淺談電廠硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的探討

熊永峰，高應興

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，高應興

湖北興瑞化工有限公司

針對未來電力行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢以及我國對環(huán)境保護的高度重視，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)運行基本流程，并根據(jù)筆者長期實踐經(jīng)驗，重點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意義。

電廠；硫化床鍋爐；脫硫系統(tǒng)；改造

引言

近年來，隨著社會的快速發(fā)展，我國電力行業(yè)方興未艾。而電廠鍋爐中產(chǎn)生的二氧化硫氣體、煙塵等對環(huán)境造成了極大的污染，隨著我國對環(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準》，要求未來電廠鍋爐中的煙塵低于50mg/m3，煙塵濃度低于20mg/m3，對此也促使我國電力行業(yè)必須改變原有發(fā)展模式，開展通過系統(tǒng)改造對含硫原料進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)過高溫反應后釋放出二氧化碳氣體。在石灰石燃燒時，石灰石進行硫化作用，二氧化碳被吸收，之后石灰石變?yōu)槭?。該過程中，石灰石物理性能降低，易形成粉末，通過爐內(nèi)引風將其帶走?？偟膩碚f，為確保適當?shù)拿摿蚵剩杓哟笫沂氖褂昧?，以彌補燃燒中的損失。硫化床鍋爐脫硫過程包括：（1）煅燒過程：即將石灰石轉(zhuǎn)變?yōu)樯业倪^程；（2）硫酸鹽化過程：將煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫與氧化鈣、氧氣等進行化學反應，合成硫酸鈣，以實現(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，以實現(xiàn)上述脫硫反應過程。

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機送至吸收塔內(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，當與霧滴相遇時，分解形成的氫離子、硫酸氫根離子等同鈣離子進行化學反應，生成亞硫酸鈣，達到收塵目的。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)過過濾后，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，由于其操作簡單方便、效率較高、能耗偏低的特點得到了廣泛運用。該技術(shù)成功實現(xiàn)了除塵和脫硫并行的操作模式，且眾多實踐表明，其運行費用低，無明顯堵塞結(jié)垢現(xiàn)象，效果顯著，對于大部分固硫劑具有較強的適用性，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的發(fā)展和應用歷史，且脫硫效果良好。當雙堿法脫硫效率降低時，需持續(xù)補充堿液，并根據(jù)鍋爐內(nèi)的配置情況，在確保效率的的前提下，進行對比分析后可進行脫硫系統(tǒng)的改造。對于脫硫系統(tǒng)的改造需考慮以下原則：系統(tǒng)改造不能對正常生產(chǎn)過程；改造后需完全滿足脫硫要求；做到一次性投資并確保費用的可行性；保證改造后的系統(tǒng)使用后不會出現(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）石灰石對鍋爐及相應系統(tǒng)設(shè)備的影響：在對系統(tǒng)進行改造時，石灰石反應帶來的物理熱以及脫硫反應形成的生成物過程會帶走一定的熱損失，對此應當予以考慮，此外還包括煅燒反應中的吸熱以及硫酸鹽化反應的放熱因素。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，脫硫反應需消耗氧氣，這也意味著鍋爐的燃燒的理論空氣量會增長，煙氣量增加，風機的運行負荷會出現(xiàn)一定變化，需要進行校核。（2）脫硫劑用量以及粒徑分布的確定：脫硫劑的活性對鍋爐內(nèi)的脫硫化學反應具有很大影響，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行確定，對此，鈣硫比的選擇需考慮要有較多的富余量，并滿足相應規(guī)范標準，在脫硫系統(tǒng)改造中更需注意此問題。事實證明，在鍋爐設(shè)計時，若未曾考慮到脫硫因素的影響，當石灰石過多時一方面會對鍋爐內(nèi)燃燒造成影響，同時也會增加煙塵排放量，對除塵系統(tǒng)造成一定的影響，甚至出現(xiàn)排放超標的情況。（3）其它形式：目前，氣力輸送石灰石逐漸得到應用，該系統(tǒng)靈活性強，易控制，具有一定的可靠性，但對石灰石的粒徑要求較高，且所需費用較高，能耗大。對此，筆者以為在實現(xiàn)硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)改造與創(chuàng)新的過程中，需要考慮多方面因素影響，盡可能提升性價比。

結(jié)語

隨著環(huán)保意識逐漸深入人心，對于有害氣體的排放標準有了更為嚴格的要求，對此電廠面臨著前所未有挑戰(zhàn)，但我們也應當意識到，近年來，經(jīng)過大量專家學者的共同努力，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，通過先進技術(shù)對相應設(shè)備進行改造以降低運行費用，降低有害氣體排放量已取得良好效果。實際硫化床鍋爐實際改造過程中，應當嚴格按照相應設(shè)計規(guī)范和排放標準，貫徹安全、可靠的基本原則，同時考慮多方面因素影響，盡可能提升性價比。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，最終實現(xiàn)我國電力行業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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