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(jī)理，對(duì)5臺(tái)14MW熱水供熱鍋爐進(jìn)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(shí)現(xiàn)除塵水及脫硫堿液的獨(dú)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(jī)理，對(duì)5臺(tái)14MW熱水供熱鍋爐進(jìn)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(shí)現(xiàn)除塵水及脫硫堿液的獨(dú)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(shí)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(guó)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(guó)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(diǎn)，排放量出現(xiàn)下降。我國(guó)是世界上工業(yè)鍋爐數(shù)量和耗煤量較多的國(guó)家[1]。工業(yè)鍋爐的特點(diǎn)是熱功率小，排放點(diǎn)分散[2]，在我國(guó)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(duì)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(jìn)步獎(jiǎng)及兩項(xiàng)專(zhuān)利[3、4]，在配備有5臺(tái)14MW的供熱鍋爐房進(jìn)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(jī)理
    雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置工藝流程見(jiàn)圖1。煙氣進(jìn)入靜壓箱后向下進(jìn)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?；鞒鑫那鹄锕芎鬅焿m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(dòng)進(jìn)入除塵脫硫分隔管，進(jìn)入脫硫塔。向上運(yùn)動(dòng)的煙氣通過(guò)篩板時(shí)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(guò)排液口流回堿液循環(huán)箱，堿液循環(huán)泵將堿液通過(guò)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(jìn)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(diǎn)：①除塵水、堿液分別獨(dú)立循環(huán)，提高了堿液的利用率，脫硫除塵過(guò)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(méi)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(guò)程中生成物純度高，為進(jìn)一步回收利用提供了有利條件。②在堿液循環(huán)過(guò)程中允許存在過(guò)量的堿，系統(tǒng)緩沖容量大，脫硫效率提高，且不隨SO2負(fù)荷的變化而波動(dòng)，由于堿液pH值穩(wěn)定，避免了硫酸鈣過(guò)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(jì)，從而降低造價(jià)。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(xì)小水滴，保證煙氣不帶水。
2 工業(yè)應(yīng)用
    進(jìn)行煙氣脫硫改造的供熱鍋爐房?jī)?nèi)有5臺(tái)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(shí)間較早，沒(méi)有考慮煙氣脫硫，每臺(tái)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(jī)功率為90kW，滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)風(fēng)門(mén)相對(duì)開(kāi)度為70%左右，鍋爐房輔機(jī)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(mǎn)足限制煙塵、二氧化硫排放濃度的要求，因此必須進(jìn)行煙氣脫硫除塵改造。
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，引風(fēng)機(jī)與鍋爐煙氣出口位置之間空間有限，為滿(mǎn)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(jiàn)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(jī)，5臺(tái)雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置基礎(chǔ)連通，共用一臺(tái)刮渣機(jī)，沉降的灰渣經(jīng)刮渣機(jī)的框鏈集中運(yùn)輸?shù)交覉?chǎng)。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(jī)。增加一個(gè)除塵水循環(huán)池和一個(gè)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(guò)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?；咚倭鞒鑫那鹄锕芎鬀_擊液面，被液面捕集，灰渣沉降于池底被刮渣機(jī)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(guò)2009年至2010年供暖期的運(yùn)行，進(jìn)行了脫硫效率和除塵效率的測(cè)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(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)。滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)設(shè)備總阻力為1400Pa，引風(fēng)機(jī)工作正常。
在雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置運(yùn)行過(guò)程中，由于除塵循環(huán)長(zhǎng)期處于酸性環(huán)境運(yùn)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(guò)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(yùn)行中沒(méi)有發(fā)生腐蝕和灰堵現(xiàn)象，并且脫硫效率有一定提高。
對(duì)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(dá)90%以上。運(yùn)行過(guò)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(yùn)行可靠，脫硫效率穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
[1] 趙欽新，王善武.我國(guó)工業(yè)鍋爐未來(lái)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(hù)，2006，(1)：13-16.
[3] 彭鐵成.雙循環(huán)煙氣脫硫除塵裝置[P].中國(guó)專(zhuān)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(guó)專(zhuān)利：ZL 2003 1 0106960.8.2006-02-22.
 
(本文作者：彭鐵成 天津理工大學(xué) 動(dòng)力系 天津 300384)