濕法脫硫在工程中的應用淺析

李戈 楊剛寬

摘 要:本文對濕法脫硫技術在工程應用進行了分析,討論了應用中常見故障的控制與預防,結合實際給出優化方案。實際證明濕法脫硫與現實工程有機結合,系統運行穩定,煙氣達標排放,取得了良好的社會效益。

關鍵詞:濕法脫硫二氧化硫煙氣達標排放

中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0141-01

(1)我公司現有2臺20t/h和1臺35t/h燃煤蒸汽鍋爐,燃燒產生的煙氣經過麻石水膜除塵后,由引風機送入煙囪高空排放,煙氣脫硫率低,不能滿足環保新要求。公司尋求先進適用的脫硫工藝、廉價脫硫劑;利用現有場地,實現設備緊湊布置;運行穩定、可靠;與主體無縫連接和裝置的穩定可靠運行;各項脫硫指標能夠滿足新環保標準。

(2)脫硫劑及脫硫工藝的選擇經過對脫硫劑、脫硫工藝,環保部《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范(HJ 462－2009)》的要求進行分析,脫硫劑主要以石灰、消石灰、燒堿等組成。決定采用石灰法脫硫工藝,具有技術成熟、效率高、運行穩定,投資省、運行費用低的特點。

(3)工藝流程及設備布置。脫硫系統主要由煙風系統、吸收系統、脫硫劑制備及供給系統、工藝水系統、電氣控制系統等組成。基于場地限制,僅能按照2×20t/h鍋爐兩爐一塔、1×35t/h鍋爐一爐一塔設置來考慮,設計了設備平面布置及工藝流程。

鍋爐煙氣經水磨除塵后,經引風機加壓進入脫硫塔。煙氣與從上而下的、由噴嘴充分霧化的脫硫液逆向對流接觸,脫硫液充分吸收煙氣中的SO2后進入折流板除霧器除霧,凈化并除霧之后的煙氣,由煙道引至煙囪排放。脫硫液采用內循環氧化吸收方式。循環水泵將脫硫液打入塔內,在塔內吸收二氧化硫后由重力作用落入塔釜。為了防止塔內漿液沉淀,在吸收塔塔釜采用脈沖裝置對塔內漿液進行擾動攪拌,在吸收塔底部鼓入空氣對脫硫液進行氧化,保證吸收塔中硫酸鈣的含量達到合理的控制范圍,由漿液排出泵將漿液打至沉渣池。另外根據塔釜漿液的pH值變化,控制供漿電動閥的開關,控制加入塔釜的石灰漿液量,實現對脫硫液脫硫劑濃度和pH的控制。脫硫劑制備系統包括石灰儲倉、斗式提升機、倉壁震動器、圓盤給料機、螺旋輸送機、稱量罐、石灰漿液罐和石灰漿液泵等設備。外購石灰粉經斗式提升機輸送至石灰儲倉內儲存,在加灰時石灰先通過螺旋輸送機進入螺旋稱重計,計量后放入石灰漿液罐進行充分攪拌。整個系統聯鎖自動控制實現自動化灰,為系統提供工藝所需濃度的石灰漿液。根據工藝需求,通過石灰漿液泵定量輸送至塔釜,保證脫硫系統的pH,保證整個系統的穩定運行。

(4)系統結垢堵塞的預防與控制系統結垢必須從設備、工藝和運行管理三方面控制和預防。脫硫系統的主要設備脫硫塔,如果發生堵塞將引起引風機出力不夠,影響鍋爐燃燒。在脫硫塔內部構造的細節處理上,應考慮消除石灰在塔內的沉積堵塞幾率,減少塔內部件的設置,采用新型碳化硅噴嘴進行空塔噴淋,降低運行費用。新型碳化硅噴嘴空塔噴淋將漿液循環池放在噴淋塔下部,與吸收塔合并組成脫硫塔,實現漿液塔內循環。輸送漿液的管道布置合理,縮短管路長度,減少彎頭數量,避免漿液在管道中沉淀,堵塞。在塔體底部循環漿液面合理設置塔內曝氣,降低系統鈣離子和酸根離子濃度,減少脫硫產物對系統的結垢、堵塞。在脫硫設施關閉和停運期間,必須對漿液管道系統的各個設施進行排放和沖洗,防止漿液停止循環而沉淀、堆積堵塞。

(5)系統腐蝕的預防與控制脫硫系統的材質大多為碳鋼,宜選用性能可靠,施工工藝成熟的玻璃鱗片加強酸性防腐,施工厚度3mm。在吸收塔上部及出口煙道,襯里為低溫玻璃鱗片(施工前經表面噴砂除銹預處理);在反應池內壁,內襯低溫玻璃鱗片后加涂耐磨層,以保護鋼基體,增強材質耐磨性和防腐性;在吸收塔進口設置高溫玻璃鱗片。折板除霧器總成為避免濕法脫硫后的煙氣帶水問題,在脫硫塔頂部盡量選用折板除霧器,設置多級除霧裝置,提高脫水效果,使得除霧器出口煙氣中霧滴的濃度小于75mg/m3,在下游煙道上增加排水裝置和煙囪底部排水裝置。脫硫液循環系統漿液管道選用襯塑管腐蝕,同時配備沖洗和排水系統。在裝置關閉和停運期間,對漿液管道系統的各個設施進行排放和沖洗。

(6)自動控制系統為實現脫硫系統主要工藝參數、設備狀態的自動監控,具有兩地控制、兩地操作、手動/自動切換控制、兩地顯示等功能。脫硫控制系統采用成熟、可靠、完善的PLC+上位機系統控制方案,PLC選用西門子S7-300系列可編程序控制器。操作人員在上位機進行脫硫除塵系統工藝運行參數的設置、監控,脫硫除塵系統設備的順序啟停和狀態監控,運行參數自動檢測和儲存,并對關鍵參數進行自動調節,實現脫硫除塵系統運行的自動化控制。

(7)脫硫效果。上述脫硫工程和脫硫技術,適合我公司2×20t/h+1×35t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫改造。經過制造廠家加工安裝,公司加強脫硫系統運行管理,經過一個采暖季的運行,75t/h燃煤鍋爐煙氣二氧化硫排放濃度約150～200mg/Nm3,滿足西安市鍋爐煙氣二氧化硫排放小于300mg/Nm3的標準,年二氧化硫減排量350余噸。

(8)脫硫技術是涉及到機械學、熱力學、流體力學、反應化學、材料學、電氣及自動化等多學科的技術,脫硫工程是包括脫硫設備、脫硫工藝、脫硫除塵使用管理等內容的系統工程。因此,綜合選擇工藝先進、運行可靠、經濟合理,適合本單位實際的脫硫技術方案,實現煙氣環保達標排放。

參考文獻

[1] 國家環境保護“十一五”規劃.國家環保局.

[2] 燃煤鍋爐石灰法煙氣脫硫技術與應用.浙江天藍環保技術有限公司.