雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置的工業(yè)應(yīng)用

摘 要

摘要：介紹了雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置的工作機理，對5臺14MW熱水供熱鍋爐進行了煙氣脫硫除塵改造。采用雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置，可實現(xiàn)除塵水及脫硫堿液的獨立循環(huán)，灰渣中不合脫硫
摘要：介紹了雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置的工作機理，對5臺14MW熱水供熱鍋爐進行了煙氣脫硫除塵改造。采用雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置，可實現(xiàn)除塵水及脫硫堿液的獨立循環(huán)，灰渣中不合脫硫劑，不影響灰渣的再利用?？稍谠绣仩t房基礎(chǔ)上實現(xiàn)煙氣脫硫除塵改造，特別適用于面積緊湊的城區(qū)既有鍋爐房。
關(guān)鍵詞：雙循環(huán)；煙氣脫硫除塵裝置；工業(yè)應(yīng)用；煙塵；二氧化硫
    2005年，全國排放的廢氣中主要污染物——二氧化硫的排放量為2549.3×104t，其中工業(yè)排放量為2168.4×104t；煙塵排放量為1182.5×104t，其中工業(yè)排放量為948.9×104t。隨著我國環(huán)保減排力度的增加，二氧化硫排放量在2007年下半年出現(xiàn)拐點，排放量出現(xiàn)下降。我國是世界上工業(yè)鍋爐數(shù)量和耗煤量較多的國家[1]。工業(yè)鍋爐的特點是熱功率小，排放點分散[2]，在我國北方地區(qū)多用于供熱，因此供暖期內(nèi)，SO2成為大氣中主要污染物，煙氣脫硫是目前減少SO2排放的主要手段。研究有效、高效、可靠的適用于工業(yè)鍋爐的煙氣脫硫除塵技術(shù)，對改善城市大氣環(huán)境是至關(guān)重要的。為適應(yīng)城區(qū)集中供熱鍋爐煙氣脫硫改造，提出了雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置，是“工業(yè)鍋爐煙氣凈化一體化裝置”的重要組成部分，該裝置獲得天津市科學(xué)技術(shù)進步獎及兩項專利[3、4]，在配備有5臺14MW的供熱鍋爐房進行了煙氣脫硫改造的工業(yè)應(yīng)用。
1 雙循環(huán)煙氣脫硫除塵機理
    雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置工藝流程見圖1。煙氣進入靜壓箱后向下進入文丘里管與由噴頭噴出的除塵水在喉口處劇烈混合，煙氣中的煙塵被加濕粒化，流出文丘里管后煙塵及水霧沖向沉降池水面被捕集，除塵后的煙氣轉(zhuǎn)向向上流動進入除塵脫硫分隔管，進入脫硫塔。向上運動的煙氣通過篩板時與由噴頭噴出的堿液在篩板上形成流化床，煙氣中的二氧化硫被堿液吸收，凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除掉水霧后排出，脫硫后的堿液通過排液口流回堿液循環(huán)箱，堿液循環(huán)泵將堿液通過堿液循環(huán)管送入脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用。沉降池內(nèi)的除塵水沉降后，清液流入除塵水循環(huán)箱由除塵水循環(huán)泵送入脫硫塔內(nèi)，進行除塵循環(huán)。沉降池內(nèi)的灰渣由刮渣器刮出。
 
    雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置具有以下特點：①除塵水、堿液分別獨立循環(huán)，提高了堿液的利用率，脫硫除塵過程穩(wěn)定，脫硫除塵效率高。在除塵水循環(huán)中，在沉降池中沒有堿渣的沉積摻混，灰渣可再利用。在堿液循環(huán)中，由于煙塵在脫硫前已被除掉95%以上，因此堿液循環(huán)過程中生成物純度高，為進一步回收利用提供了有利條件。②在堿液循環(huán)過程中允許存在過量的堿，系統(tǒng)緩沖容量大，脫硫效率提高，且不隨SO2負荷的變化而波動，由于堿液pH值穩(wěn)定，避免了硫酸鈣過飽和而引起的結(jié)垢及堵塞。③由于鹵化物集中在除塵水循環(huán)中，因此使得脫硫塔材料的選擇更為經(jīng)濟，從而降低造價。④脫硫循環(huán)中，采用篩板結(jié)構(gòu)，使得煙氣阻力低，脫硫效率提高，而脫硫塔上部的除霧器徹底除掉煙氣中細小水滴，保證煙氣不帶水。
2 工業(yè)應(yīng)用
    進行煙氣脫硫改造的供熱鍋爐房內(nèi)有5臺14MW的熱水鍋爐，為油田生活區(qū)提供生活和供暖熱水。由于其建造時間較早，沒有考慮煙氣脫硫，每臺鍋爐只配有多管除塵器，鍋爐房設(shè)備平面布置非常緊湊。引風(fēng)機功率為90kW，滿負荷運行時風(fēng)門相對開度為70%左右，鍋爐房輔機設(shè)備工況良好。隨著環(huán)保要求和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，現(xiàn)有除塵設(shè)備不能滿足限制煙塵、二氧化硫排放濃度的要求，因此必須進行煙氣脫硫除塵改造。
    根據(jù)現(xiàn)場條件，引風(fēng)機與鍋爐煙氣出口位置之間空間有限，為滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)——二氧化硫排放質(zhì)量濃度＜900mg/m3、煙塵排放質(zhì)量濃度＜200mg/m3，采用雙循環(huán)煙氣脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)備布置情況見圖2。
 
