半干法脫硫消石灰制備除塵系統的優化及零排

劉永強 呂龍

摘要：常規半干法脫硫消石灰制備系統中配置的除塵風機，為生石灰消化反應提供了負壓的環境，以保證消化器內部物料形成騰空狀態。消化反應屬于放熱反應，其生成的水蒸汽依靠該除塵風機直接排出至大氣環境中，不但影響排放觀感，也無法實現零排的政策要求。現通過優化消石灰制備除塵系統，將外排水蒸氣接入脫硫入口煙道參與脫硫反應，可實現節能及零排放的目的。

關鍵詞：除塵風機;水蒸汽;負壓;節能;零排

1 前言

常規消石灰的制備主流工藝主要應用于半干法脫硫工藝系統。消石灰制備主要是生石灰中粉末狀氧化鈣（CaO）與霧化后的水（H2O）反應生成氫氧化鈣（Ca（OH）2）的過程（見反應方程式1-1）。氧化鈣與水的反應是一個強放熱反應，在反應過程中由于放熱而產生大量蒸汽，形成汽、液、固的三相共存狀態。

在常規的消石灰制備系統中，粉末狀的生石灰（CaO）與霧化后的水（H2O）反應進行混合后充分反應，混合期間產生的水蒸氣連同熟石灰粉塵、空氣、氫氧化鈣粉末一起被吸入專用除塵器系統，經處理后的廢氣中粉塵（含量低于30mg/Nm3）以及生成的水蒸汽直接從除塵器排出至大氣環境中（見圖1-2）。該排放方式既不符合節能零排的政策要求，又影響系統外在觀感。

針對上述問題我們對消石灰制備除塵系統提出了優化方案，一方面實現節能減排的目的，另一方面避免反應后水蒸汽直接外排影響觀感。

2 常規消石灰制備工藝優化的可行性

在大量的工程應用與實踐中，我們發現常規消石灰制備工藝（簡寫為常規工藝）有以下兩個方面存在著工藝缺陷，可進行進一步的深度優化。

（一）常規工藝在除塵風機的后端接外排風道，將廢氣引出對大氣進行排放，該方式不響應目前節能零排的政策要求且在煙道外有大量水霧排出影響觀感;

（二）消化器配置了除塵器及除塵風機，除塵風機雖為消化器反應提供負壓環境，但也造成了能耗，設備的運行、保養和維修也給企業帶來了經濟損失。

3 常規工藝優化措施及方法

3.1 煙道部分改造

消石灰制備除塵系統的除塵風機后端風道可引接至脫硫入口煙道。

半干法脫硫是基于Ca（OH）2、SO2和H2O的綜合反應，外排的水蒸汽可直接參與到脫硫的工藝反應中，同時消石灰制備系統水蒸氣排放量較少不影響煙風系統平衡。既實現了工藝系統的零排，又減少了半干法脫硫工藝反應中水的噴入量。

3.2 除塵風機改造

取消消石灰制備除塵系統中的除塵風機，減少耗電設備的投入成本及日常設備維護工作量。

取消除塵風機后，除塵器出口排放風道需增設電動調節閥，通過調節閥來調整實現消石灰制備所需的負壓，保證消化器內部物料形成騰空狀態。

調節閥開度增大時，消石灰制備消化器倉體內部負壓增大，關小則內部負壓減少，可根據工藝運行需要實現PID調節（見圖3-1）。

4 優勢對比

優化后的工藝與常規工藝相比，其優越性主要體現在以下幾個方面：

（一）響應節能、零排的政策要求;

（二）投入成本少，通過電動調節閥和外接風道替代原有除塵風機、風機控制柜及外排煙道;

（三）控制系統簡單，常規模式通過控制除塵變頻器頻率大小來控制消化器倉體內部的負壓，優化后可直接通過控制閥門開度來控制消化器倉體內部的負壓;

（四）運行、維護成本較少，優化后只需正常維護電動調節閥，結合長期運行經驗，電動調節閥開度基本上在一定范圍內波動，當閥門出現故障，可手動打開至一定開度，避免了常規工藝中除塵系統中除塵風機故障影響系統運行。

5 注意事項

工藝優化期間需注意以下事項：

（一）根據消化器廠家提資負壓參數，選擇煙風道合理位置范圍，保證選擇的外排風道連接位置滿足消石灰制備系統最大的負壓要求范圍;

（二）根據外排煙道接口位置、接口處的負壓波動范圍、消化器廠家提資負壓范圍，選擇外排風道的尺寸及形狀。

（三）結合外排風道尺寸及形狀選擇合適的電動調節閥，對自動程度要求較低可選擇手動閥;消石灰制備系統正常可按照80%的負荷來手動調節閥門開度，消石灰制備完成后關閉手動閥。

6 結論

根據上述對比、分析，可明顯發現優化后的消石灰除塵器系統達到了節能零排的目的。同時也實現了簡化操作及維護的作用，為下一步該系統的改造提供思路。

參考文獻

[1]GB/T 19229.2-2011.燃煤煙氣脫硫設備第2部分：燃煤煙氣干法/半干法脫硫設[S].2011

[2]王坤云.半干法脫硫裝置配套消化站常用技術方案[J].耐火與石灰，2017

[3]馬駿彪，鄧輝鵬.干法脫硫石灰消化工藝， 華電技術，2010

[4]新疆羅鉀項目1x50MW半干法脫硫運行規程. 2018