小噸位燃煤鍋爐脫硫除塵技術的研究與應用

文 _ 楊德志 甘肅華亭煤業集團有限責任公司

1 現有燃煤鍋爐脫硫除塵改造工藝

隨著《鍋爐大氣污染物排放標準》GB13271-2014的頒布實施，各地對燃煤鍋爐進行不同程度的技術改造。從事鍋爐技術改造的科研院所、環保企業也提出了多項小噸位燃煤鍋爐提升改造技術。目前，我國比較成功的燃煤鍋爐技術改造主要有濕法脫硫、半干法脫硫和干法脫硫三種，其工藝和技術特點見表1。

表1 各類煙氣脫硫技術特點及典型工藝

1.1 濕法脫硫除塵

濕法脫硫除塵技術中應用較多的是濕式雙旋脫硫除塵。該技術主要是利用除塵液易于與硫化物和粉塵反應，完成煙氣的脫硫除塵處理。通常濕法脫硫除塵技術主要有以下步驟：①加熱。煙氣脫硫首先需要加熱處理，煙塵加熱的工具是引風機。②引流。加熱后的煙氣向上運動至除塵器的上部，通過旋流板使煙塵可以均勻的引流到除塵筒中。③脫硫除塵。除塵筒中設有噴淋設備，噴出的液體是除塵液，經過除塵與煙氣中的硫化物反應，去除煙氣中的污染物質。④脫水排放。經過以上幾個步驟處理的煙氣已經能夠達到排放標準，煙氣最后經過脫水即可進行排放。

1.2 半干法脫硫除塵

半干法脫硫與濕法脫硫類似，是利用物化反應的方式達到脫硫除塵的目的。半干法脫硫主要有兩部分組成：一是除塵器；二是吸附塔。隨著科學技術的快速發展，半干法脫硫技術也日趨進步。在半干法脫硫技術中加入高能電子，使該技術具有更高的脫硫效率且操作簡單。但該技術目前的弊端在于，在使用過程中容易造成工作人員收到過多的電磁輻射。

1.3 干法脫硫除塵

干法脫硫除塵就是在燃料燃燒過程中，在燃料煤中加入生石灰，通過生石灰與煤燃燒后產生的硫的氧化物作用，生成硫酸鈣或亞硫酸鈣，達到去除二氧化硫的目的。干法脫硫會因大量使用生石灰而出現煙塵濃度高的問題。

上述三種脫硫除塵工藝是目前較為常用的脫硫工藝，但這三種工藝方法都存在投資高、占地面積大、設備多、后期檢修維護煩瑣等方面的問題。為此，經過研究與分析，對華亭煤礦鍋爐脫硫除塵提出了改造原有麻石除塵器，并加裝布袋除塵器的方法，達到脫硫除塵的效果。

2 華亭煤礦鍋爐脫硫除塵改造工藝

從華亭煤礦鍋爐運行情況及燃料煤的成分看，華亭煤礦鍋爐在改造前除塵設備為麻石水浴沖擊除塵器，煙氣經處理后的主要污染物排放量為：煙塵326mg/m3、二氧化硫311 mg/m3,主要污染物達不到《鍋爐大氣污染物排放標準》要求的排放標準。為此，對華亭煤礦鍋爐脫硫除塵采取了脫硫除塵改造工藝。

脫硫工藝主要是在原有麻石水浴沖擊除塵器的基礎上進行改造，增加石灰石攪拌裝置，達到脫硫目的，減少脫硫塔等一系列設備的使用。除塵主要采用布袋除塵器。

2.1 脫硫方案及工作原理

目前國內主要脫硫工藝采用高效霧化旋流噴淋脫硫塔與石灰法相結合的脫硫技術，去除燃燒過程中產生的二氧化硫。而華亭煤礦脫硫工藝是依附原有的麻石水浴沖擊除器，在水中加入生石灰，配制成石灰乳溶液，利用石灰乳溶液與二氧化硫作用生成硫酸鈣，達到去除煙氣中二氧化硫的目的。反應過程如下：

脫硫系統工藝流程見圖1。

圖1

2.2 除塵方案及工作原理

通過對華亭煤礦煤質特性的分析可以看出，華亭煤礦燃煤鍋爐所用的燃料煤灰份基本在20%左右，燃燒后煙氣中粉塵濃度比較高，監測值基本在300～400mg/m3，采用濕法或靜電除塵都很難達到《鍋爐大氣污染物排放標準》要求。華亭煤礦經分析研究后決定采用目前比較好的除塵技術——離線低壓脈沖袋式除塵器。其工作方式如圖2。

如圖3所示，含塵煙氣進入除塵器后均勻地進入到除塵器各過濾倉中。煙氣中較粗重的塵粒在自重、離心力和阻流板的共同作用下降至灰斗內，經除塵器下部的輸灰裝置排出。而較細粉塵則繼續上行，被吸附在濾袋的外表面上，經濾袋的粉塵層達到一定厚度，設備阻力增加到設定值時，由脈沖控制儀發出信號，打開脈沖電磁閥，氣包中的壓縮空氣經脈沖電磁閥、噴管、噴嘴、文氏管向濾袋作瞬間的高速噴射，并鼓脹濾袋，使濾袋外表面的粉塵層破碎脫落后落入灰斗，然后再恢復過濾。

圖3

3 效益分析

華亭煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造取得了良好的環保效益、經濟效益和社會效益。首先，鍋爐煙氣排放達到了《鍋爐大氣污染物排放標準》要求，煙塵從改造前的326mg/m3降低到30.4mg/m3；二氧化硫從改造前的311mg/m3降低到108.2mg/m3。年削減煙塵18958kg，削減二氧化硫13006kg。其次，從經濟效益看，利用原有的麻石除塵器進行脫硫改造，減少了脫硫塔、漿液灌、循環池等構筑物，降低工程投資92.34萬元。同時通過改進脫硫技術，減少了機電設備的使用量，降低了運行過程中的電力消耗，年節約電量98700.54kWh，節約電費約10萬元。從社會效益看，鍋爐脫硫除塵系統經改造后，污染物排放量大大減少，改善了礦區的環境質量。

4 結論

從華亭煤礦燃煤鍋爐的提標改造分析，在原有濕法除塵器的基礎上，對小噸位鍋爐進行脫硫除塵技術改造是可行的。煙氣經處理后能夠達到《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求。同時，通過在原有麻石除塵器基礎上進行改進，減少了大量脫硫設備，既節省了工程建設投資，又給后期的運行維護提供了極大的方便。華亭煤礦脫硫除塵技術的研究與應用，為國內燃煤鍋爐脫硫除塵改造提供一定的借鑒作用，尤其是對在用的2.8～14MW燃煤鍋爐更具有推廣使用價值。

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