淺談煙氣脫硫技術(shù)在火電廠中的有效運(yùn)用

謝美玲

合肥熱電集團(tuán)有限公司

1 我國煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀分析

在全社會環(huán)境保護(hù)意識不斷提升的時代背景下，我國加大了對燃煤電廠生產(chǎn)的把控力度，努力完善相關(guān)設(shè)備以達(dá)到綠色、節(jié)能、高效的目的，所以各個廠子中都配備了相應(yīng)的煙氣脫硫裝置，從整體上來看，其中絕大多數(shù)電廠中所采用的都是石膏法進(jìn)行脫硫，該技術(shù)雖符合經(jīng)濟(jì)效益的需求卻不滿足社會效益的需要，在實際操作中會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，不利于環(huán)境保護(hù)工作的開展，很多企業(yè)在運(yùn)用濕法脫硫技術(shù)后都出現(xiàn)了污染物大量堆積的問題，且在這過程中所出現(xiàn)的廢水也難以處理，雖然能起到脫硫效果，但如果要完全清除污染物則需要消耗大量的成本，不利于企業(yè)與社會的長遠(yuǎn)發(fā)展。

從脫硫的方式上來說，煙氣脫硫可分為三種基礎(chǔ)性類別，分別是濕法脫硫、干法脫硫、半干法脫硫，濕法脫硫又可分成氧化鎂法、氨法、雙堿法與石灰-石膏法；干法脫硫以爐內(nèi)噴鈣為主；而半干法脫硫則由旋轉(zhuǎn)噴霧法與循環(huán)流化床法組成。

2 各類煙氣脫硫方法的技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1 氧化鎂法

氧化鎂法還有另一個稱呼是技術(shù)氧化物法，其原理就是利用SO2與氧化鎂的化學(xué)特性，在其反應(yīng)后生成硫酸鎂和亞硫酸鎂，這兩種物質(zhì)在經(jīng)過充分煅燒之后以分解重構(gòu)的方式再次生成氧化鎂，在這一過程中還能回收純凈的SO2氣體，如此一來基本上沒有產(chǎn)生什么浪費(fèi)，且脫硫劑能夠再次重復(fù)利用，在實際操作中，相對于石灰水而言，氧化鎂有著更強(qiáng)的活性、液氣比較小，總的脫硫效率更高，但該方法并不是十全十美的，因為氧化鎂多為固體狀，所以在反應(yīng)過程中會出現(xiàn)大量的固定沉降，會造成堵塞問題，且反應(yīng)過后所產(chǎn)生的硫酸鎂極難處理，若直接拋棄很容易造成二次污染，若想全部去除則需要消耗大量成本。

2.2 氨法

該技術(shù)以脫硫效率高而聞名，其主要是以氨水作為SO2的吸收劑，在實際操作中，當(dāng)NH3與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，會產(chǎn)生亞硫酸氫銨、亞硫酸銨與氧化后所形成的硫酸銨。由于吸收液再生方法的不同，該方法又可分為氨-硫酸銨法、氨-亞硫酸銨法等。可該方法雖然所產(chǎn)生出的副產(chǎn)物能夠被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，但該方法存在諸多問題，比如氨本身就有著易揮發(fā)的特點(diǎn)，在運(yùn)用時的實際消耗量較大，脫硫劑的使用效率提不上來，且需要對氨水的濃度進(jìn)行全面把控，若濃度較高，則會大大提升歐蒸發(fā)量，導(dǎo)致工作環(huán)境惡化；若濃度較低，則難以提升脫硫效率，且需要大量成本來維持同等條件下水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，氨非常容易與煙氣中已被凈化的SO2反應(yīng)，產(chǎn)生氣溶膠，從而阻塞煙氣排放，且氨氣回收困難，需要用到中和器、脫水機(jī)、結(jié)晶器、干燥機(jī)等，組成一個龐大的綜合系統(tǒng)，所涉及的設(shè)備數(shù)量多，日常維護(hù)管理工作難度大，各類設(shè)備在聯(lián)動的過程中容易出現(xiàn)問題，往往需要投入大量的人力進(jìn)行必要維修、管控。

