優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫運行的分析

（東莞市環(huán)境科學(xué)學(xué)會 廣東 523000）

隨著目前大氣環(huán)境污染的加重，對二氧化硫進(jìn)行有效治理愈發(fā)緊迫和重要。本文對優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫措施展開詳細(xì)論述，提出進(jìn)一步完善和建議，促進(jìn)大氣污染治理。

1.煙氣脫硫技術(shù)概述

煙氣脫硫技術(shù)按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種：以CaCO3（石灰石）為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的氨法，和以有機堿為基礎(chǔ)的有機堿法。

煙氣脫硫技術(shù)按脫硫過程可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫三大類。燃燒前脫硫，是指采用洗煤技術(shù)對煤進(jìn)行洗選，將煤中大部分的可燃無機硫洗去，降低燃燒煤中的含硫量，從而達(dá)到減少污染的目的。燃燒中脫硫（即爐內(nèi)脫硫），是在煤粉燃燒過程中同時投入一定量的脫硫劑，在燃燒時脫硫?qū)⒍趸蛎摮湫图夹g(shù)是循環(huán)流化床技術(shù)。燃燒后脫硫（即煙道氣體脫硫），是在煙道外加裝脫硫設(shè)備，對煙氣進(jìn)行脫硫的方法，典型技術(shù)有石灰石-石膏法、噴霧干燥法、電子束法、氨法等，其中應(yīng)用最多的是石灰石-石膏法。

煙氣脫硫技術(shù)按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)又可將脫硫技術(shù)分為濕法脫硫技術(shù)、干法脫硫技術(shù)和半干（半濕）法脫硫技術(shù)。

所謂濕法脫硫技術(shù)是以石灰石作為脫硫劑，將石灰石粉與水混合后制成脫硫漿液，噴入脫硫塔內(nèi)與煙氣充分混合，煙氣中的SO2與脫硫漿液發(fā)生反應(yīng)生成CaSO3，從而達(dá)到脫硫目的。該技術(shù)具有脫硫效率高、設(shè)備小、投資低、操作方便、易控制、占地面積小等優(yōu)點；但易造成二次污染、廢水后處理問題、能耗高，特別是洗滌后煙氣溫度低，不利于煙囪排氣膨脹，易產(chǎn)生“白煙”，需要二次加熱，腐蝕嚴(yán)重等缺點。該技術(shù)適用于含硫量較高的煙氣。

所謂干法脫硫技術(shù)是將CaCO3噴入爐膛高溫煅燒分解成CaO，與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣；采用電子束照射或活性炭吸附使SO2轉(zhuǎn)化生成硫酸氨或硫酸。該技術(shù)具有工藝簡單、無污水和酸處理、能耗低，特別是凈化后煙氣溫度高的優(yōu)點，有利于煙囪排氣擴散，無“白煙”現(xiàn)象，凈化后的煙氣不需要二次加熱，腐蝕性??；其缺點是脫硫效率低，設(shè)備大，投資大，占地面積大，運行技術(shù)要求高。吸附劑可以是干的、濕的或漿狀的，噴射位置可以是爐子、省煤器和煙道。當(dāng)鈣硫比為2時，干法脫硫效率為50%-70%，鈣利用率為50%。

所謂半干法脫硫是利用含有石灰（氧化鈣）的干燥劑或干燥的消石灰（氫氧化鈣）吸收二氧化硫。即脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生，或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理。脫硫效率在70%左右。

2.循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)

循環(huán)流化床鍋爐的脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，常見以石灰石為脫硫吸收劑，受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，其中氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣達(dá)到脫硫目的。

影響循環(huán)流化床鍋爐脫硫的因素較多，既有設(shè)備設(shè)計安裝因素，例如爐膛高度布局設(shè)計，煙道位置尺寸設(shè)計、噴淋塔除霧器選型設(shè)計等。又有生產(chǎn)運行管理因素，如爐膛爐溫控制、石灰石粉控制、煙氣流速控制等。

