淺析提升循環(huán)流化床干式脫硫運行效率的措施

歐陽文波

（廣西華磊新材料有限公司，廣西 百色 531499）

中國鋁業(yè)廣西分公司熱電廠三期工程有三臺220t/h燃煤鍋爐，采用循環(huán)流化床干式脫硫技術（圖1）。其工藝流程：外購當?shù)厣夷ブ瞥煞酆螅晒捃囕斔椭辽覀}，經消化器消化成消石灰（Ca（OH）2），送入料倉，作為脫硫劑給入脫硫塔內，與加速形成紊流狀的鍋爐煙氣，在工藝水的作用下降溫，煙氣中的SO2和SO3與消石灰反應，達到脫硫效果；脫硫產物、未完全反應的脫硫劑及粉塵進入布袋除塵器收集成脫硫灰，收集下的脫硫灰則送至脫硫塔循環(huán)使用，也稱循環(huán)灰；循環(huán)灰量過多時，通過脫硫倉泵將部分脫硫灰外送處理。每臺爐對應一套脫硫系統(tǒng)，每套脫硫設施包含除塵、料倉、石灰消化器、給料螺旋、脫硫塔、流化風機、高壓水泵等設施。采用DCS集中監(jiān)控運行方式，設計燃煤的含硫量為1.3%，處理煙氣量265000Nm3/h，可計算煙氣脫硫前SO2濃度為3600mg/Nm3，設計脫硫劑投料量2.5t/h，脫硫劑有效鈣大于80%。

1 現(xiàn)狀問題

煙氣脫硫是鍋爐煙氣凈化流程的主要工序之一，中國鋁業(yè)廣西分公司熱電廠鍋爐及脫硫設施于2008年建成，投產運行至今已經8年。由于前期循環(huán)流化床干式脫硫技術不成熟，及受當?shù)孛骸⑹业仍奈锪腺|量的影響，雖經過多年技術改進、創(chuàng)新，但脫硫運行效率一直維持在75%左右，很難滿足環(huán)保要求。主要體現(xiàn)：循環(huán)流化床干式脫硫運行對循環(huán)灰量、煙氣量、負壓要求嚴格，導致鍋爐點爐后脫硫投運時間較長；脫硫系統(tǒng)設施老化以及受當?shù)卦奈锪系挠绊懀瑹o法滿足設計要求，運行參數(shù)設置不匹配，脫硫效率低下。因此如何降低鍋爐點爐后脫硫投運時間、應對原材物料品質變化的影響及提高循環(huán)灰循環(huán)倍率，是提升脫硫運行效率的主要方向，也是我們減少環(huán)境污染、履行社會責任的職責所在。

2 原因分析

從循環(huán)流化床干式脫硫工藝原理上分析，煙氣通過脫硫塔底部文丘里管的加速，形成紊流進入循環(huán)流化床床體，脫硫物料與煙氣受氣流的作用，形成氣固兩相混合懸浮床層，并產生激烈的湍動與混合達到脫硫的目的，所以必須通過循環(huán)灰（脫硫灰）量來建立脫硫塔內床層，在我廠的設計工況下，兩邊布袋灰斗循環(huán)灰量達到80噸以上，方可建立脫硫床層，根據(jù)鍋爐煙氣中含塵量約68g/Nm3計算，鍋爐點爐正常工況下需4個小時方可收集所需循環(huán)灰量。所以煙氣脫硫設施無法與啟動機組同步運行，至少間隔4h以上。

循環(huán)流化床干式脫硫系統(tǒng)中脫硫灰循環(huán)倍率直接影響脫硫效果及運行成本，脫硫灰循環(huán)倍率低，那新的脫硫劑投入量增加，脫硫灰中有效成分殘余高，相對處理難度較大，既增加了運行成本又增加脫硫灰后續(xù)處理費用。

由于循環(huán)流化床干式脫硫投用至今近8年，設備實施老化嚴重，以及當?shù)匾子诓少彽拿摿騽⑷济旱钠焚|逐步無法滿足設計要求，單純的按照原設計參數(shù)進行控制，不但很難達到設計運行效率且運行成本居高。

3 改進對策

3.1 增加預涂灰管，降低鍋爐點爐過程積循環(huán)灰時間

通過在電收塵與脫硫塔之間彎管底部，增加一個臨時接口的Φ159的管道伸出煙道外，利用點爐前啟動引風機時煙道負壓，把運輸脫硫劑罐車裝好其它運行鍋爐的循環(huán)灰從該臨時管往煙道內輸送，再通過布袋收集到灰斗，半小時布袋灰斗即可收集80t循環(huán)灰，既減少了積循環(huán)灰時間，又對收塵布袋進行了預涂灰，使布袋表面附著一層循環(huán)灰，減少鍋爐使用點火油點爐時產生的油煙對收塵布袋造成影響。