2.3 石灰-石膏法

石灰石/石灰-石膏法是最常見的一種煙氣脫硫手段，在長時間的發(fā)展與完善中，我們不難看出該技術(shù)有著可信性強(qiáng)、安全系數(shù)高、技術(shù)體系成熟、脫硫效率好等優(yōu)勢，其最高能達(dá)到百分之九十九，能在脫硫的同時除去HC1、SO3、HF等多種污染物，且吸收劑價格便宜、產(chǎn)量大、鈣利用率較高，在脫硫完成后能得到純度較高的副產(chǎn)品石膏，在脫硫的同時創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。在實際操作中，該方法能有效應(yīng)對燃煤煤質(zhì)變化問題，就算其中的硫含量較高，也能體現(xiàn)出較強(qiáng)的脫硫效率，除此之外也能很好地適應(yīng)系統(tǒng)中的負(fù)荷變化，不同的SO2濃度與煙氣負(fù)荷下可以保持穩(wěn)定運(yùn)行、保障脫硫效率。

2.4 爐內(nèi)噴鈣法

爐內(nèi)噴鈣法有著工藝簡單、參與設(shè)備數(shù)量少、建設(shè)與運(yùn)營維護(hù)成本低等特殊特點(diǎn)，但脫硫效率僅有百分之八十，在石灰石運(yùn)輸系統(tǒng)容易受潮，出現(xiàn)結(jié)塊等問題造成通道堵塞。在實際操作中，通常情況下我們要將爐內(nèi)溫度控制在850℃～1000℃之間，在該溫度區(qū)間內(nèi)，石灰石可當(dāng)作高效脫硫劑，實用價值較高。

2.5 循環(huán)流化床法

該方法就是利用氫氧化鈣與二氧化硫、三氧化硫所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方式來達(dá)到既定的脫硫效果。在該技術(shù)的加持下，脫硫劑存在的條件便利，其能與塔內(nèi)的煙氣充分反映，大大提高了脫硫原料的使用效率，在實際運(yùn)行過程中，若脫硫塔中沒有易損壞或無轉(zhuǎn)動部件，則可達(dá)到一種不需經(jīng)常維護(hù)或不維護(hù)的狀態(tài)。一般情況下，脫硫渣以干態(tài)的方式存在，在這種較為穩(wěn)定的狀態(tài)下其與系統(tǒng)設(shè)備間不會出現(xiàn)堵塞、黏結(jié)、腐蝕等問題，且脫硫效率高達(dá)90%以上，在脫硫完成后，煙氣的平均溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于露點(diǎn)溫度，所以很難形成濕潤環(huán)境，也無須考慮煙道與相應(yīng)設(shè)備的防潮、防腐措施。在使用過程中我們不難發(fā)現(xiàn)，該脫硫系統(tǒng)有著操作簡單、占地面積少、無廢水排放、耗能低、建設(shè)與運(yùn)營成本小等優(yōu)勢，也正是因此該技術(shù)受到許多企業(yè)的推崇。

2.6 旋轉(zhuǎn)噴霧法

該方法與循環(huán)流化床法同時被歸類于干法脫硫之中，其有著相似的性能與特點(diǎn)，在脫硫時我們不難發(fā)現(xiàn)，在塔內(nèi)的脫硫劑能與煙氣進(jìn)行充分反映，也有著使用效率高、停留時間長等特點(diǎn)，且脫硫效率高達(dá)90%。在脫硫完成后煙氣也低于露點(diǎn)，所以也沒必要考慮煙道或防潮，且與循環(huán)流化床法一樣，其也有著操作簡單、占地面積小、無廢水排放、耗能低、建設(shè)與運(yùn)營成本小的特點(diǎn)，二者的不同之處在于，旋轉(zhuǎn)噴霧法容易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，造成煙道堵塞，裝置的磨損問題也較為突出，除塵器容易被腐蝕，所以在實際運(yùn)用中應(yīng)結(jié)合特殊情況進(jìn)行具體討論。