3.煙氣系統(tǒng)優(yōu)化

（1）進(jìn)氣方式選用合適的角度，采用斜向下的方式。

（2）在煙氣進(jìn)入處的合適位置安裝導(dǎo)流板，讓氣流的分布更加均勻，降低壓降。

（3）膨脹節(jié)要選擇柔性好、無反推力的非金屬材質(zhì)，避免煙道因高溫擴展出現(xiàn)位移情況。

4.二氧化硫吸收系統(tǒng)優(yōu)化

(1)吸收塔的影響因素

①設(shè)定液氣比。選擇合適的液氣比數(shù)值可提升液氣比能夠增加塔內(nèi)的噴淋密度和接觸面積，進(jìn)一步提升脫硫去除率。液氣比一般選擇8-25L/m3的范圍之間。

②設(shè)定煙氣速度。提升煙氣速度能夠適當(dāng)減小吸收塔直徑的設(shè)置，降低鋼材耗材和其他設(shè)備的消耗。但不能將煙氣速度設(shè)置過大，否則會增大吸收塔內(nèi)部壓力和負(fù)荷。煙氣速度一般選擇3.5m/s。

(2)吸收塔直徑優(yōu)化設(shè)計

吸收塔直徑優(yōu)化的關(guān)鍵是綜合考慮脫硫塔內(nèi)部的傳質(zhì)和氣液分布情況。在煙氣速度小的情況下，煙氣流速的增加速度大于壓降的增加速度，隨著煙氣速度持續(xù)增加，會出現(xiàn)液泛情況。因此，在設(shè)計吸收塔直徑時應(yīng)根據(jù)吸收劑液滴的大小設(shè)置煙氣的速度值，通常設(shè)置為噴淋塔內(nèi)部發(fā)生液泛時的50%-80%。

(3)噴淋層的計算選型優(yōu)化

①噴淋層的設(shè)計選型。目前噴頭材質(zhì)主要是玻璃鋼材質(zhì)和碳鋼材質(zhì)。前者耐磨性好、耐化學(xué)腐蝕但硬度較低，只用來制作對硬度要求不高的支管。碳鋼材質(zhì)硬度高，可用來制作關(guān)鍵管道如支撐梁。

②噴淋層安裝布置優(yōu)化。應(yīng)確定噴嘴在塔內(nèi)的具體位置，根據(jù)提供的管徑情況、噴嘴和支管的距離來設(shè)計，防止脫硫漿液和噴管出現(xiàn)碰撞。

③噴嘴款式選擇優(yōu)化。脫硫塔噴嘴需具備耐磨和耐腐蝕的特性，應(yīng)為螺旋式或錐切形。大口徑的設(shè)計可避免噴嘴出現(xiàn)堵塞和結(jié)垢，使得氣液充分接觸，提升霧化效果。

(4)除霧器的優(yōu)化

①除霧器選型優(yōu)化。折流板型除霧器在垂直放置時，設(shè)定折流板支間的數(shù)值為20-70mm，控制煙氣流量為2-3m/s；在水平放置時，控制煙氣流量為6-10m/s。波形板除霧器是通過液滴慣性力而對其進(jìn)行分離。在氣流速度固定的情況下，大體積液滴擁有更大的慣性會出現(xiàn)分離現(xiàn)象。臨界分離粒徑是除霧器能力的重要指標(biāo)，其數(shù)值越小表示能力越強。

②煙氣停留時間優(yōu)化。除霧器的優(yōu)化要充分考慮煙氣流速和在脫硫噴淋塔中的時間長短等因素，通常設(shè)定其高度為7m-10m之間。另外，為減少脫硫漿液進(jìn)入煙道，第一層脫硫噴淋層高應(yīng)設(shè)為3m-3.5m，噴淋層間設(shè)為2m-2.5m，可使煙氣在脫硫塔有充分停留時間以去除二氧化硫。

③除霧器沖洗優(yōu)化。沖洗時應(yīng)清除霧器的固體殘渣和殘留漿液，避免出現(xiàn)結(jié)垢和堵塞，否則會增加煙氣流動時阻力，降低脫硫效果?？蓪⒌谝粚記_洗水的流量設(shè)定為1L/s·m2，第二層沖洗水的流量設(shè)定為0.34L/s·m2。

