【摘 要】隨著國(guó)家、地方環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，火電廠大氣污染物的排放限值不斷提高，如何最大限度的降低污染物排放，節(jié)約運(yùn)行成本，減少初期投資是每個(gè)資源綜合利用電廠所面臨的問(wèn)題。該文對(duì)資源綜合利用電廠燃用劣質(zhì)燃料情況下的脫硫運(yùn)行情況進(jìn)行了認(rèn)真分析，對(duì)不同的脫硫工藝進(jìn)行了比較分析，對(duì)噴鈣脫硫技術(shù)進(jìn)行了探索、研究、實(shí)踐。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，取得了較好的效果，對(duì)同類型的電廠脫硫具有積極的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】資源綜合利用電廠 循環(huán)流化床鍋爐 噴鈣脫硫技術(shù) 研究與應(yīng)用

資源綜合利用是基于國(guó)家對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中對(duì)共生、伴生礦進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)與合理利用；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢水（液）、廢氣、余熱余壓等進(jìn)行回收和合理利用；對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的各種廢物進(jìn)行回收和再生利用。其中煤礦開(kāi)采、生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤矸石、煤泥即在資源綜合利用范圍內(nèi)，因此在煤礦附近總會(huì)建設(shè)部分資源綜合利用電廠，其特點(diǎn)是規(guī)模較小，燃用的煤種為劣質(zhì)煤種（煤矸石、煤泥）。

1 現(xiàn)有常見(jiàn)脫硫工藝概述

由于受到所在礦井規(guī)模及其他各方面因素的影響，早期通過(guò)國(guó)家許可的資源綜合利用電廠設(shè)計(jì)裝機(jī)容量都比較小，配套的鍋爐通常為75 T/h，130 T/h循環(huán)流化床鍋爐。常見(jiàn)脫硫工藝有爐內(nèi)噴鈣脫硫、石灰石-石膏法濕法脫硫、雙堿法濕法脫硫、氨法脫硫、氧化鎂法脫硫等，現(xiàn)以付村矸石熱電有限公司2×75 T/h循環(huán)流化床鍋爐為例，燃用煤種平均含硫量小于1.0%，對(duì)幾種常見(jiàn)的脫硫工藝進(jìn)行比較見(jiàn)表1。

從表1可以看出爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝具有投資低，無(wú)固廢物、廢水排放的優(yōu)勢(shì)。

2 現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐噴鈣脫硫技術(shù)存在問(wèn)題的分析

循環(huán)流化床噴鈣脫硫技術(shù)基本原理是將干的吸收劑（石灰石粉、消石灰或白云石等）直接噴到鍋爐爐膛中去，爐膛內(nèi)的熱量將吸收劑煅燒成具有活性的CaO粒子，以較大的表面積散布，這些粒子與煙氣中的SO2反應(yīng)生成硫酸鈣（CaSO4）和亞硫酸鈣（CaSO3），含有廢物顆粒、殘留石灰和飛灰的固體物在煙氣的夾帶下進(jìn)入隨后的慣性分離器或旋風(fēng)分離器，分離捕捉下來(lái)的顆粒則通過(guò)返料器又被送回循環(huán)流化床爐內(nèi)?，F(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐噴鈣脫硫系統(tǒng)存在著以下問(wèn)題：

2.1系統(tǒng)脫硫效率低

現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐噴鈣干法脫硫雖然得到了廣泛應(yīng)用，但存在著脫硫效率低，一般在60%左右，無(wú)法滿足地方環(huán)保部門(mén)排放濃度的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2系統(tǒng)操作自動(dòng)化程度低

現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐噴鈣干法脫硫，雖然采取了部分自動(dòng)控制，但由于受鍋爐燃燒工況的影響較大，調(diào)節(jié)相對(duì)滯后，很難做到煙氣排放數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)。

2.3系統(tǒng)管道存在容易堵塞、磨損嚴(yán)重的問(wèn)題

現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)管道堵塞、磨漏導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)停運(yùn)，一方面造成維修量增大，另一方面停運(yùn)會(huì)影響到煙氣的達(dá)標(biāo)排放，嚴(yán)重時(shí)會(huì)受到地方環(huán)保部門(mén)的處罰。