總的來說，濕法脫硫的整體效率較高，能很好地應(yīng)對煤質(zhì)與系統(tǒng)負(fù)荷變化等問題，且有多種吸收劑可供選擇，在實際項目中相關(guān)人員要考慮本地區(qū)盛產(chǎn)或產(chǎn)量較高的原料是什么，結(jié)合運(yùn)輸、生產(chǎn)需要等內(nèi)容來進(jìn)行合理選擇，并著重思考副產(chǎn)物處理的難易程度與其所可能帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

3 煙氣脫硫案例分析

本文以合肥熱電集團(tuán)有限公司（天源分公司）中所采用的脫硝脫硫除塵裝置進(jìn)行講解。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

在熱力發(fā)電過程中所產(chǎn)生的原煙氣會提前進(jìn)入到預(yù)除塵系統(tǒng)之中（可有可無），處理后會以此進(jìn)入到吸收系統(tǒng)中，隨后進(jìn)入脫硫除塵系統(tǒng)，脫硫除塵系統(tǒng)會在此分為三條路徑，正常情況下會直接進(jìn)入引風(fēng)機(jī)直至從煙囪排出，而脫硫副產(chǎn)物會進(jìn)入到獨(dú)立系統(tǒng)中進(jìn)行處理，當(dāng)然也可通過灰循環(huán)系統(tǒng)的加工后再次匯入到吸收系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)。

（1）煙氣系統(tǒng)。原煙氣從空預(yù)器出口引出之后，會在靜電場中進(jìn)行電除塵處理，隨后引入到塔中進(jìn)行下一步處理，煙氣在經(jīng)過脫硫后會被輸送到頂部的除塵設(shè)備中，最后通過引風(fēng)機(jī)排出系統(tǒng)。這套煙氣系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就在于其內(nèi)部加入了循環(huán)煙道，能起到較強(qiáng)的清潔效果。

（2）吸收塔系統(tǒng)。該系統(tǒng)由文丘里管、塔底吹掃、塔底排灰裝置、進(jìn)口煙道、頂部出口段等構(gòu)件組成，其中塔底徘徊裝置采用雙軸自清式機(jī)械運(yùn)輸方式構(gòu)成，并設(shè)置相應(yīng)的吹掃放堵裝置，該系統(tǒng)吸收塔壓降設(shè)計值為1200Pa～200Pa，床層壓降設(shè)計為600Pa～1400Pa，煙氣在其中的停留時間要高于5S，吸收塔的流速為4.5m/s～6m/s。

（3）物料循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由插板閥、空氣斜槽、灰斗流化槽、充氣箱、氣動流量調(diào)節(jié)閥等構(gòu)件組成，該系統(tǒng)運(yùn)用空氣斜槽來運(yùn)輸循環(huán)灰，并可根據(jù)床層壓差的變化對關(guān)斷閥進(jìn)行把控，除塵器灰斗流化槽與空氣斜槽中分別設(shè)置相應(yīng)的流化風(fēng)機(jī)，其能將流化風(fēng)加熱到80℃～120℃之間。

（4）布袋除塵系統(tǒng)。近年來，除塵技術(shù)的不斷革新為我國火電行業(yè)的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)，低壓脈沖旋轉(zhuǎn)反吹袋式除塵器以其所具備的優(yōu)勢功能備受企業(yè)所推崇，且日益成熟，特別適用于燃煤鍋爐中的煙氣除塵。該類型的袋式除塵器都采用動態(tài)在線清灰技術(shù)，在具體操作的過程中同一過濾分室其他濾袋也一直處于工作狀態(tài)，清灰過程往往用大型脈沖控制閥進(jìn)行操控，并以旋轉(zhuǎn)的噴吹臂對濾袋進(jìn)行清理，且低壓的處理方式也從一定程度上提升了濾袋的使用壽命。

