工業鍋爐除塵脫硫裝置存在的問題及改進措施

龍淼

(佛山市環境工程裝備有限公司,廣東 佛山 528200)

近年來，我國SO2排放量一直高居不下，工業燃煤鍋爐是我國SO2排放的主要來源，其排放量占總量超過三分之一。而除塵脫硫裝置的應用，對控制燃煤工業鍋爐污染物排放和改善我國大氣質量具有重要作用。隨著我國節能減排工作的進一步開展，大多數工業鍋爐除塵脫硫裝置暴露出來的問題也日益明顯，如何改進除塵脫硫裝置成為了技術人員關注的話題。

某工廠有2臺黑液燃燒鍋爐(堿回收爐)、3臺35t/h的循環流化床鍋爐和3臺6000kW的汽輪發電機組。除塵脫硫系統采用旋風分離器、立式文丘里除塵器及水膜除塵脫硫塔三級除塵脫硫裝置(如圖1所示)，設計除塵效率≥96.7%；設計阻力:旋風分離器400Pa，文丘里除塵器600Pa，水膜除塵脫硫塔800Pa，合計阻力為1800Pa。

圖1 原有鍋爐煙氣除塵脫硫系統流程圖

1 存在問題分析

因除塵脫硫設施在設計時主要只考慮了其除塵效率，其脫硫效率相對偏低，在燃用高硫煤時，為確保其脫硫效果，大量使用稀(濃)白液及氧強化的堿抽提(EO)段堿性廢水除塵脫硫后，主要存在煙氣帶水嚴重、酸腐蝕及管道結垢、脫硫成本偏高等問題，其主要原因如下。

1.1 煙氣帶水

結合運行實際，與除塵脫硫系統、鍋爐廠家進行了交流和分析，煙氣帶水原因與系統設計缺陷有一定關系，氣、水分離效果不佳，在以前使用清水除塵過程中，就存在煙氣帶水現象，特別是在水膜除塵脫硫塔投用后煙氣帶水情況十分明顯，因而長時間未投用水膜除塵脫硫塔。

1.2 引風機酸腐蝕

引風機殼體、葉輪腐蝕及引風機前鋼結構水平煙道腐蝕主要是由煙氣中的水蒸氣和硫燃燒后生成的SO2結合成的H2SO3造成的，屬典型的低溫硫腐蝕。

低溫硫腐蝕常發生在煙氣溫度較低的空氣預熱器、鍋爐尾部煙道、除塵系統等處。在與煙氣接觸的受熱面溫度低于煙氣的露點時，煙氣中的水蒸氣和SO2反應生成的H2SO3會凝結在受熱面上，嚴重地腐蝕受熱面并造成"堵灰"等現象。

1.3 水平煙道及煙囪酸腐蝕

煙囪及水平煙道內襯涂層主要為耐火泥，其主要成分為Al2O3，部分為Ca(OH)2、CaO，其耐酸腐蝕能力不強，附著在煙囪內壁的H2SO4與耐火泥中Ca(OH)2、CaO等會發生化學反應，生成物體積松散、膨脹，遇水后極易水解粉化，致使混凝土或抹灰層逐漸被腐蝕解體，反應方程式如下:

1.4 除塵脫硫水管道結垢

使用堿性廢水除塵脫硫后，因堿水pH值在11.5～12.8，且稀白液及EO段堿性廢水中含有纖維等雜質，易在除塵脫硫水管道內壁形成堿垢。送到電廠的漂白EO段堿性廢水水溫在70～80℃，更易形成堿垢。為避免因管道結垢過多而阻塞除塵水管道，應制定方案定期進行酸洗除垢工作。

圖2 XXS-35除塵脫硫升溫一體化裝置流程簡圖

2 系統運行建議

由于現有煙氣脫硫系統存在煙氣帶水、腐蝕、結垢等問題，在未對除塵脫硫系統進行技改前，為保證煙氣的排放達標，盡量延長設備運行時間及減輕對設備的酸腐蝕，在運行過程中，應做好以下工作。

2.1 鍋爐運行

(1)調整好鍋爐燃燒及風量配比，維持爐內適當的過剩空氣系數，既保證煤的充分燃燒，又保證尾部煙道含氧量維持在較低水平，減少SO3的生成率，減緩煙道及風機腐蝕。調整以二次風(助燃風)為主，控制好二次風量。

(2)繼續試用消化渣及白泥與煤摻燒，逐漸加大摻燒比例，試用中注意避免對鍋爐燃燒及鍋爐本體結構產生不良影響，必要時可外購石灰石粉碎試用。若條件成熟，可采用以爐內脫硫為主的運行方式，減少稀白液、液堿、EO段漂白廢水用量，減輕煙氣帶水現象。

(3)在原煤中摻加適量脫硫劑，脫硫劑有一定節煤效果及固硫能力，使用后可緩解除塵脫硫系統運行壓力，減少稀白液、液堿、EO段漂白堿性廢水用量。

2.2 除塵脫硫系統運行及維護

(1)把開孔型文丘里除塵器噴頭更換成不易結垢堵塞的螺旋型噴頭，更換后因除塵脫硫水霧化良好，對除塵脫硫有更好效果。

(2)每天對除塵水管道進行檢查，對結垢較多的部位及時疏通，定期對除塵水管網進行酸洗，疏通管道，保證其有較好的除塵脫硫效率。

(3)做好運行過程中出現鍋爐漏風點的補漏工作，減少漏風影響。

2.3 其他

(1)鍋爐停爐后，及時進行鍋爐、除塵脫硫系統清灰及補漏工作。

(2)采用適合當前該工廠使用除塵水水質的噴嘴，優化文丘里、水膜除塵脫硫塔洗滌噴淋裝置(便于酸洗及日常維護保養)，解決文丘里、水膜除塵脫硫塔的洗滌噴霧不均勻問題，提高除塵脫硫效率，降低用堿、用水量，保持尾部煙氣溫度，減緩煙氣帶水幾率。

