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        淺析CFB鍋爐控制SO2排放方法

        2016-08-15 16:04:49韓攀君
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年16期
        關(guān)鍵詞:床溫石灰石

        韓攀君

        摘 要: 本文主要介紹了爐內(nèi)噴鈣及尾部煙氣半干法脫硫工藝及影響爐內(nèi)爐外脫硫效率的因素,對CFB鍋爐如何降低煙氣中SO2排放濃度進(jìn)行了探討。

        關(guān)鍵詞: SO2排放;半干法脫硫;床溫;石灰石

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.008

        為達(dá)到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn),我公司經(jīng)過多次商討調(diào)研學(xué)習(xí),最終選擇福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的半干法脫硫除塵一體化工藝系統(tǒng)與我廠發(fā)電機(jī)組配合使用,確保SO2排放達(dá)標(biāo)。

        1 爐內(nèi)爐外脫硫工藝介紹

        爐內(nèi)脫硫主要是石灰石通過給料口送入爐膛,在床溫超過其然燒溫度時(shí),發(fā)生煅燒分解反應(yīng)方程式為:CaCO3=CaO+CO2,吸收SO2反應(yīng)方程:CaO+SO2+1/2O2=CaSO4這樣使SO2在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后變成CaSO4,對SO2起到固化作用,達(dá)到脫硫效果。

        尾部煙氣半干法脫硫工藝由吸收塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)及排放、吸收劑的制備及供應(yīng)、工藝水以及電氣儀控系統(tǒng)等組成。鍋爐引風(fēng)機(jī)出口的130℃-150℃左右原煙氣由脫硫引風(fēng)機(jī)引入吸收塔底部,在吸收塔的進(jìn)口段,高溫?zé)煔馀c加入的吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合,進(jìn)行初步的脫硫反應(yīng),煙氣通過吸收塔底的文丘里管加速,進(jìn)入脫硫塔床體,在脫硫塔內(nèi)煙氣中SO2與脫硫劑充分反應(yīng)完成的主要化學(xué)反應(yīng)式:

        SO2+Ca(OH)2 =CaSO3·1/2H2O+1/2H2O,

        CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O=CaSO4·2H2O

        SO3+Ca(OH)2= CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

        2 影響脫硫因素

        2.1 爐內(nèi)影響脫硫效率的因素

        爐內(nèi)脫硫效率受很多因素的影響,主要因素有燃料和石灰石的粒徑、鍋爐運(yùn)行的床溫、Ca/S摩爾比、石灰石輸送系統(tǒng)等,下面就這些主要因素進(jìn)行分析。

        2.1.1 燃料和石灰石的粒徑

        我廠CFB鍋爐對燃料粒度的要求≯9mm,對石灰石粒度的要求≯1.5mm,粒度過大石灰石與高SO2濃度煙氣接觸時(shí)間、接觸比表面積較小,導(dǎo)致大部分石灰石未充分參與脫硫便從排渣口排出,使石灰石的利用率降低,粒度過小石灰石粉未經(jīng)分離器捕集、直接進(jìn)入鍋爐尾部煙道形成飛灰的份額較多,而這部分細(xì)石灰石粉由于與煙氣接觸的時(shí)間短,利用率偏低。

        2.1.2 鍋爐運(yùn)行床溫

        鍋爐運(yùn)行床溫的變化直接影響脫硫反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物的分布和孔隙堵塞特性,所以床溫會影響脫硫反應(yīng)的進(jìn)行和脫硫劑的利用率。 脫硫反應(yīng)的速度開始隨床溫的升高而升高,820℃-870℃時(shí)達(dá)到最佳脫硫溫度,而后隨著溫度上升,反應(yīng)速度開始下降,使得脫硫效率降低。

        2.1.3 Ca/S摩爾比

        在流化床中,隨著Ca/S摩爾比的增大,增加了SO2與脫硫劑的接觸頻率從而增加脫硫反應(yīng)速率和脫硫效率,當(dāng)Ca/S摩爾比增大到一定程度,脫硫效率就會減弱,而隨著Ca/S摩爾比的增大灰渣量增大,鍋爐熱效率降低。因此,在保證脫硫效率的前提下盡可能的降低Ca/S摩爾比,一般經(jīng)濟(jì)Ca/S比在1.5~2.5 之間。

        2.1.4 石灰石輸送系統(tǒng)

        由于石灰石粉硬度高、易吸水受潮結(jié)塊、離散性大、堆積密度大等特性,石灰石輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或設(shè)備質(zhì)量差,在運(yùn)行過程中常常會出現(xiàn)石灰石管道堵管、磨損漏粉、下粉不暢等問題而影響石灰石輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,這些問題最終導(dǎo)致CFB 鍋爐爐內(nèi)脫硫效率降低。

