淺析CFB鍋爐控制SO2排放方法

韓攀君

摘 要： 本文主要介紹了爐內(nèi)噴鈣及尾部煙氣半干法脫硫工藝及影響爐內(nèi)爐外脫硫效率的因素，對(duì)CFB鍋爐如何降低煙氣中SO2排放濃度進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞： SO2排放；半干法脫硫；床溫；石灰石

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.008

為達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，我公司經(jīng)過(guò)多次商討調(diào)研學(xué)習(xí)，最終選擇福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的半干法脫硫除塵一體化工藝系統(tǒng)與我廠發(fā)電機(jī)組配合使用，確保SO2排放達(dá)標(biāo)。

1 爐內(nèi)爐外脫硫工藝介紹

爐內(nèi)脫硫主要是石灰石通過(guò)給料口送入爐膛，在床溫超過(guò)其然燒溫度時(shí)，發(fā)生煅燒分解反應(yīng)方程式為：CaCO3=CaO+CO2，吸收SO2反應(yīng)方程：CaO+SO2+1/2O2=CaSO4這樣使SO2在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后變成CaSO4，對(duì)SO2起到固化作用，達(dá)到脫硫效果。

尾部煙氣半干法脫硫工藝由吸收塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)及排放、吸收劑的制備及供應(yīng)、工藝水以及電氣儀控系統(tǒng)等組成。鍋爐引風(fēng)機(jī)出口的130℃-150℃左右原煙氣由脫硫引風(fēng)機(jī)引入吸收塔底部，在吸收塔的進(jìn)口段，高溫?zé)煔馀c加入的吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進(jìn)行初步的脫硫反應(yīng)，煙氣通過(guò)吸收塔底的文丘里管加速，進(jìn)入脫硫塔床體，在脫硫塔內(nèi)煙氣中SO2與脫硫劑充分反應(yīng)完成的主要化學(xué)反應(yīng)式：

SO2+Ca（OH）2 =CaSO3·1/2H2O+1/2H2O，

CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O=CaSO4·2H2O

SO3+Ca（OH）2= CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

2 影響脫硫因素

2.1 爐內(nèi)影響脫硫效率的因素

爐內(nèi)脫硫效率受很多因素的影響，主要因素有燃料和石灰石的粒徑、鍋爐運(yùn)行的床溫、Ca/S摩爾比、石灰石輸送系統(tǒng)等，下面就這些主要因素進(jìn)行分析。

2.1.1 燃料和石灰石的粒徑

我廠CFB鍋爐對(duì)燃料粒度的要求≯9mm，對(duì)石灰石粒度的要求≯1.5mm，粒度過(guò)大石灰石與高SO2濃度煙氣接觸時(shí)間、接觸比表面積較小，導(dǎo)致大部分石灰石未充分參與脫硫便從排渣口排出，使石灰石的利用率降低，粒度過(guò)小石灰石粉未經(jīng)分離器捕集、直接進(jìn)入鍋爐尾部煙道形成飛灰的份額較多，而這部分細(xì)石灰石粉由于與煙氣接觸的時(shí)間短，利用率偏低。

2.1.2 鍋爐運(yùn)行床溫

鍋爐運(yùn)行床溫的變化直接影響脫硫反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物的分布和孔隙堵塞特性，所以床溫會(huì)影響脫硫反應(yīng)的進(jìn)行和脫硫劑的利用率。 脫硫反應(yīng)的速度開(kāi)始隨床溫的升高而升高，820℃-870℃時(shí)達(dá)到最佳脫硫溫度，而后隨著溫度上升，反應(yīng)速度開(kāi)始下降，使得脫硫效率降低。

2.1.3 Ca/S摩爾比

在流化床中，隨著Ca/S摩爾比的增大，增加了SO2與脫硫劑的接觸頻率從而增加脫硫反應(yīng)速率和脫硫效率，當(dāng)Ca/S摩爾比增大到一定程度，脫硫效率就會(huì)減弱，而隨著Ca/S摩爾比的增大灰渣量增大，鍋爐熱效率降低。因此，在保證脫硫效率的前提下盡可能的降低Ca/S摩爾比，一般經(jīng)濟(jì)Ca/S比在1.5～2.5 之間。

2.1.4 石灰石輸送系統(tǒng)

由于石灰石粉硬度高、易吸水受潮結(jié)塊、離散性大、堆積密度大等特性，石灰石輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或設(shè)備質(zhì)量差，在運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)石灰石管道堵管、磨損漏粉、下粉不暢等問(wèn)題而影響石灰石輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這些問(wèn)題最終導(dǎo)致CFB 鍋爐爐內(nèi)脫硫效率降低。

