鍋爐脫硫沉積對節能環保的影響

王彧書

（天津城開置業有限公司天津300133）

鍋爐脫硫沉積對節能環保的影響

王彧書

（天津城開置業有限公司天津300133）

燃煤鍋爐在燃燒時釋放的有害氣體及粉塵顆粒等有害物質，對大氣環境造成了嚴重的污染情況，因此燃煤鍋爐脫硫技術對環保工作具有很大的影響。本文結合氧化鎂脫硫實踐，提出通過構建鍋爐脫硫塔液立體循環，防止塔內沉積和噴淋系統堵塞的改造思路。指出保證脫硫塔液循環狀態，是新建或改造的濕法脫硫系統必須注意的問題及對環保工作的深遠影響。

鍋爐脫硫；循環；沉積；節能

1 概述

近期，國家已將環保提升到政治高度。從目前脫硫技術水平看，達到100mg/m3以下的排放標準，是比較容易實現的。難點在于保證脫硫系統連續穩定達標運行。根據運行經驗和工藝分析，目前制約脫硫長周期運行的主要因素是噴淋堵塞和塔底沉積。塔底沉積造成漿液重度增加和鹽分濃度增大，加速噴淋堵塞的發生。而塔底沉積是由于塔內漿液循環狀態不佳造成的，本文以某廠氧化鎂濕法脫硫為例，力圖分析塔內漿液循環不佳的原因，并找出解決方法。

1.1 塔內循環工藝

該廠脫硫工藝見圖1：

1.2 主要缺點解析

缺點1：如果燃煤鍋爐脫硫塔的除塵效果不是十分理想，煙氣如果不采用布袋除塵而是直接進入脫硫系統，這些都會使涌進燃煤鍋爐脫硫塔內的煙塵顆粒含量增大，也會發生煙氣中含有油滴的情況。

缺點1解析：在燃煤鍋爐的脫硫過程中，煙塵顆粒的增大會減小堿性物質表面積，油滴也會使氧化鎂的活性程度便會相應減弱，與此同時氧化鎂粉的消耗量會急劇增加；噴淋系統堵塞情況的發生大多是由于惡劣條件下生成的脫硫塔內漿液排出不暢，這樣燃煤鍋爐的脫硫效率會受到直接影響而大幅下降，脫硫效果的減弱使鍋爐的維修、維護費用相應增加，如果發生停爐，停爐的損失不可估量。燃煤鍋爐脫硫塔內液的惡化，需要通過建立更為迅捷的循環，進入相應的尾部處理工藝進行改善。

缺點2：燃煤鍋爐脫硫塔內漿液的酸堿數值的測量是一項很難實現的工作程序。如果將測量裝置設置在脫硫塔內，塔內沉積發生后，所測數值與實際工況差別較大。如設在排漿管處，代表的是排漿液的參數，于塔內加漿不同步，不能作為準確的操作指導信號。在日常操作中，當脫硫塔的內液還有一定程度的脫硫價值的時候便開始進行外排操作，同時投放新鮮的脫硫劑，這樣可以極大的保證脫硫塔的脫硫效果，但卻造成了氧化鎂粉等脫硫劑及水電等資源的浪費。

缺點2解析：燃煤鍋爐脫硫塔內液的酸堿值是指導脫硫運行的重要參數，其準確性直接影響到脫硫塔的脫硫效率還有脫硫劑的消耗量。因此燃煤鍋爐脫硫塔的內液必須加大循環力度，使塔內液體均勻從而使其狀態參數在脫硫塔的任何位置都保持一致，這樣才可以使測量準確無誤。

缺點3：這一整套脫硫系統尚未十分完善，當發生輕微操作不當或者操作延時，脆弱的系統都有可能引起多米諾效應，造成脫硫系統能力減弱直至癱瘓。

缺點3解析：通過加強塔內液在塔內、外的循環，可建立起糾偏能力較強的動態平衡。

現象4：塔內設計曝氣裝置，塔壁切線布置3臺攪拌器，初衷是為加大塔內循環強度，而塔內沉積依然嚴重。

分析4：該廠脫硫為三爐一塔，塔徑超過8米，攪拌器穿透力不足，曝氣管路增加旋流阻力，難以形成旋流。塔內液主循環是由循環泵實現的，即塔內液被循環泵進口吸入，加壓后自噴淋系統噴出反應后，再進入塔底液位區。如果塔徑過大，且無旋流，循環泵遠離側的漿液循環情況較差，很容易發生沉淀，

