龍淼

(佛山市環(huán)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(yè)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(yīng)用，對控制燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放和改善我國大氣質(zhì)量具有重要作用。隨著我國節(jié)能減排工作的進(jìn)一步開展，大多數(shù)工業(yè)鍋爐除塵脫硫裝置暴露出來的問題也日益明顯，如何改進(jìn)除塵脫硫裝置成為了技術(shù)人員關(guān)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(huán)流化床鍋爐和3臺6000kW的汽輪發(fā)電機(jī)組。除塵脫硫系統(tǒng)采用旋風(fēng)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(shè)計除塵效率≥96.7%；設(shè)計阻力:旋風(fēng)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(tǒng)流程圖

1 存在問題分析

因除塵脫硫設(shè)施在設(shè)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(qiáng)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(yán)重、酸腐蝕及管道結(jié)垢、脫硫成本偏高等問題，其主要原因如下。

1.1 煙氣帶水

結(jié)合運行實際，與除塵脫硫系統(tǒng)、鍋爐廠家進(jìn)行了交流和分析，煙氣帶水原因與系統(tǒng)設(shè)計缺陷有一定關(guān)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(xiàn)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(fēng)機(jī)酸腐蝕

引風(fēng)機(jī)殼體、葉輪腐蝕及引風(fēng)機(jī)前鋼結(jié)構(gòu)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(jié)合成的H2SO3造成的，屬典型的低溫硫腐蝕。

低溫硫腐蝕常發(fā)生在煙氣溫度較低的空氣預(yù)熱器、鍋爐尾部煙道、除塵系統(tǒng)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(yīng)生成的H2SO3會凝結(jié)在受熱面上，嚴(yán)重地腐蝕受熱面并造成"堵灰"等現(xiàn)象。

1.3 水平煙道及煙囪酸腐蝕

煙囪及水平煙道內(nèi)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(qiáng)，附著在煙囪內(nèi)壁的H2SO4與耐火泥中Ca(OH)2、CaO等會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(yīng)方程式如下:

1.4 除塵脫硫水管道結(jié)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(zhì)，易在除塵脫硫水管道內(nèi)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(jié)垢過多而阻塞除塵水管道，應(yīng)制定方案定期進(jìn)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(tǒng)運行建議

由于現(xiàn)有煙氣脫硫系統(tǒng)存在煙氣帶水、腐蝕、結(jié)垢等問題，在未對除塵脫硫系統(tǒng)進(jìn)行技改前，為保證煙氣的排放達(dá)標(biāo)，盡量延長設(shè)備運行時間及減輕對設(shè)備的酸腐蝕，在運行過程中，應(yīng)做好以下工作。

2.1 鍋爐運行

(1)調(diào)整好鍋爐燃燒及風(fēng)量配比，維持爐內(nèi)適當(dāng)?shù)倪^?？諝庀禂?shù)，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(fēng)機(jī)腐蝕。調(diào)整以二次風(fēng)(助燃風(fēng))為主，控制好二次風(fēng)量。

(2)繼續(xù)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(jié)構(gòu)產(chǎn)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(nèi)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(xiàn)象。

(3)在原煤中摻加適量脫硫劑，脫硫劑有一定節(jié)煤效果及固硫能力，使用后可緩解除塵脫硫系統(tǒng)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(tǒng)運行及維護(hù)

(1)把開孔型文丘里除塵器噴頭更換成不易結(jié)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(jìn)行檢查，對結(jié)垢較多的部位及時疏通，定期對除塵水管網(wǎng)進(jìn)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(xiàn)鍋爐漏風(fēng)點的補(bǔ)漏工作，減少漏風(fēng)影響。

2.3 其他

(1)鍋爐停爐后，及時進(jìn)行鍋爐、除塵脫硫系統(tǒng)清灰及補(bǔ)漏工作。

(2)采用適合當(dāng)前該工廠使用除塵水水質(zhì)的噴嘴，優(yōu)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(hù)保養(yǎng))，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(qiáng)入廠煤含硫量的控制，外購煤盡量選擇低硫煤，并加強(qiáng)對不同煤種的混、配工作，防止高硫、高灰分煤集中進(jìn)入鍋爐，降低除塵脫硫系統(tǒng)負(fù)荷。

3 系統(tǒng)改進(jìn)建議

因使用煤種灰分較高，進(jìn)入除塵系統(tǒng)的煙塵初始濃度高，除塵脫硫系統(tǒng)若未進(jìn)行大的改動，系統(tǒng)運行面臨較大壓力，在條件具備時應(yīng)優(yōu)先考慮技術(shù)改造。從當(dāng)前國內(nèi)外煙氣除塵脫硫設(shè)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(wěn)定地達(dá)到100mg/m3以內(nèi)，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(wěn)定地達(dá)到50mg/m3以內(nèi)，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(jié)省投資考慮，盡量考慮保留原有設(shè)備，并在原有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行技改，達(dá)到既減少改造費用又可滿足除塵脫硫效果的目的。

經(jīng)與除塵脫硫系統(tǒng)廠家咨詢與交流，在保留原有旋風(fēng)除塵器情況下，對后兩級除塵脫硫裝置進(jìn)行改造，可達(dá)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(dá)標(biāo)的情況下，可解決現(xiàn)有設(shè)備存在問題即引風(fēng)機(jī)運行中帶水、積灰振動的情況，并盡量利用廠內(nèi)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(yīng)時間，XXS-35除塵脫硫升溫一體化裝置采用了三級串聯(lián)式除塵脫硫，裝置內(nèi)安裝了三級除塵脫硫塔。經(jīng)旋風(fēng)沉降后的煙氣從煙氣進(jìn)口進(jìn)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(jìn)入一級、二級、三級除塵脫硫筒，處于高速旋轉(zhuǎn)紊流狀態(tài)，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(qiáng)化水霧化效果，在高速旋轉(zhuǎn)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(yīng)充分、快速。氣液充分接觸后，必須對脫硫后的煙氣進(jìn)行脫水和除霧，避免煙氣帶水進(jìn)入煙道和煙囪，同時要做好系統(tǒng)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(dá)三級除塵脫硫筒底部再切向出風(fēng)進(jìn)入脫水筒，煙氣繼續(xù)保持旋轉(zhuǎn)，速度降低到小于4m/s，在離心力的作用下水氣塵進(jìn)一步分離。液柱式和逆向噴淋法均屬高效脫硫機(jī)理，兩種技術(shù)單獨使用時脫硫效率均可達(dá)到95%以上，本方案將兩種機(jī)理組合，可確保長期穩(wěn)定達(dá)到環(huán)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?zé)煔鈱γ摿蚝蟮牡蜏責(zé)煔膺M(jìn)行再升溫，將脫硫后的煙氣溫度升到露點以上，解決引風(fēng)機(jī)積灰振動和腐蝕問題，確保鍋爐長期穩(wěn)定運行。

從事除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)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(jī)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(tǒng)，采用布袋除塵器(或電除塵器)加脫硫裝置方式，引風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)處積灰、腐蝕等不利影響，又能滿足系統(tǒng)運行要求。

結(jié)語

除塵脫硫裝置對控制燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放和改善我國大氣質(zhì)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(jīng)過1年的運行，改進(jìn)后的脫硫除塵裝置運行穩(wěn)定，效果明顯，很好地控制了污染物的排放。

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