優化循環流化床鍋爐煙氣脫硫運行的分析

（東莞市環境科學學會 廣東 523000）

隨著目前大氣環境污染的加重，對二氧化硫進行有效治理愈發緊迫和重要。本文對優化循環流化床鍋爐煙氣脫硫措施展開詳細論述，提出進一步完善和建議，促進大氣污染治理。

1.煙氣脫硫技術概述

煙氣脫硫技術按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種：以CaCO3（石灰石）為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3為基礎的鈉法，以NH3為基礎的氨法，和以有機堿為基礎的有機堿法。

煙氣脫硫技術按脫硫過程可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫三大類。燃燒前脫硫，是指采用洗煤技術對煤進行洗選，將煤中大部分的可燃無機硫洗去，降低燃燒煤中的含硫量，從而達到減少污染的目的。燃燒中脫硫（即爐內脫硫），是在煤粉燃燒過程中同時投入一定量的脫硫劑，在燃燒時脫硫將二氧化硫脫除，典型技術是循環流化床技術。燃燒后脫硫（即煙道氣體脫硫），是在煙道外加裝脫硫設備，對煙氣進行脫硫的方法，典型技術有石灰石-石膏法、噴霧干燥法、電子束法、氨法等，其中應用最多的是石灰石-石膏法。

煙氣脫硫技術按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法脫硫技術、干法脫硫技術和半干（半濕）法脫硫技術。

所謂濕法脫硫技術是以石灰石作為脫硫劑，將石灰石粉與水混合后制成脫硫漿液，噴入脫硫塔內與煙氣充分混合，煙氣中的SO2與脫硫漿液發生反應生成CaSO3，從而達到脫硫目的。該技術具有脫硫效率高、設備小、投資低、操作方便、易控制、占地面積小等優點；但易造成二次污染、廢水后處理問題、能耗高，特別是洗滌后煙氣溫度低，不利于煙囪排氣膨脹，易產生“白煙”，需要二次加熱，腐蝕嚴重等缺點。該技術適用于含硫量較高的煙氣。

所謂干法脫硫技術是將CaCO3噴入爐膛高溫煅燒分解成CaO，與煙氣中的SO2發生反應，生成硫酸鈣；采用電子束照射或活性炭吸附使SO2轉化生成硫酸氨或硫酸。該技術具有工藝簡單、無污水和酸處理、能耗低，特別是凈化后煙氣溫度高的優點，有利于煙囪排氣擴散，無“白煙”現象，凈化后的煙氣不需要二次加熱，腐蝕性小；其缺點是脫硫效率低，設備大，投資大，占地面積大，運行技術要求高。吸附劑可以是干的、濕的或漿狀的，噴射位置可以是爐子、省煤器和煙道。當鈣硫比為2時，干法脫硫效率為50%-70%，鈣利用率為50%。

所謂半干法脫硫是利用含有石灰（氧化鈣）的干燥劑或干燥的消石灰（氫氧化鈣）吸收二氧化硫。即脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生，或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法，以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理。脫硫效率在70%左右。

2.循環流化床煙氣脫硫技術

循環流化床鍋爐的脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝，常見以石灰石為脫硫吸收劑，受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，其中氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成硫酸鈣達到脫硫目的。

影響循環流化床鍋爐脫硫的因素較多，既有設備設計安裝因素，例如爐膛高度布局設計，煙道位置尺寸設計、噴淋塔除霧器選型設計等。又有生產運行管理因素，如爐膛爐溫控制、石灰石粉控制、煙氣流速控制等。

3.煙氣系統優化

（1）進氣方式選用合適的角度，采用斜向下的方式。

（2）在煙氣進入處的合適位置安裝導流板，讓氣流的分布更加均勻，降低壓降。

（3）膨脹節要選擇柔性好、無反推力的非金屬材質，避免煙道因高溫擴展出現位移情況。

4.二氧化硫吸收系統優化

(1)吸收塔的影響因素

①設定液氣比。選擇合適的液氣比數值可提升液氣比能夠增加塔內的噴淋密度和接觸面積，進一步提升脫硫去除率。液氣比一般選擇8-25L/m3的范圍之間。

②設定煙氣速度。提升煙氣速度能夠適當減小吸收塔直徑的設置，降低鋼材耗材和其他設備的消耗。但不能將煙氣速度設置過大，否則會增大吸收塔內部壓力和負荷。煙氣速度一般選擇3.5m/s。

(2)吸收塔直徑優化設計

吸收塔直徑優化的關鍵是綜合考慮脫硫塔內部的傳質和氣液分布情況。在煙氣速度小的情況下，煙氣流速的增加速度大于壓降的增加速度，隨著煙氣速度持續增加，會出現液泛情況。因此，在設計吸收塔直徑時應根據吸收劑液滴的大小設置煙氣的速度值，通常設置為噴淋塔內部發生液泛時的50%-80%。

(3)噴淋層的計算選型優化

①噴淋層的設計選型。目前噴頭材質主要是玻璃鋼材質和碳鋼材質。前者耐磨性好、耐化學腐蝕但硬度較低，只用來制作對硬度要求不高的支管。碳鋼材質硬度高，可用來制作關鍵管道如支撐梁。