脫硫除塵裝置安裝在原除塵器的位置，底部基礎(chǔ)兼做沉降池，在池底安裝刮渣機，5臺雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置基礎(chǔ)連通，共用一臺刮渣機，沉降的灰渣經(jīng)刮渣機的框鏈集中運輸?shù)交覉?。雙循環(huán)脫硫除塵裝置總阻力比原除塵器僅增加500Pa，因此可保留原引風(fēng)機。增加一個除塵水循環(huán)池和一個堿液循環(huán)池，除塵水循環(huán)池與沉降池連通，除塵水循環(huán)泵將除塵水通過噴頭送入文丘里管與煙氣混合，在喉口處煙塵與液滴充分混合，煙塵被加濕粒化高速流出文丘里管后沖擊液面，被液面捕集，灰渣沉降于池底被刮渣機清除，清液流回除塵水循環(huán)池循環(huán)使用。堿液循環(huán)泵將堿液送入脫硫塔，在篩板上與除塵后的煙氣混合形成流化床，煙氣中的二氧化硫被吸收，脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器脫水后排出，脫硫后的堿液經(jīng)排液口流回堿液循環(huán)池調(diào)整pH值后循環(huán)使用。設(shè)備外部堿液循環(huán)管道和除塵水循環(huán)管道均采用UPVC工程塑料管。
3 應(yīng)用結(jié)果分析
改造后的雙循環(huán)煙氣脫硫除塵系統(tǒng)經(jīng)過2009年至2010年供暖期的運行，進行了脫硫效率和除塵效率的測試，最高脫硫效率為89%，最低脫硫效率為70%，平均脫硫效率為80%，二氧化硫排放質(zhì)量濃度小于400mg/m3，煙塵排放質(zhì)量濃度小于100mg/m3，兩項指標(biāo)均優(yōu)于當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)。滿負荷時設(shè)備總阻力為1400Pa，引風(fēng)機工作正常。
在雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置運行過程中，由于除塵循環(huán)長期處于酸性環(huán)境運行，出現(xiàn)靜壓箱內(nèi)除塵水管道腐蝕泄漏造成靜壓箱內(nèi)積灰，發(fā)生灰堵，后經(jīng)更換316L不銹鋼管道，并將脫硫循環(huán)的生成物和過量堿液引入除塵循環(huán)中，維持除塵循環(huán)的pH值為5～6。此后運行中沒有發(fā)生腐蝕和灰堵現(xiàn)象，并且脫硫效率有一定提高。
對于環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)較高的地區(qū)可采用雙層篩板，脫硫效率可達90%以上。運行過程中適量在沉降池中加入石灰維持除塵水的pH值接近中性，既能防止除渣設(shè)備的腐蝕，又可以提高脫硫效率。脫硫循環(huán)液氣比大于3，并維持堿液的pH值大于7，可保證脫硫設(shè)備不結(jié)垢，運行可靠，脫硫效率穩(wěn)定。
參考文獻：
[1] 趙欽新，王善武.我國工業(yè)鍋爐未來發(fā)展分析[J].工業(yè)鍋爐，2007，(1)：1-10.
[2] 張慧明，王娟.應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2污染[J].電力環(huán)境保護，2006，(1)：13-16.
[3] 彭鐵成.雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置[P].中國專利：ZL 2007 1 0151053.3.2010-06-09.
[4] 彭鐵成.雙循環(huán)麻石塔煙氣脫硫除塵裝置[P].中國專利：ZL 2003 1 0106960.8.2006-02-22.
 
(本文作者：彭鐵成 天津理工大學(xué) 動力系 天津 300384)