2.4鈣硫比偏離設(shè)計(jì)值較大，運(yùn)行費(fèi)用偏高

現(xiàn)有循環(huán)流化床噴鈣脫硫運(yùn)行過(guò)程中，由于較多原因，為達(dá)到二氧化硫排放濃度達(dá)標(biāo)的要求，不得不加大鈣硫比，偏離設(shè)計(jì)值較多，投入較多的鈣粉，導(dǎo)致運(yùn)行成本偏高。尤其是資源綜合利用電廠燃用煤質(zhì)較差，燃用煤量較大，導(dǎo)致脫硫噴鈣量較大，提高了發(fā)電成本，影響了企業(yè)的效益。

3 循環(huán)流化床鍋爐噴鈣脫硫技術(shù)研究與改進(jìn)

付村矸石熱電有限公司脫硫系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為鈉-鈣雙堿法爐外濕法脫硫及爐外添加石灰石脫硫工藝，針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐噴鈣脫硫技術(shù)存在問(wèn)題，經(jīng)過(guò)深入研究，對(duì)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，現(xiàn)為爐內(nèi)噴鈣干法脫硫，具體如下：

鍋爐主要參數(shù)：額定蒸發(fā)量：2×75T/h，額定壓力5.29Mpa，額定溫度485℃，設(shè)計(jì)燃料熱值Qnet.ar11.77 MJ/kg燃料消耗量：19t/h，燃料含硫量1%，煙氣量185000 m3/h（每臺(tái)鍋爐）。

原脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)：鈉-鈣雙堿法濕法脫硫，脫硫效率設(shè)計(jì)：98%，鈣硫比1.1，液氣比：3，堿液置換率：90%。

新優(yōu)化爐內(nèi)噴鈣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)：鈣硫摩爾比：2.8，石灰石倉(cāng)容積：≥200m3，脫硫效率：保證效率80%，二氧化硫排放濃度<200mg/Nm3，石灰石粉堆積容重：1.3 t/m3。

該系統(tǒng)包括一個(gè)石灰石粉倉(cāng)，粉倉(cāng)設(shè)置兩個(gè)出口，出口配置石灰石粉氣力輸送系統(tǒng)。

每臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)兩套給料系統(tǒng)，一用一備，物料通過(guò)插板門(mén)進(jìn)入給料閥，給料閥與流化風(fēng)機(jī)的流化風(fēng)連通，料倉(cāng)與輸送氣源壓力平衡，下料穩(wěn)定均勻。下料料倉(cāng)內(nèi)的物料，進(jìn)入變頻給料閥，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)給料量。在給料閥的出料口與輸送壓縮空氣混合，輸送到輸送管道內(nèi)，將石灰石粉送至單臺(tái)鍋爐的二個(gè)給料口。給料閥工作時(shí)，靠羅茨風(fēng)機(jī)的氣源推動(dòng)物料前進(jìn)，達(dá)到輸送的目的，流化風(fēng)機(jī)提供助推風(fēng)源，防止物料在彎道處堵塞。給料閥變頻根據(jù)鍋爐出口SO2變化調(diào)節(jié)控制。

新的噴鈣干法脫硫系統(tǒng)較常見(jiàn)的干法脫硫系統(tǒng)有較多不同，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)如下：

3.1解決了噴鈣工藝脫硫效率相對(duì)較低的問(wèn)題

本系統(tǒng)是根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行的實(shí)際爐膛溫度及干法脫硫工藝的脫硫原理合理選擇第三級(jí)二次風(fēng)噴嘴作為鍋爐內(nèi)噴鈣的噴入點(diǎn)，根據(jù)爐膛截面積、形狀選擇了從爐膛左右同時(shí)噴入鈣粉，同時(shí)對(duì)噴入點(diǎn)的二次風(fēng)噴嘴進(jìn)行技術(shù)改造，增強(qiáng)了噴入點(diǎn)二次風(fēng)的穿透力，使脫硫反應(yīng)能夠在有效的爐膛溫度下及盡可能大的范圍內(nèi)進(jìn)行，從而提高了噴鈣脫硫技術(shù)的脫硫效率。

3.2解決噴鈣脫硫工藝操作自動(dòng)化程度低的問(wèn)題

本系統(tǒng)配備DCS控制系統(tǒng)，配備自動(dòng)計(jì)量裝置，及鍋爐出口煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)鍋爐出口在線監(jiān)測(cè)二氧化硫的排放濃度，接入DCS系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)整爐內(nèi)噴鈣量，最大限度的降低運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)，確保鍋爐排放的煙氣二氧化硫濃度實(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制、自動(dòng)計(jì)量、形成報(bào)表，自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單。

