淺談電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的探討

熊永峰，高應(yīng)興

湖北興瑞化工有限公司

淺談電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的探討

熊永峰，高應(yīng)興

湖北興瑞化工有限公司

針對(duì)未來(lái)電力行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)以及我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度重視，以電廠為代表的鍋爐脫硫工藝備受矚目。本文以電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)為例，介紹了硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的基本原理以及常見脫硫收塵系統(tǒng)運(yùn)行基本流程，并根據(jù)筆者長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了硫化床鍋爐系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵技術(shù)和值得引起注意的問題，對(duì)于后期深入開展電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的研究工作具有一定的指導(dǎo)意義。

電廠；硫化床鍋爐；脫硫系統(tǒng)；改造

引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)方興未艾。而電廠鍋爐中產(chǎn)生的二氧化硫氣體、煙塵等對(duì)環(huán)境造成了極大的污染，隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境問題的持續(xù)重視，并于2011年發(fā)布了最新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，要求未來(lái)電廠鍋爐中的煙塵低于50mg/m3，煙塵濃度低于20mg/m3，對(duì)此也促使我國(guó)電力行業(yè)必須改變?cè)邪l(fā)展模式，開展通過(guò)系統(tǒng)改造對(duì)含硫原料進(jìn)行脫硫處理研究工作。其中，電廠中，硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)研究工作取得了顯著成效，相關(guān)資料表明，經(jīng)過(guò)脫硫工藝后排放出的二氧化硫濃度可降低90%。因此，繼續(xù)深入開展電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)研究工作具有重要意義。

1.硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)原理

通常，電廠硫化床鍋爐中所選的脫硫劑為石灰石，其主要成分為碳酸鈣，在鍋爐內(nèi)經(jīng)過(guò)高溫反應(yīng)后釋放出二氧化碳?xì)怏w。在石灰石燃燒時(shí)，石灰石進(jìn)行硫化作用，二氧化碳被吸收，之后石灰石變?yōu)槭唷Ｔ撨^(guò)程中，石灰石物理性能降低，易形成粉末，通過(guò)爐內(nèi)引風(fēng)將其帶走。總的來(lái)說(shuō)，為確保適當(dāng)?shù)拿摿蚵剩杓哟笫沂氖褂昧浚詮浹a(bǔ)燃燒中的損失。硫化床鍋爐脫硫過(guò)程包括：（1）煅燒過(guò)程：即將石灰石轉(zhuǎn)變?yōu)樯业倪^(guò)程；（2）硫酸鹽化過(guò)程：將煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫與氧化鈣、氧氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，合成硫酸鈣，以實(shí)現(xiàn)脫硫目的。其中脫硫劑的作用在于將硫化床內(nèi)受熱分解產(chǎn)生氧化鈣，以實(shí)現(xiàn)上述脫硫反應(yīng)過(guò)程。

2.脫硫收塵系統(tǒng)流程

常見脫硫收塵工藝流程如圖1所示，含硫煙氣從鍋爐的引風(fēng)機(jī)送至吸收塔內(nèi)，在吸收塔內(nèi)同充滿鈣離子的循環(huán)漿液接觸，煙氣中的二氧化硫易溶解于水，當(dāng)與霧滴相遇時(shí)，分解形成的氫離子、硫酸氫根離子等同鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，達(dá)到收塵目的。此外，在富有亞硫酸鈣的吸收液的液體在塔內(nèi)受到氧化，生成硫酸鈣，并結(jié)晶為二水石膏，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，石膏可回收至灰磚廠，濾液也可繼續(xù)利用。

圖1 煙氣脫硫除塵工藝流程圖

3.硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)改造關(guān)鍵技術(shù)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

湍流傳質(zhì)吸收技術(shù)是基于滲透表面更新理論的一項(xiàng)技術(shù)，使用液體作為分離劑，分離出廢氣中的煙塵等有害氣體，由于其操作簡(jiǎn)單方便、效率較高、能耗偏低的特點(diǎn)得到了廣泛運(yùn)用。該技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了除塵和脫硫并行的操作模式，且眾多實(shí)踐表明，其運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)明顯堵塞結(jié)垢現(xiàn)象，效果顯著，對(duì)于大部分固硫劑具有較強(qiáng)的適用性，如氧化鈣、氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鈉等。

