原因：循環水中加入NaOH太多或排鹽不及時都會使循環水中鹽的濃度過飽和，引起在脫硫塔管路內部阻力稍大的部位以及塔內旋流板葉片上、填料表面出現結晶、結垢現象，而使葉片間距和變小及部分堵塞和填料球出現干式結垢現象，使系統阻力增大，影響運行。

u解決方法：（1）根據鍋爐燃煤含硫量、燃煤量來控制投堿量的加入量，實現循環水的PH值穩定控制在8左右。PH值偏高，不僅會造成脫硫劑的浪費，而且循環水系統容易出現結垢、結晶現象。PH值偏低，不僅煙氣難以保證達標排放，而且循環水中的亞硫酸、硫酸等酸性物質會腐蝕循環水管路、塔內核心部件以及煙氣管道，造成設備腐蝕，縮短設備的使用壽命。（2）要在每天運行過程中對脫硫池進行排鹽換水，目的是稀釋脫硫循環水中鹽的濃度，避免過飽和結晶現象。（3）在排完鹽后可以利用沖洗脫硫塔的方式進行補充循環水量，同時沖掉填料層上積灰，免得停水后積存在填料球上的循環水烘干成硬垢，無法沖掉。

2.脫硫循環水中含灰太多，會堵塞管路和脫硫塔內的噴淋頭。

u解決方法：對脫硫循環水池進行定期的清灰，清灰可用抓斗的方式將一級沉淀池內沉淀在脫硫池底部的細灰抓出，清灰工作最好是在排鹽工作之前且兩者連續進行，這樣可以將未抓出的細灰漿以排鹽的方式排出。

3.投堿量要均勻穩定，若投堿量忽高忽低會容易造成結晶現象出現，可以選用自動加堿設備以控制脫硫水的PH值。

4.制定行之有效的煙氣脫硫除塵設施運行的操作規程和管理制度；認真做好脫硫除塵相關運行記錄。

5.鈉堿法屬于濕法脫硫，嚴禁無水（干式）運行。

6.以排鹽方式排出的廢液須經環保部門批準達標排放，嚴禁私自排入農田造成土壤污染。

結論

對于中小型燃煤鍋爐煙氣的除塵脫硫工藝的選擇，首先要選擇脫硫效果好的工藝和設備，只有在滿足達標排放的前提下，再考慮投資運行費用的問題。“多管除塵+鈉堿法脫硫”兩級治理的工藝正是符合以上原則的，該工藝裝置簡單、占地少，一次性投資少，運行時的工藝流程簡單易操作，目前國內的技術基本成熟，運行可靠、維護方便；雖說脫硫劑成本沒有石灰或者氧化鎂那么低廉，但是我們在選擇工藝設備時考慮資金成本的同時也要考慮環境效益。

[1]吳忠標主編.實用環境工程手冊.大氣污染控制工程[M].北京：化學工業出版社，2001,324～341.

[2]肖文德等.二氧化硫脫除與回收[M].北京：化學工業出版社，1999,208～225.