2.2 爐外影響半干法脫硫效率的因素

半干法脫硫工藝中煙氣溫度是控制脫硫效率的關(guān)鍵因素，SO2在水中的溶解吸收是放熱過(guò)程，介質(zhì)溫度越高，SO2的溶解度越小，吸收率越低，越不利于反應(yīng)的進(jìn)行，煙氣溫度越低，SO2溶解也多，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，從理論上說(shuō)越有利于提高脫硫效率。煙氣的含濕量越大，脫硫反應(yīng)效率越高，由于隨著煙氣含濕量增大，液滴干燥時(shí)間長(zhǎng)，增加了煙氣中SO2與脫硫劑在液相離子狀態(tài)下反應(yīng)時(shí)間，但是出口煙氣濕度過(guò)大，容易引起物料粘結(jié)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成脫硫塔堵塞，影響運(yùn)行過(guò)程，甚至?xí)?duì)后續(xù)設(shè)備如除塵器、引風(fēng)機(jī)及煙囪造成惡劣影響，因此根據(jù)實(shí)際情況找到最佳值。

3 運(yùn)行中脫硫效率的優(yōu)化調(diào)整

3.1 床溫控制

當(dāng)床溫低于800℃時(shí)，石灰石煅燒生成CaO的速度減慢，減少了可供反應(yīng)的比表面積，脫硫效率下降，床溫低于750℃時(shí)，脫硫反應(yīng)幾乎停止。當(dāng)床溫高于870℃時(shí)，CaO晶體會(huì)逐漸融為大晶體，降低CaO比表面積，影響脫硫效率。床溫越高，浪費(fèi)的石灰石粉越多。因此運(yùn)行中鍋爐床溫控制在800℃-900℃時(shí)，才能保證鍋爐較高的燃燒效率。

機(jī)組啟動(dòng)初期就要及時(shí)將爐外脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行，這樣在鍋爐點(diǎn)火后，當(dāng)床溫低于800℃時(shí)，爐內(nèi)脫硫無(wú)法進(jìn)行時(shí)，可以在脫硫島內(nèi)及時(shí)投入脫硫吸收劑，使SO2排放達(dá)標(biāo)，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至800℃時(shí)逐漸將爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行，而逐漸降低脫硫島內(nèi)脫硫劑的使用，爐內(nèi)爐外脫硫相互配合，確保SO2?達(dá)標(biāo)排放。

3.2 石灰石品質(zhì)控制

在采購(gòu)環(huán)節(jié)允許的情況下盡量提高石灰石粉的純度、降低含水量。石灰石粉顆粒要按鍋爐廠提供的粉粒級(jí)配要求執(zhí)行，最大限度的根據(jù)負(fù)荷情況、床內(nèi)流化速度，循環(huán)倍率、床壓、床層情況，風(fēng)量配比情況，及時(shí)有效調(diào)整石灰石粉極配比例，以期達(dá)到最大利用率。

3.3 脫硫塔床層壓降的控制

吸收塔床層壓降可以有效反映吸收塔內(nèi)的固體顆粒量，壓降越大，床層顆粒越多。運(yùn)行中合理調(diào)節(jié)好吸收塔入口風(fēng)量、脫硫引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度、煙氣再循環(huán)風(fēng)擋開(kāi)度、吸收劑的投入量等參數(shù)，將吸收塔壓降控制在1.0kpa-1.2kpa之間，延長(zhǎng)煙氣在吸收塔內(nèi)反應(yīng)時(shí)間，提高脫硫效率，減少吸收劑的投入量。

3.4 脫硫島出口煙氣溫度的控制

脫硫島出口煙氣溫度直接影響爐后脫硫效率，同時(shí)也影響脫硫后系統(tǒng)設(shè)備腐蝕程度的重要因素之一。為了既能保證脫硫效率，又能對(duì)脫硫系統(tǒng)設(shè)備減少腐蝕，運(yùn)行中通過(guò)調(diào)節(jié)噴水量把煙氣溫度控制在70℃-75℃左右，這個(gè)吸收溫度大約高于煙氣露點(diǎn)溫度15℃-20 ℃，保證最佳的脫硫效果。

4 調(diào)整效果

我廠生產(chǎn)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索總結(jié)在爐內(nèi)脫硫后SO2排放濃度低于600 mg/Nm?時(shí)，爐外脫硫系統(tǒng)只需建立脫硫床層、噴水即可，無(wú)需投入脫硫劑，便可將SO2排放濃度降到100 mg/Nm?以下，節(jié)省大量脫硫劑。當(dāng)爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)不能滿(mǎn)足脫硫排放要求時(shí)，將脫硫島床壓控制在1.0kpa-1.2kpa之間，脫硫塔出口溫度維持在70℃-75℃，適當(dāng)加入脫硫劑以保證SO2排放指標(biāo)控制在50 mg/Nm?-80 mg/Nm???之間，減少不必要的浪費(fèi)，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。