張偉 邱琬鈞
重慶卡貝樂化工有限責(zé)任公司,中國·重慶 401220
論文研究的公司燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝,采用半干法循環(huán)流化床。它具有干法工藝的許多優(yōu)點(diǎn),如流程簡單、占地少,投資小以及副產(chǎn)品可綜合利用等,由于設(shè)備故障、人員操作不當(dāng)?shù)仍?,?jīng)常出現(xiàn)脫硫劑利用率低[1],脫硫劑消耗異常等情況,論文從脫硫產(chǎn)物的成分分析入手,采用反推手段對(duì)脫硫劑利用率問題進(jìn)行較深入研究。
煙氣脫硫劑利用率是指煙氣中與硫反應(yīng)消耗的脫硫劑量與加入系統(tǒng)的脫硫劑總量之比。計(jì)算公式為:
由于脫硫劑投入后,其反應(yīng)不是100%反應(yīng)完全,總有一部分是沒有參與反應(yīng),所以脫硫劑利用率是反映脫硫劑消耗的一個(gè)重要指標(biāo)。
首先用酸溶法測定脫硫灰中粉煤灰百分含量,后用雙氧水將CaSO3氧化成CaSO4,再用硫酸鋇質(zhì)量法分析出脫硫灰中硫的物質(zhì)的量(mol)[2]。只要測定出脫硫灰中硫酸根物質(zhì)的量(mol),就可推算出和硫參與反應(yīng)的脫硫劑鈣的物質(zhì)的量(硫酸根物質(zhì)的量和參與反應(yīng)的脫硫劑鈣的物質(zhì)的量等量),見表1。
生石灰脫硫劑投入循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)中進(jìn)行脫硫,起作用的是有效鈣基,其測定方法:先用酸溶法測定脫硫灰中粉煤灰百分含量,再用奧氏氣體法測定脫硫灰中CaCO3含量,然后用EDTA 滴定法測定溶液中總鈣含量。最后根據(jù)溶液中總鈣含量和脫硫灰中CaCO3含量及粉煤灰含量,計(jì)算出投入脫硫系統(tǒng)中脫硫有效鈣含量,見表1。
公司原始設(shè)計(jì)脫硫劑是消石灰,鈣流比控制為1.3,脫硫劑利用率可達(dá)到73.08%,而在半干法循環(huán)流化床實(shí)際運(yùn)行中鈣流比一般控制在1.8~2.2 之間運(yùn)行,有的還將鈣硫比控制到了2.5 運(yùn)行。如果公司將鈣硫比控制到2.5(實(shí)際大于4.6)運(yùn)行,那么公司脫硫工藝可控生石灰脫硫劑利用率在38%左右運(yùn)行。但從脫硫劑利用率測量結(jié)果表1來看,目前公司脫硫劑利用率很低,最高還不到24%。
表1 參與反應(yīng)的鈣量和加入系統(tǒng)的脫硫劑有效鈣量及脫硫劑利用率情況
4.1.1 降低脫硫塔中降低鈣硫比
實(shí)際運(yùn)行過程中,受負(fù)荷、煤種以及脫硫劑品質(zhì)的影響而波動(dòng),鈣硫比高出設(shè)計(jì)值較多,鈣硫比與脫硫劑利用率成反比,鈣硫比高則脫硫劑利用率就低。高鈣硫比運(yùn)行是導(dǎo)致脫硫劑利用率低,消耗偏高重要原因之一,所以要提高脫硫劑利用率,降低脫硫劑消耗,就必須優(yōu)化操作,降低鈣硫比。
4.1.2 增加脫硫系統(tǒng)加水量
公司脫硫工藝脫硫劑使用的是生石灰,為使脫硫劑進(jìn)入脫硫塔后有較高的活性,加快脫硫劑與煙氣中硫反應(yīng),提高脫硫劑利用率,降低脫硫劑消耗,在實(shí)際運(yùn)行過程中,脫硫劑在進(jìn)脫硫塔前,應(yīng)用適量水在干消化器中對(duì)其進(jìn)行預(yù)消化。
另外,根據(jù)公司脫硫工藝,設(shè)計(jì)滿負(fù)荷(50T/h 蒸汽)煤中流2.78%時(shí),每小時(shí)脫硫塔中消石灰應(yīng)消耗3.5m3工業(yè)水。為使脫硫劑有較高的活性,加快脫硫劑與煙氣中硫反應(yīng),提高脫硫劑利用率,降低脫硫劑消耗,脫硫系統(tǒng)中總加水量應(yīng)該控制在2.5m3/h 左右為宜。
4.1.3 調(diào)整煙氣和脫硫劑接觸時(shí)間
煙氣和脫硫劑充分接觸有利于脫硫,CFB-FGD 脫硫工藝中設(shè)計(jì)了再循環(huán)系統(tǒng),使脫硫劑在流化床內(nèi)多次循環(huán),增長脫硫劑反應(yīng)停留時(shí)間,大大提高了脫硫劑的利用率和脫硫效率。而目前公司再循環(huán)系統(tǒng)操作有待優(yōu)化,為提高脫硫劑利用率和脫硫效率,需充分發(fā)揮脫硫工藝中再循環(huán)系統(tǒng)作用,盡量延長煙氣和脫硫劑接觸時(shí)間。
從公司脫硫流程來看,燃煤鍋爐煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器出來后,將進(jìn)入一預(yù)靜電除塵器除塵,設(shè)計(jì)此除塵器能脫除85%以上的煙塵,可有效收集灰1.39t/h,只有不到20%的煙塵進(jìn)入脫硫塔中的脫硫劑中[3]。如果靜電除塵器出現(xiàn)故障或停運(yùn),將造成脫硫塔中脫硫劑含煤灰量大幅上升(見表1),在一定程度上加大了煙氣中含硫化合物與脫硫劑接觸反應(yīng)的阻力,降低了脫硫劑脫硫效率(為提高脫硫劑脫硫效率,只有加大脫硫劑投加量),脫硫劑得不到有效利用,導(dǎo)致脫硫劑利用率下降。
為提高脫硫劑利用率,必須保證脫硫系統(tǒng)的設(shè)備正常運(yùn)行,特別是要充分發(fā)揮預(yù)電場靜電除塵器除塵作用,減少脫硫劑中含煤灰量。
公司使用的生石灰鈣基脫硫劑,其生石灰CaCO3含量一般在10%左右,有效鈣在80%(以CaO 計(jì))左右。從脫硫系統(tǒng)運(yùn)行情況來分析,只要脫硫效率達(dá)到86%以上,Ca/S 比在2.5 左右,脫硫劑利用率達(dá)到40%左右。公司目前使用的生石灰質(zhì)量,完全可以保證含2.5%左右硫的煤燃燒后SO2達(dá)標(biāo)排放。
通過強(qiáng)化脫硫設(shè)備管理,確保設(shè)備運(yùn)行比較正常,同時(shí)確保脫硫劑質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定,可為提高脫硫劑利用率提供“硬件”保證。通過對(duì)脫硫系統(tǒng)優(yōu)化操作,根據(jù)運(yùn)行實(shí)際,合理系統(tǒng)地調(diào)整,適當(dāng)降低鈣硫比,可為提高脫硫劑利用率提供“軟件”保障。通過以上“硬”“軟”改善,提高脫硫劑利用率。