(3)加強入廠煤含硫量的控制，外購煤盡量選擇低硫煤，并加強對不同煤種的混、配工作，防止高硫、高灰分煤集中進入鍋爐，降低除塵脫硫系統負荷。

3 系統改進建議

因使用煤種灰分較高，進入除塵系統的煙塵初始濃度高，除塵脫硫系統若未進行大的改動，系統運行面臨較大壓力，在條件具備時應優先考慮技術改造。從當前國內外煙氣除塵脫硫設施運用情況來看，因灰分對脫硫效果有一定影響，在使用脫硫裝置前最好先充分除去煙氣中所含灰分，以提高脫硫裝置脫硫效果。最好考慮使用三電場以上靜電除塵或布袋除塵器，再加上新型除塵脫硫升溫一體化裝置。三電場靜電除塵再加上后面的濕法除塵脫硫裝置，煙塵排放濃度可穩定地達到100mg/m3以內，布袋除塵加上后面的濕法除塵脫硫裝置，煙塵排放濃度可穩定地達到50mg/m3以內，但從改造成本來看，增加電除塵或布袋除塵裝置費用較高。從節省投資考慮，盡量考慮保留原有設備，并在原有設備基礎上進行技改，達到既減少改造費用又可滿足除塵脫硫效果的目的。

經與除塵脫硫系統廠家咨詢與交流，在保留原有旋風除塵器情況下，對后兩級除塵脫硫裝置進行改造，可達到脫硫效果。采用XXS-35除塵脫硫升溫一體化裝置，在保證煙氣排放達標的情況下，可解決現有設備存在問題即引風機運行中帶水、積灰振動的情況，并盡量利用廠內堿性廢水除塵脫硫，降低廢水處理成本，減少脫硫劑的投入(如圖2所示)。為增加脫硫劑與煙氣中SO2的接觸和反應時間，XXS-35除塵脫硫升溫一體化裝置采用了三級串聯式除塵脫硫，裝置內安裝了三級除塵脫硫塔。經旋風沉降后的煙氣從煙氣進口進入沉降升溫室，煙塵受重力作用與煙氣分離，大顆粒煙塵掉入灰斗在干灰出口排出，煙氣依次再進入一級、二級、三級除塵脫硫筒，處于高速旋轉紊流狀態，利用液柱式和多道逆向噴淋法組合將堿液噴入煙氣中，水氣逆向接觸以強化水霧化效果，在高速旋轉氣流的帶動下，堿液被吹成霧狀，比表面積大，氣液接觸更加充分，與SO2反應充分、快速。氣液充分接觸后，必須對脫硫后的煙氣進行脫水和除霧，避免煙氣帶水進入煙道和煙囪，同時要做好系統的保溫，避免煙氣溫度過低。本裝置采用大直徑離心脫水除霧，煙氣到達三級除塵脫硫筒底部再切向出風進入脫水筒，煙氣繼續保持旋轉，速度降低到小于4m/s，在離心力的作用下水氣塵進一步分離。液柱式和逆向噴淋法均屬高效脫硫機理，兩種技術單獨使用時脫硫效率均可達到95%以上，本方案將兩種機理組合，可確保長期穩定達到環保提出的脫硫要求。

與除塵脫硫塔一體化的是煙氣再升溫裝置，該裝置利用脫硫前的高溫煙氣對脫硫后的低溫煙氣進行再升溫，將脫硫后的煙氣溫度升到露點以上，解決引風機積灰振動和腐蝕問題，確保鍋爐長期穩定運行。

從事除塵脫硫系統設計及制造的廠家較多，除以上改造方案外，除塵脫硫裝置還可采用湍流除塵脫硫裝置(除塵脫硫機理主要是液滴和煙塵顆粒之間的吸附、慣性碰撞和截流作用使煙塵顆粒通過液滴相互吸附在一起，由于慣性作用而向下落與吸收液一起排除)，也能取得較好除塵脫硫效果。

在條件許可時，可徹底淘汰原有系統，采用布袋除塵器(或電除塵器)加脫硫裝置方式，引風機布置在除塵器及脫硫裝置間，而脫硫裝置及其后煙道、煙囪等要做好防腐，該方式既可避免引風機處積灰、腐蝕等不利影響，又能滿足系統運行要求。

結語

除塵脫硫裝置對控制燃煤工業鍋爐污染物排放和改善我國大氣質量具有重要作用。通過我們不斷探索，上文所述除塵脫硫裝置存在的問題得到了解決，經過1年的運行，改進后的脫硫除塵裝置運行穩定，效果明顯，很好地控制了污染物的排放。

[1]鐘恢明，邱俊.小型鍋爐煙氣脫硫除塵工藝的研究與應用[J].江西科學，2009（06）.

[2]胡佩芳.鍋爐煙氣除塵脫硫系統存在的問題與探討[J].鐵道勞動安全衛生與環保，2002（03）.