（5）輸灰系統(tǒng)。前級預(yù)電除塵器中加入了引式倉泵，能將那些粉煤灰用氣力運(yùn)輸?shù)姆椒ㄋ偷礁咂焚|(zhì)灰?guī)熘校⒏鶕?jù)物料的平衡需求，將反應(yīng)中留存下來的少許脫硫劑副產(chǎn)物排到設(shè)備外，從脫硫灰的屬性與工藝特點(diǎn)來說，可選擇正壓濃相氣力輸送的方式用管道將脫硫灰傳動到相應(yīng)的存儲庫中。在布袋除塵器中，有一部分脫硫灰經(jīng)過氣動流量關(guān)斷閥與充氣箱之后進(jìn)入脫硫灰?guī)熘校酝ǔＧ闆r下氣力運(yùn)輸艙泵往往要選擇下引式，而出料閥、進(jìn)料閥可采用雙金屬插板的方式，保障系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，并設(shè)置相應(yīng)的三次氣動及自動清堵裝置。

（6）工藝水系統(tǒng)。在煙氣脫硫過程中，往往會用到吸收劑消化水、輔助設(shè)備冷卻水、吸收塔工藝水等，其中吸收塔工藝水的運(yùn)輸與儲存需要以單體設(shè)備為單位組成完善系統(tǒng)，要涵蓋高壓水泵、噴槍、括水箱、連接管道閥門及必要的調(diào)節(jié)裝置，在水泵、水箱的入口處要設(shè)置過濾網(wǎng)。

3.2 操作要點(diǎn)研究

（1）做好啟動前的必要準(zhǔn)備工作。在系統(tǒng)啟動前，相關(guān)工作人員要先做好系統(tǒng)吹凈工作，將壓縮空氣管道、水管道及系統(tǒng)中的設(shè)備用吹風(fēng)機(jī)的方式來保障其潔凈程度；隨后，要做好清洗工作，對那些不帶電、不走電的構(gòu)件進(jìn)行清理，如噴嘴、氣管、水管等；在清理工作完成后要開展相關(guān)的試驗，對系統(tǒng)所能承受的強(qiáng)度、是否漏氣漏水、泄漏量的多少進(jìn)行檢測，找到問題后快速解決，要做好各管路、閥門的排查工作，以免耽誤后續(xù)脫硫工作的正常開展。

（2）系統(tǒng)急停。在脫硫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中難免會出現(xiàn)一些問題，這時我們就需將系統(tǒng)緊急制動，可脫硫系統(tǒng)較為復(fù)雜，若不按照一定的順序很可能會帶來較大的負(fù)面影響。我們可按照以下的流程進(jìn)行：關(guān)閉高壓水系統(tǒng)→關(guān)停吸收劑制備與供應(yīng)系統(tǒng)→關(guān)停脫硫循環(huán)灰系統(tǒng)→關(guān)閉清潔煙氣再循環(huán)從風(fēng)擋→關(guān)停斜槽流化風(fēng)系統(tǒng)→啟動排灰裝置，直至排空。

（3）塌床處理。若在運(yùn)行過程中，爐內(nèi)引風(fēng)機(jī)突然失去電能供給，脫硫除塵系統(tǒng)會快速關(guān)閉吸收塔噴水與脫硫灰循環(huán)，用引風(fēng)機(jī)在失去動力后的慣性在短短數(shù)秒中快速排空塔內(nèi)物料，在鍋爐重啟后布袋除塵器灰斗中所存儲的物料傳輸回吸收塔，在幾分鐘內(nèi)快速重建流化床并恢復(fù)正常工作。

綜上所述，我們不難看出煙氣脫硫是一項有著較強(qiáng)專業(yè)性的系統(tǒng)性工作，相關(guān)工作者應(yīng)在實際操作中不斷總結(jié)經(jīng)驗，用世界格局時刻留意該技術(shù)的發(fā)展，加緊學(xué)習(xí)先進(jìn)知識，著力解決實際問題，在崗位上謀求突破創(chuàng)新，在實現(xiàn)自我價值的同時為企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展提供助力。