雙堿法脫硫工藝具有較長(zhǎng)的發(fā)展和應(yīng)用歷史，且脫硫效果良好。當(dāng)雙堿法脫硫效率降低時(shí)，需持續(xù)補(bǔ)充堿液，并根據(jù)鍋爐內(nèi)的配置情況，在確保效率的的前提下，進(jìn)行對(duì)比分析后可進(jìn)行脫硫系統(tǒng)的改造。對(duì)于脫硫系統(tǒng)的改造需考慮以下原則：系統(tǒng)改造不能對(duì)正常生產(chǎn)過(guò)程；改造后需完全滿足脫硫要求；做到一次性投資并確保費(fèi)用的可行性；保證改造后的系統(tǒng)使用后不會(huì)出現(xiàn)新的污染。

3.2 需注意的問題

在脫硫系統(tǒng)的改造中，除注意上述基本原則外，需注意以下問題：（1）石灰石對(duì)鍋爐及相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備的影響：在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，石灰石反應(yīng)帶來(lái)的物理熱以及脫硫反應(yīng)形成的生成物過(guò)程會(huì)帶走一定的熱損失，對(duì)此應(yīng)當(dāng)予以考慮，此外還包括煅燒反應(yīng)中的吸熱以及硫酸鹽化反應(yīng)的放熱因素。根據(jù)硫酸鹽化放熱損失以及碳酸鈣煅燒的的熱損失公示顯示，脫硫反應(yīng)需消耗氧氣，這也意味著鍋爐的燃燒的理論空氣量會(huì)增長(zhǎng)，煙氣量增加，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)一定變化，需要進(jìn)行校核。（2）脫硫劑用量以及粒徑分布的確定：脫硫劑的活性對(duì)鍋爐內(nèi)的脫硫化學(xué)反應(yīng)具有很大影響，因此石灰石的選擇需盡可能選擇活性較好的。石灰石的用量問題可由鈣硫比進(jìn)行確定，對(duì)此，鈣硫比的選擇需考慮要有較多的富余量，并滿足相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在脫硫系統(tǒng)改造中更需注意此問題。事實(shí)證明，在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，若未曾考慮到脫硫因素的影響，當(dāng)石灰石過(guò)多時(shí)一方面會(huì)對(duì)鍋爐內(nèi)燃燒造成影響，同時(shí)也會(huì)增加煙塵排放量，對(duì)除塵系統(tǒng)造成一定的影響，甚至出現(xiàn)排放超標(biāo)的情況。（3）其它形式：目前，氣力輸送石灰石逐漸得到應(yīng)用，該系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易控制，具有一定的可靠性，但對(duì)石灰石的粒徑要求較高，且所需費(fèi)用較高，能耗大。對(duì)此，筆者以為在實(shí)現(xiàn)硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)改造與創(chuàng)新的過(guò)程中，需要考慮多方面因素影響，盡可能提升性價(jià)比。

結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)保意識(shí)逐漸深入人心，對(duì)于有害氣體的排放標(biāo)準(zhǔn)有了更為嚴(yán)格的要求，對(duì)此電廠面臨著前所未有挑戰(zhàn)，但我們也應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，近年來(lái)，經(jīng)過(guò)大量專家學(xué)者的共同努力，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行改造以降低運(yùn)行費(fèi)用，降低有害氣體排放量已取得良好效果。實(shí)際硫化床鍋爐實(shí)際改造過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范和排放標(biāo)準(zhǔn)，貫徹安全、可靠的基本原則，同時(shí)考慮多方面因素影響，盡可能提升性價(jià)比。只有如此，方能保證電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)改造的順利完成，最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力行業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

[1]孟月.循環(huán)流化床脫硫增效技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué), 2014.

[2]王立生.煙氣脫硫系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2012.

[3]程偉.燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫處理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究[D].華北電力大學(xué),2010.

[4]馬威,李沈生,賈玉鶴.沈陽(yáng)市燃煤鍋爐脫硫除塵設(shè)施存在問題及對(duì)策研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2010,07:48-51.