        2.2 爐外影響半干法脫硫效率的因素

        半干法脫硫工藝中煙氣溫度是控制脫硫效率的關(guān)鍵因素,SO2在水中的溶解吸收是放熱過程,介質(zhì)溫度越高,SO2的溶解度越小,吸收率越低,越不利于反應(yīng)的進(jìn)行,煙氣溫度越低,SO2溶解也多,同時(shí)反應(yīng)時(shí)間越長,從理論上說越有利于提高脫硫效率。煙氣的含濕量越大,脫硫反應(yīng)效率越高,由于隨著煙氣含濕量增大,液滴干燥時(shí)間長,增加了煙氣中SO2與脫硫劑在液相離子狀態(tài)下反應(yīng)時(shí)間,但是出口煙氣濕度過大,容易引起物料粘結(jié),嚴(yán)重時(shí)會造成脫硫塔堵塞,影響運(yùn)行過程,甚至?xí)罄m(xù)設(shè)備如除塵器、引風(fēng)機(jī)及煙囪造成惡劣影響,因此根據(jù)實(shí)際情況找到最佳值。

        3 運(yùn)行中脫硫效率的優(yōu)化調(diào)整

        3.1 床溫控制

        當(dāng)床溫低于800℃時(shí),石灰石煅燒生成CaO的速度減慢,減少了可供反應(yīng)的比表面積,脫硫效率下降,床溫低于750℃時(shí),脫硫反應(yīng)幾乎停止。當(dāng)床溫高于870℃時(shí),CaO晶體會逐漸融為大晶體,降低CaO比表面積,影響脫硫效率。床溫越高,浪費(fèi)的石灰石粉越多。因此運(yùn)行中鍋爐床溫控制在800℃-900℃時(shí),才能保證鍋爐較高的燃燒效率。

        機(jī)組啟動初期就要及時(shí)將爐外脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行,這樣在鍋爐點(diǎn)火后,當(dāng)床溫低于800℃時(shí),爐內(nèi)脫硫無法進(jìn)行時(shí),可以在脫硫島內(nèi)及時(shí)投入脫硫吸收劑,使SO2排放達(dá)標(biāo),當(dāng)爐內(nèi)溫度升至800℃時(shí)逐漸將爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行,而逐漸降低脫硫島內(nèi)脫硫劑的使用,爐內(nèi)爐外脫硫相互配合,確保SO2?達(dá)標(biāo)排放。

        3.2 石灰石品質(zhì)控制

        在采購環(huán)節(jié)允許的情況下盡量提高石灰石粉的純度、降低含水量。石灰石粉顆粒要按鍋爐廠提供的粉粒級配要求執(zhí)行,最大限度的根據(jù)負(fù)荷情況、床內(nèi)流化速度,循環(huán)倍率、床壓、床層情況,風(fēng)量配比情況,及時(shí)有效調(diào)整石灰石粉極配比例,以期達(dá)到最大利用率。

        3.3 脫硫塔床層壓降的控制

        吸收塔床層壓降可以有效反映吸收塔內(nèi)的固體顆粒量,壓降越大,床層顆粒越多。運(yùn)行中合理調(diào)節(jié)好吸收塔入口風(fēng)量、脫硫引風(fēng)機(jī)靜葉開度、煙氣再循環(huán)風(fēng)擋開度、吸收劑的投入量等參數(shù),將吸收塔壓降控制在1.0kpa-1.2kpa之間,延長煙氣在吸收塔內(nèi)反應(yīng)時(shí)間,提高脫硫效率,減少吸收劑的投入量。

        3.4 脫硫島出口煙氣溫度的控制

        脫硫島出口煙氣溫度直接影響爐后脫硫效率,同時(shí)也影響脫硫后系統(tǒng)設(shè)備腐蝕程度的重要因素之一。為了既能保證脫硫效率,又能對脫硫系統(tǒng)設(shè)備減少腐蝕,運(yùn)行中通過調(diào)節(jié)噴水量把煙氣溫度控制在70℃-75℃左右,這個(gè)吸收溫度大約高于煙氣露點(diǎn)溫度15℃-20 ℃,保證最佳的脫硫效果。

        4 調(diào)整效果

        我廠生產(chǎn)技術(shù)人員經(jīng)過長期摸索總結(jié)在爐內(nèi)脫硫后SO2排放濃度低于600 mg/Nm?時(shí),爐外脫硫系統(tǒng)只需建立脫硫床層、噴水即可,無需投入脫硫劑,便可將SO2排放濃度降到100 mg/Nm?以下,節(jié)省大量脫硫劑。當(dāng)爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)不能滿足脫硫排放要求時(shí),將脫硫島床壓控制在1.0kpa-1.2kpa之間,脫硫塔出口溫度維持在70℃-75℃,適當(dāng)加入脫硫劑以保證SO2排放指標(biāo)控制在50 mg/Nm?-80 mg/Nm???之間,減少不必要的浪費(fèi),取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

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