2 改善塔內液循環狀態措施

2.1 構建塔內液三維立體循環

2.1.1 三維立體循環

三維立體循環狀態如圖2，攪拌裝置造成旋流，循環泵抽出塔內漿液，送至噴淋系統噴灑后，再回歸塔底。

2.1.2 建立塔內三維立體循環的保證措施

即設立更為強勁的水力攪拌裝置。其原理是自塔內取漿液，經高壓泵加壓后，通過切向布置的噴出管噴出。噴出的漿液流帶動塔內漿液形成旋流。旋流使塔內漿液物理和化學狀態均勻。

2.1.3 效果分析

2.1.3 .1燃煤鍋爐脫硫塔內液的摻混性增強，尚未反應的氧化鎂顆粒可以迅速參與水化與中和反應，使脫硫劑的一次利用率顯著提高；

2.1.3 .2燃煤鍋爐脫硫塔內液均勻統一，這樣可使酸堿度、重度等參數的測量更加趨于準確，為接下來的脫硫運行工作調整提供更加準確的數據依據；

2.1.3 .3塔內沉淀與結晶的發生塔內沉淀與結晶很少發生。燃煤鍋爐脫硫塔內液的三維立體運動劇烈避免了沉淀與結晶的發生。

2.2 強化塔外排漿循環

該廠已進行了塔外排漿改造，通過一系列的改造實現了部分塔外循環（工藝如圖3），一定程度上改善了脫硫塔內液狀態。但在塔內循環沒有徹底改善的情況下，由于塔外循環的不連續性，并不能完全發揮效能。因此塔內立體循環的形成是關鍵。在此基礎上，在塔內PH計的指引下，適當加大塔外循環頻次，適當外排濃水，可大大降低硫酸鎂膠體和結晶的產生，切實增加噴淋系統的使用周期，增強脫硫系統的連續穩定運行能力。

圖2 氧化鎂脫硫塔內立體循環模型

圖3 氧化鎂脫硫部分塔外循環工藝圖

3 效果分析

燃煤鍋爐脫硫塔進行改造后，從本質上仍為塔內循環。一方面原有工藝中塔液狀況得以適時控制，另一方面不必對脫硫塔本身進行重建，就可治理沉淀與堵塞，最大程度實現塔內循環、塔外沉淀分離及回用。

3.1 脫硫劑消耗比較

在一定脫硫效率下氧化鎂粉使用量單耗的理論值，可按公式（1）計算，即：

氧化鎂單耗量＝0.01×實煤單耗（1）[1]

以該廠為例，在進行燃煤鍋爐脫硫改造后當年的實煤單耗為136公斤/蒸噸，脫硫劑單耗量為1.39公斤/蒸噸，該同期單耗為1.59公斤/蒸噸。可見脫硫劑節約的空間巨大，在16%左右。燃煤鍋爐脫硫塔內液循環狀況改善后，從源頭上控制了脫硫劑的浪費，通過估計改造后可較原來節約6%以上的脫硫劑。由此可推算出全年節約脫硫劑為192噸，以1100元/噸計算，年可節約物料成本20萬元左右。

3.2 水耗比較

燃煤鍋爐脫硫塔進行改造后水單耗直線下降，分析起來主要有以下三個節水途徑。

（1）脫硫劑利用率顯著提高，制漿用水量降低，年可節約用水4000噸左右。

（2）燃煤鍋爐脫硫塔內液位始終立體涌動，保持靈活，這樣一來溢流水量顯著降低，溢流主要由于反沖洗瞬間水量驟增，年可節約用水3000余噸。

（3）燃煤鍋爐脫硫塔改造完成后每年可節約用水70000元左右。

綜上所述，本項目節水總量約為13000噸/年，每年節約用水成本約7萬元。

3.3 電耗比較

改造后循環泵耗電量將顯著降低。循環泵揚程降低，相應電耗降低，節電率可在6%以上，每年節約用電150000千瓦時。按0.45元/千瓦時的電價計算，每年節約用電成本約為67500元。

結語

在環境污染嚴重的情況下需要多種措施來保護環境，煙氣脫硫技術便是不可或缺的一種，不僅節省了設備成本，降低投資成本，同時也增加了企業的經濟發展空間。因此，煙氣脫硫技術在環境治理過程中及其積極的意義。而使用氧化鎂做為脫硫劑具有積極明顯的優勢。首先，設備不會堵塞，脫硫系統能夠安全有效運行。其次，設備不會發生腐蝕。再次，社會效益經濟效益高，綜合利用價值很高。此外這種操作方法不存在二次污染問題的發生。

[1]王峰，CFB爐外脫硫新嘗試[J]，資源節約與環保.雜志2007年第2期