3.2 穩(wěn)定電除塵收塵效率，提升脫硫灰循環(huán)倍率

為降低進入脫硫系統(tǒng)的煙塵量，設計時脫硫系統(tǒng)前段設置有電除塵器，采用單室兩電場電除塵器，電源的額定容量為0.6A/72kV,電除塵高壓電源為常規(guī)工頻電源，但由于設備老化運行中主要存在電場運行數(shù)據(jù)較低，形成電暈封閉，造成除塵效果不理想，出口排放濃度偏高，由于前段電除塵設施老化，技術落后，導致進入后段脫硫系統(tǒng)煙塵還是較多，經布袋除塵收集的煙塵進入脫硫灰斗，無形增加循環(huán)灰量，導致循環(huán)灰未進行再次循環(huán)使用即被倉泵外輸，循環(huán)灰循環(huán)倍率降低，灰中有效成分殘余高，影響脫硫效果。同時增加后段濾袋負荷，嚴重時損壞濾袋，大幅增加脫硫劑費用及后續(xù)煙塵的處理難度。考慮改造難度及費用問題，選擇進行電場的高頻電源改造，提升脫硫前電除塵收塵效率，降低進入脫硫系統(tǒng)煙塵量，也減少后段濾袋負荷，通過改造后實現(xiàn)脫硫前煙氣煙塵控制在50mg/m3，每小時進入脫硫灰斗的煙塵量小于14kg，確保循環(huán)灰量穩(wěn)定，增加其循環(huán)倍率。

對于生產故障或突發(fā)情況，導致循環(huán)灰循環(huán)倍率低，經化驗灰中有效鈣殘余高的情況，車間利用生產罐車，把外輸?shù)拿摿蚧疫M行回收，再通過新增的預涂灰管反輸回脫硫灰斗，進行脫硫灰再利用，與脫硫劑反復搭配使用來進一步提升脫硫灰循環(huán)倍率，降低脫硫灰有效鈣及運行費用。

3.3 原材物料品質及動力介質變化的調整

由于受市場及鋁行業(yè)持續(xù)低迷的影響，采購低硫煤價格較高很難實現(xiàn)經濟性，且當?shù)毓拿摿騽┥遥–aO）的有效鈣很難滿足大于80%的要求，在Ca/S無法滿足要求的情況下，如何通過調整運行控制，實現(xiàn)高效經濟脫硫。

（1）提高脫硫反應塔床層。根據(jù)脫硫原理，脫硫物料與煙氣受氣流的作用，形成氣固兩相混合懸浮床層，并產生激烈的湍動與混合達到脫硫的目的，在由于受原材物料影響下，很難滿足設計狀態(tài)下的Ca/S，必須適當增加脫硫劑的用量，而為了使增加的脫硫劑有足夠的時間進行充分混合反應，需增加氣固兩相混合懸浮床層的厚度，即增加脫硫塔內壓降，通過實踐，我廠將原設計的床層壓降在確保不“垮床”的前提下，由原來的1.1KPA～1.3KPA增加到1.3KPA～1.7KPA，即增加了氣固兩相反應時間及接觸面積，實現(xiàn)低品質脫硫劑滿足脫硫效果的目的。

（2）適當降低脫硫塔內反應溫度。從循環(huán)流化床干式脫硫的化學反應工程的角度看，SO2與Ca(OH)2的顆粒在循環(huán)流化床中的反應過程是一個外擴散控制的反應過程。以粉狀形式給入脫硫塔的脫硫劑，通過噴入一定量霧化水來增濕顆粒表面，并使煙溫降至高于煙氣露點，使得SO2與Ca（OH）2的反應轉化為可以瞬間完成離子型反應，增加脫硫劑活性，減少反應時間。由此可知，煙溫與水露點之差Δt是影響脫硫效率的一個重要因素，Δt越小則系統(tǒng)的脫硫效率越高，在其他條件一定的情況下，通過調節(jié)噴水量來調節(jié)Δt，但如果Δt過小，會引起系統(tǒng)的堵塞和脫硫劑板結而影響流化的質量。根據(jù)目前采購的脫硫劑石灰有效鈣普遍小于70%，以及鍋爐投高加后導致鍋爐排煙溫度升高的情況，為形成氣固兩相的傳熱速率及反應的最佳溫度條件，同時確保后續(xù)灰的流動性。我們通過加大脫硫塔霧化水的噴入量，來適當降低脫硫塔內的反應溫度，由原來的72-75℃降低至69-71攝氏度。使Δt在考慮不低于露點的情況下降至最小，來進一步提升脫硫效率。

（3）對動力介質進行凈化。循環(huán)流化床干式脫硫系統(tǒng)涉及粉狀物料的輸送及存儲，布袋除塵的反吹等，設計時考慮粉狀物料輸送難度大及易吸潮板結等特性，對脫硫劑給料系統(tǒng)、各物料斗都設有流化及加熱裝置，流化裝置及布袋反吹都采用空壓機產生的壓縮空氣作為動力風。由于南方天氣普遍濕度大，壓縮空氣中含水量高，設計的普通過濾杯根本無法及時析出及排除壓縮空氣中的水份及雜質，而經抽樣檢測壓縮空氣中含水量高達0.5%，帶水的壓縮空氣與粉狀物料接觸，導致物料板結堵塞通道、糊住布袋等故障，經常導致脫硫系統(tǒng)無法正常運行。我廠通過在壓縮風總管前增加一套微熱再生吸附式干燥機，利用“變壓吸附”的原理來達到干燥凈化壓縮風，凈化后未出現(xiàn)下料系統(tǒng)流化布糊住，物料板結情況，且由于儀表用氣也進行了凈化，大大提高了儀器儀表、氣動閥門的使用壽命和可靠性。

通過上面幾項改進措施的實施，我廠循環(huán)硫化床干式脫硫運行效率有了明顯改善，脫硫達標率穩(wěn)定在99.8%以上，噸硫脫除費用控制在1600元以下。

4 結語

本文中所提出的改進措施目的都是為了提高循環(huán)流化床干式脫硫的運行效率，保證鍋爐煙氣達標排放，維護賴以生存的環(huán)境。由于自身水平有限，也許有更好的改進舉措沒有了解到，敬請各位批評指正。