②噴淋層安裝布置優化。應確定噴嘴在塔內的具體位置，根據提供的管徑情況、噴嘴和支管的距離來設計，防止脫硫漿液和噴管出現碰撞。

③噴嘴款式選擇優化。脫硫塔噴嘴需具備耐磨和耐腐蝕的特性，應為螺旋式或錐切形。大口徑的設計可避免噴嘴出現堵塞和結垢，使得氣液充分接觸，提升霧化效果。

(4)除霧器的優化

①除霧器選型優化。折流板型除霧器在垂直放置時，設定折流板支間的數值為20-70mm，控制煙氣流量為2-3m/s；在水平放置時，控制煙氣流量為6-10m/s。波形板除霧器是通過液滴慣性力而對其進行分離。在氣流速度固定的情況下，大體積液滴擁有更大的慣性會出現分離現象。臨界分離粒徑是除霧器能力的重要指標，其數值越小表示能力越強。

②煙氣停留時間優化。除霧器的優化要充分考慮煙氣流速和在脫硫噴淋塔中的時間長短等因素，通常設定其高度為7m-10m之間。另外，為減少脫硫漿液進入煙道，第一層脫硫噴淋層高應設為3m-3.5m，噴淋層間設為2m-2.5m，可使煙氣在脫硫塔有充分停留時間以去除二氧化硫。

③除霧器沖洗優化。沖洗時應清除霧器的固體殘渣和殘留漿液，避免出現結垢和堵塞，否則會增加煙氣流動時阻力，降低脫硫效果。可將第一層沖洗水的流量設定為1L/s·m2，第二層沖洗水的流量設定為0.34L/s·m2。

5.運行過程優化調整措施

(1)優化爐內脫硫效率

①床溫控制。鍋爐床溫會對脫硫劑的使用產生影響，當鍋爐床溫小于800℃時或大于870℃時，都不利于發生脫硫反應，降低脫硫效率，所以鍋爐床溫應控制在800℃-870℃之間，才能使脫硫劑發揮最佳狀態，從而保證脫硫劑效果。

②充分利用爐內脫硫特性。爐內脫硫之后煙氣會有活性氧化鈣的存在，可通過降低吸收劑的使用量、有效利用活性氧化鈣的方式來進一步脫硫，少用甚至不用吸收劑即可完成脫硫要求，降低脫硫成本。

③石灰石品質控制。石灰石粉的高含量有助于脫硫性能的提高，并盡可能減少石灰石粉的含水率，最好含水率低于1%。石灰石粉碎系統設計和設備的選擇應遵循分級粉碎原則，粗碎采用破碎機，細碎采用柱磨機。當石灰石來料粒度≤30mm時，可直接采用磨機。一般石灰石顆粒粒徑選在0.2-1.5mm為宜。

④物料滯留時間控制。爐膛內煙氣中的二氧化硫與氧化鈣有效反應時間越長，脫硫效果越好。因此，要合理控制流化風速、循環倍率、煙氣速度等參數。

(2)脫硫運行過程優化

①設計加裝濃漿槽、并聯已有的濃漿槽，達到可切換使用的效果，可增加濃漿的濃縮時間，增大顆粒的徑度，提高固液的分離效率。同時，可安裝測量循環漿液密度計，確保顆粒物的含量在標準范圍之內，降低設備的磨損情況。

②一般運行兩臺循環泵。供漿泵、排污泵及2#攪拌機保持常開，形成漿液循環。當pH值保持在6時，SO2折算值仍在280mg/m3以上，則多開一臺循環泵。若3臺循環泵開啟，pH值保持在6時，SO2折算值仍在280mg/m3以上，則把pH值升到最高6.4。若pH值保持6時SO2折算值100mg/m3以下，可嘗試關掉一臺循環泵，但要密切注意數據變化，若有升高趨勢，則重新變為開兩臺循環泵。

③若供漿泵、排污泵在開啟的情況下，pH值升不到6，則先開啟2#攪拌機，再開啟給料機，開始加石灰，直到pH值能緩慢上升，關閉給料機；若制漿池水位不夠，補水泵自動抽鍋爐廢水到制漿池或開啟排污泵補水。

④反應池液位應隨時保持5m左右，即離平臺1m左右。若液位過低，應打開自動沖洗的開關，并將時間改為10s進行快速補水。液位離平臺1m左右時，把時間改回正常值。

(3)優化鍋爐裝置廢水處理

①可將廢水處理系統的中間槽換為第二個濃漿槽，增加石膏漿液的反應時間，充分結晶石膏顆粒，提升壓濾機的工作效率。

②要注意對沉淀池進行清理，降低污水顆粒物的數量，提升廢水處理效率。

③排污泵保持常開，若出的渣過稀（全是水）則停止出渣。每天必須把轉鼓過濾機沖洗干凈。排污泵和供漿泵需輪換使用，不能一直開其中一個，更不能在沒打開閥門的情況下開啟泵（其他泵同理）。

6.結語

綜上所示，循環流化床鍋爐煙氣脫硫能夠有效減少煙氣中的污染物，具有較高的推廣價值，有利于生態保護和改善環境，為居民提供舒適的生活空間，并為環保事業提供新動力。