優化循環流化床鍋爐煙氣脫硫運行研究

劉俊杰

(陽煤集團壽陽化工有限責任公司，山西 壽陽 045400)

引 言

目前我國對環境保護工作重視程度越來越高，因此治理電廠SO2污染問題已經提上日程。但是從整體來看，目前多數SO2治理工藝是針對大型火力發電廠設計的，由于大型火電站的處理工藝需要的成本較大，并不適合小型火電站使用。本文根據循環流化床鍋爐煙氣脫硫的實際情況，設計應用了爐內噴鈣 + 爐后簡易石膏法脫硫的組合工藝，可以有效地提高脫硫的效率。

1 循環流化床鍋爐煙氣脫硫系統

德國在20世紀20年代初期發明了循環流化床的方法，通過該技術，第一次將化工處理硫化物的方式應用到了現代的工業生產中，在后續的發展之中，這種脫硫方式又應用在鍋爐燃燒行業中。通過鍋爐里的雙層循環系統，循環流化床可以讓沒有充分燃燒的燃料再次燃燒，提高煤炭的使用效率。由于循環流化床系統在實際應用過程中具有較多優勢，因此廣泛應用于工業領域中(圖1)。

目前為了更大程度上提高脫硫效率，研究者在循環流化床鍋爐技術中加入了爐內噴鈣技術，并且其中產生的靜電具有除塵效果。在循環流化床鍋爐中，采用爐內噴鈣技術的具體操作方法是在鍋爐的壁膛內1 000 ℃的位置進行脫硫劑的噴射，這樣處理后的煙氣脫硫效果會更好，直接提高了運行效率，并且克服了傳統濕法脫硫的缺點。目前，在鍋爐中使用靜電技術進行除塵，可以有效地將灰塵從煙氣中脫離出來，促使煙氣的粉塵含量下降[1-3]。

圖1 循環流化床鍋爐系統

諸多化工企業在循環流化床中進行煙氣脫硫，普遍采用濕法脫硫的工藝，這種工藝主要是為了降低脫硫過程中的水分含量，根據水分的不同，可將脫硫的過程進行分類，即干法、半干法和濕法三種類型。

在工業生產的過程中，煙氣濕法脫硫工藝的主要流程是進行準備工作、吸收二氧化硫然后再進行沸水處理，具體來說，是將石灰粉運輸到工作現場，然后再將空氣壓縮機中的石灰粉送至乳化池，并加入適當的水，制成石灰乳，在最后進行脫硫的處理，這樣就完成了一整套完整的濕法脫硫工藝[4]。

煙氣脫硫的過程中會產生石膏，它是在漿液中結晶形成的。生成的石膏需要進行專門的處理，首先進行脫水工作，然后再進行專門的沉淀，最后進入到廢水處理工作中。

2 優化循環流化床鍋爐煙氣脫硫的工藝

2.1 工藝流程

消石灰是循環流化床進行脫硫工藝的吸收劑，通過化學反應可以使得SO2與吸收劑形成逆行反應，達到脫硫的目的。通過延長接觸的時間，可以提高煙氣脫硫的效率，最終提高吸收劑的使用效率，循環煙氣流化床工藝流程如圖2所示。

由于除塵器收集好后的煙塵會在脫硫處理之后，被通道運輸到裝置之中，這時煙氣裝置開始加速。吸收劑和工藝水被加入到脫硫塔的底部，工藝水的溫度隨之下降，高速下降的煙氣可以進行更高程度的霧化過程，使煙氣和吸收劑的混合量增加，促使固體顆粒的生成，提高脫硫的工作效率。另外，大部分的固體顆?？梢赃M行多次循環，然后繼續反應，凈化后的煙氣可以從煙囪排出[5]。

1-生石灰倉;2-螺旋給料器;3-消化器;4-消石灰倉;5-消石灰倉泵;6-高壓水泵;7-脫硫灰中間倉;8-終產物倉泵;9-脫硫塔;10-布袋除塵器;11-船型料倉;12-終產物倉;13-增壓風機;14-煙囪;15-工藝水箱;16-水泵

2.2 技術難點

1) 吸收液中亞硫酸銨濃度的控制。

吸收液中的(NH4)2SO3會被煙氣中的氧吸收，其中部分氧氣會被轉化為(NH4)2SO4，因為吸收液對SO2吸收的影響較高，吸收液氧化的程度越高，吸收SO2的能力則越低。為了保證吸收液具有足夠的吸收能力，因此要控制吸收溶液的亞硫酸銨含量，由于亞硫酸銨不可全部被氧化，所以要設置專門的氧化系統來保證亞硫酸銨容量的穩定。

2) 脫硫后的煙氣中氨逃逸得控制。

常溫下氨的質量比空氣輕，容易揮發，這種現象被稱為“氨的逃逸”。“氨的逃逸”對脫硫系統有著多重危害，如逸出的氨氣會形成污染；氨氣與空氣混合之后，會有爆炸的可能性；氨是堿性物質，對于設備和材料等都具有嚴重的腐蝕作用。

通過研究氨氣的逸出，控制吸收液的濃度、溫度、氧化率等條件可以解決氨氣的逸出。

對于脫硫后解決氨氣逃逸的重點在于：第一，選擇合適的加氨方式；第二，對于吸收液的硫銨比要進行合理的控制；第三，控制氧化率；第四，合理控制吸收液的濃度；第五，脫硫塔頂部設置除霧裝置；第六，在各個需要的部位設置封水層[6]。

2.3 可行性

有兩種脫硫的方案可以選擇，一種是用石灰石和其他的脫硫劑進行組合，并不外接其他的設備，這種方式可以有效提高脫硫效率，并且也是一種比較經濟的方式。另一種是采用普通燃煤機組的脫硫方式，其具體操作過程是將脫硫設備架設在煙道后部并進行脫硫。

如果不采取外接設備，針對于現有鍋爐設備進行討論，在不改變原來機組的環境下，可以采取一些措施改變脫硫效率。石灰石與其他的脫硫劑組合方式，有兩種方式：一是將高鋁水泥制成脫硫劑，將原料按照合理的比例進行調制，得到水硬性凝膠物質，這種物質的主要成分是硅酸鈣；二是CaO和石灰石組合在一起可以提高脫硫效率，通過研究可以知道，鈣硫的比例在1.5～2.5這個范圍內，脫硫效率能夠達到最大，在比例繼續增大后，脫硫的效率不會再繼續增加。

3 結論

目前工業領域內需要潔凈燃燒的系統，通過循環流化床的脫硫方式可以達到較好的效果。傳統濕法脫硫方法產生的工業廢水對環境會產生一定破壞，因此要結合生產現場實際情況，選擇適宜的脫硫技術并付諸實施，使得鍋爐煙氣中污染排放量進一步減少，從而有利于創建資源節約型、環境友好型企業。