5.運行過程優(yōu)化調(diào)整措施

(1)優(yōu)化爐內(nèi)脫硫效率

①床溫控制。鍋爐床溫會對脫硫劑的使用產(chǎn)生影響，當(dāng)鍋爐床溫小于800℃時或大于870℃時，都不利于發(fā)生脫硫反應(yīng)，降低脫硫效率，所以鍋爐床溫應(yīng)控制在800℃-870℃之間，才能使脫硫劑發(fā)揮最佳狀態(tài)，從而保證脫硫劑效果。

②充分利用爐內(nèi)脫硫特性。爐內(nèi)脫硫之后煙氣會有活性氧化鈣的存在，可通過降低吸收劑的使用量、有效利用活性氧化鈣的方式來進(jìn)一步脫硫，少用甚至不用吸收劑即可完成脫硫要求，降低脫硫成本。

③石灰石品質(zhì)控制。石灰石粉的高含量有助于脫硫性能的提高，并盡可能減少石灰石粉的含水率，最好含水率低于1%。石灰石粉碎系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備的選擇應(yīng)遵循分級粉碎原則，粗碎采用破碎機，細(xì)碎采用柱磨機。當(dāng)石灰石來料粒度≤30mm時，可直接采用磨機。一般石灰石顆粒粒徑選在0.2-1.5mm為宜。

④物料滯留時間控制。爐膛內(nèi)煙氣中的二氧化硫與氧化鈣有效反應(yīng)時間越長，脫硫效果越好。因此，要合理控制流化風(fēng)速、循環(huán)倍率、煙氣速度等參數(shù)。

(2)脫硫運行過程優(yōu)化

①設(shè)計加裝濃漿槽、并聯(lián)已有的濃漿槽，達(dá)到可切換使用的效果，可增加濃漿的濃縮時間，增大顆粒的徑度，提高固液的分離效率。同時，可安裝測量循環(huán)漿液密度計，確保顆粒物的含量在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，降低設(shè)備的磨損情況。

②一般運行兩臺循環(huán)泵。供漿泵、排污泵及2#攪拌機保持常開，形成漿液循環(huán)。當(dāng)pH值保持在6時，SO2折算值仍在280mg/m3以上，則多開一臺循環(huán)泵。若3臺循環(huán)泵開啟，pH值保持在6時，SO2折算值仍在280mg/m3以上，則把pH值升到最高6.4。若pH值保持6時SO2折算值100mg/m3以下，可嘗試關(guān)掉一臺循環(huán)泵，但要密切注意數(shù)據(jù)變化，若有升高趨勢，則重新變?yōu)殚_兩臺循環(huán)泵。

③若供漿泵、排污泵在開啟的情況下，pH值升不到6，則先開啟2#攪拌機，再開啟給料機，開始加石灰，直到pH值能緩慢上升，關(guān)閉給料機；若制漿池水位不夠，補水泵自動抽鍋爐廢水到制漿池或開啟排污泵補水。

④反應(yīng)池液位應(yīng)隨時保持5m左右，即離平臺1m左右。若液位過低，應(yīng)打開自動沖洗的開關(guān)，并將時間改為10s進(jìn)行快速補水。液位離平臺1m左右時，把時間改回正常值。

(3)優(yōu)化鍋爐裝置廢水處理

①可將廢水處理系統(tǒng)的中間槽換為第二個濃漿槽，增加石膏漿液的反應(yīng)時間，充分結(jié)晶石膏顆粒，提升壓濾機的工作效率。

②要注意對沉淀池進(jìn)行清理，降低污水顆粒物的數(shù)量，提升廢水處理效率。

③排污泵保持常開，若出的渣過?。ㄈ撬﹦t停止出渣。每天必須把轉(zhuǎn)鼓過濾機沖洗干凈。排污泵和供漿泵需輪換使用，不能一直開其中一個，更不能在沒打開閥門的情況下開啟泵（其他泵同理）。

6.結(jié)語

綜上所示，循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫能夠有效減少煙氣中的污染物，具有較高的推廣價值，有利于生態(tài)保護(hù)和改善環(huán)境，為居民提供舒適的生活空間，并為環(huán)保事業(yè)提供新動力。