3.3解決噴鈣脫硫工藝易堵管道、磨損大的問(wèn)題

除配備通常配用的疏通風(fēng)外，根據(jù)噴鈣運(yùn)行的實(shí)際，在工藝上一臺(tái)鍋爐配置了兩套輸送系統(tǒng)，能做到互為備用，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)于易磨損的管道采用了耐磨復(fù)合陶瓷管，減緩磨損，減少維修量。

3.4解決資源綜合利用電廠煤質(zhì)較差，耗用脫硫劑量較大運(yùn)行成本較高的問(wèn)題

根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒實(shí)際，通過(guò)深入研究循環(huán)流化床旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、爐膛差壓、脫硫劑顆粒大小與脫硫效率的關(guān)系，確定了脫硫劑的選擇粒度，降低了鈣硫比，合理選擇鈣粉的顆粒度，根據(jù)我廠實(shí)際選擇120～150目鈣粉，有效地降低了鈣硫比使Ca/S=1.5～2.8時(shí)，脫硫效率大于通常的60%，保證80%以上，最高可以達(dá)到95%，節(jié)約了脫硫劑的使用量，降低了成本。

4 應(yīng)用后經(jīng)濟(jì)性分析

付村矸石熱電公司鈉-鈣雙堿法脫硫工藝原設(shè)計(jì)鈣硫比、液氣比都相對(duì)較好，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中根本無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值，且運(yùn)行控制較復(fù)雜，控制參數(shù)多，各項(xiàng)參數(shù)控制要求嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。吸收液的PH值、吸收塔底液PH值、石灰乳和鈉堿的投加量控制尤為重要，這些參數(shù)控制不合理，極易發(fā)生脫硫塔內(nèi)部結(jié)垢、結(jié)晶，噴淋管道的結(jié)垢、結(jié)晶，造成系統(tǒng)的阻力增加，增加了鍋爐引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

脫硫塔內(nèi)部除霧器在脫硫塔進(jìn)口煙氣塵含量高的情況下，易發(fā)生結(jié)垢堵塞，必須定期檢查清理。雙堿法脫硫工藝中，采用熟石灰來(lái)使鈉堿再生循環(huán)使用，生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣經(jīng)氧化后，生成硫酸鈣，即石膏。脫硫副產(chǎn)物石膏產(chǎn)量較大，利用困難，因此，脫水石膏的利用成為了電廠的一大難題。

經(jīng)過(guò)濕法脫硫系統(tǒng)后，脫硫煙氣含水率較鍋爐原煙氣高，且經(jīng)過(guò)脫硫后煙氣溫度降低，通過(guò)煙囪排放時(shí)易結(jié)露對(duì)煙囪本體造成腐蝕，影響煙囪的使用壽命。

如要避免影響，需對(duì)煙囪重新進(jìn)行防腐處理，造成新的投資，濕法脫硫還會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，利用較為困難。兩種脫硫工藝直接運(yùn)行材料費(fèi)用比較見(jiàn)表2。

付村矸石熱電有限公司爐內(nèi)噴鈣干法脫硫技術(shù)改造投資150萬(wàn)元，不考慮其他各項(xiàng)費(fèi)用，僅直接運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約，不到一年就可以回收成本。

5結(jié)語(yǔ)

爐內(nèi)干法脫硫應(yīng)用相對(duì)較早，但其脫硫效率較低的問(wèn)題一直未得到有效的解決，而且國(guó)家環(huán)保部門(mén)對(duì)爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝早期并不認(rèn)可二氧化硫的總量減排量，隨著爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)在小機(jī)組上應(yīng)用的越來(lái)越多，且能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫運(yùn)行的“三自動(dòng)”，因此國(guó)家環(huán)保部門(mén)逐步認(rèn)可了此項(xiàng)脫硫工藝，并認(rèn)可了總量減排量。付村矸石熱電有限公司循環(huán)流化床噴鈣脫硫技術(shù)的研究與應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，為同類型電廠的脫硫提供了較好的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]岑可法，倪明江 駱仲泱等 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行[M].北京中國(guó)電力出版社，1998：347-382.

[2]屈衛(wèi)東，楊建華等 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].鄭州河南科學(xué)技術(shù)出版社，2002：168-175.

[3]郭東明編著，脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：1-5.

作者簡(jiǎn)介：李維波（1975—），男，工程師，本科，從事發(fā)電廠技術(shù)管理工作。