福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司 林曉鳳

電石渣—石膏法脫硫增容提效改造技術(shù)

福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司 林曉鳳

目前，國內(nèi)許多火電廠、化工廠的濕法脫硫裝置需要進(jìn)行增容提效改造。該文介紹山東新龍集團(tuán)有限公司電石渣—石膏法脫硫增容提效改造技術(shù)、改造內(nèi)容及改造效果，對于后續(xù)同類型的脫硫增容提效改造具有良好的參考和借鑒價值。

電石渣 脫硫 增容提效改造 吸收塔

1 概述

目前，國內(nèi)許多火電廠、化工廠都將脫硫系統(tǒng)增容提效改造提上了日程。主要是因為，一方面由于機(jī)組燃用煤種變化，脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度遠(yuǎn)大于系統(tǒng)設(shè)計值；另一方面是國家環(huán)保要求越來越嚴(yán)，特別是“超低排放”標(biāo)準(zhǔn)的實施，導(dǎo)致現(xiàn)有的脫硫系統(tǒng)無法穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)排放。

山東新龍集團(tuán)有限公司4#鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的220t/h煤粉爐，已配置電石渣—石膏法脫硫設(shè)施及濕式電除塵器，脫硫設(shè)施為一爐一塔，4#吸收塔直徑5800mm，配4臺循環(huán)泵。吸收塔入口煙氣SO2濃度小于4000mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），脫硫效率95.0%，現(xiàn)有脫硫設(shè)施運行SO2排放濃度低于200mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），無法達(dá)到“超低排放”的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)塔內(nèi)氧化工藝氧化效果不佳，石膏品質(zhì)較差，不能作為產(chǎn)品外賣。

山東新龍集團(tuán)有限公司4#鍋爐脫硫裝置的增容提效改造工程由福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司于2016年8月總承包（土建施工除外），業(yè)主要求在土建具備施工條件后，60d完成改造并具備運行條件。改造中，要充分利用原有脫硫設(shè)備，提高脫硫副產(chǎn)物品質(zhì)，施工周期短，投資造價低。改造后脫硫入口煙氣SO2濃度小于5000mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），脫硫效率99.3%，脫硫設(shè)施運行滿足低于35mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 脫硫劑——電石渣

電石渣是山東新龍集團(tuán)有限公司PVC廠的生產(chǎn)廢料。

電石是該集團(tuán)PVC廠生產(chǎn)聚氯乙稀的主要原料，電石的化學(xué)名稱為CaC2，純碳化鈣是無色透明的固體，但工業(yè)上常用的碳化鈣因含雜質(zhì)較多而成暗灰色，電石的生產(chǎn)工藝為焦炭與石灰在高溫條件下反應(yīng)生成碳化鈣，其反應(yīng)方程式如下：

電石置于乙炔發(fā)生器中，加水進(jìn)行強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)生成乙炔氣和氫氧化鈣，其反應(yīng)式如下：

乙炔氣體用于生產(chǎn)聚氯乙稀，而電石渣和其它雜質(zhì)成為影響環(huán)境的廢棄物。

福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司委托福建省分析測試中心對新龍電化集團(tuán)電石渣的成分作分析，結(jié)果見表1。

表1 電石渣成分分析表

從中可見，電石渣的主要成分是Ca(OH)2，電石渣中的Ca(OH)2占比大于市場采購的生石灰制成的熟石灰中Ca(OH)2的百分含量。因此，電石渣—石膏法的脫硫原理與石灰—石膏法相同。

3 脫硫裝置主要改造內(nèi)容

電石渣—石膏法脫硫裝置分為煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、脫硫劑儲存及輸送系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、事故檢修排空系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)及電氣儀控系統(tǒng)。其中，脫硫劑儲存及輸送系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、事故檢修排空系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)大部分保持原狀，僅在系統(tǒng)管道上進(jìn)行改造修復(fù)。主要改造的是煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)及電氣儀控系統(tǒng)。改造范圍及內(nèi)容如下：

3.1 煙道系統(tǒng)改造

從4#爐引風(fēng)機(jī)出口膨脹節(jié)后接口至現(xiàn)有4#濕式電除塵器入口，工藝需要的煙道改造和新增煙道（含保溫、防腐）均屬福建鑫澤環(huán)保施工范圍。

3.2 SO2吸收系統(tǒng)改造

從4#爐引風(fēng)機(jī)出口煙道到現(xiàn)有4#濕式電除塵器入口，煙道之間所有主輔設(shè)備（包括氧化塔）的建設(shè)等。

3.3 電氣儀控系統(tǒng)改造

電氣系統(tǒng)方面，山東新龍公司只提供電源接點，其余全部由福建鑫澤環(huán)保公司負(fù)責(zé)。儀控系統(tǒng)方面，本次改造的DCS卡件安裝在原有3#脫硫氧化塔改造的DCS柜內(nèi)，本次包含1臺上位機(jī)及1套軟件，并做組態(tài)修改；不含控制柜、主處理器等，主控單元、電源、通訊等均利用原有器材。

具體的改造內(nèi)容詳見圖1。

改造后煙氣系統(tǒng)的工藝流程為：鍋爐引風(fēng)機(jī)→氧化塔→原吸收塔→原濕式電除塵器→原煙囪，即在鍋爐引風(fēng)機(jī)和原吸收塔中間增加了進(jìn)出氧化塔的煙氣管道。圖1中，虛線方框內(nèi)為新建的氧化塔。新建的氧化塔工藝流程為：在氧化塔底部設(shè)塔釜，經(jīng)脫硫后的脫硫液落入塔釜，脫硫漿液由氧化塔循環(huán)液泵輸送至塔頂噴淋。新增的氧化風(fēng)機(jī)將空氣鼓入氧化塔塔釜，在攪拌器的作用下，空氣被破碎并充分分散于漿液中，將亞硫酸鈣氧化為石膏。原吸收塔內(nèi)的漿液通過漿液排出泵輸送到氧化塔的塔釜，使原脫硫漿液在吸收塔和氧化塔進(jìn)行兩級氧化，延長了氧化時間，提高了脫硫效率及脫硫石膏的品質(zhì)。氧化塔內(nèi)的漿液通過氧化塔石膏排出泵輸送至原有水力旋流器進(jìn)行脫水處理。

圖1 脫硫改造工藝流程圖

4 新建氧化塔的原因

SO2吸收系統(tǒng)是整個煙氣裝置的核心，也是增容提效改造的核心。對于噴淋塔而言，煤種的適應(yīng)性與漿液的循環(huán)量、系統(tǒng)塔氧化槽的容積以及是否有足夠的氧化風(fēng)量密切相關(guān)。目前，脫硫提效改造的措施有：①增加液氣比（增加噴淋層數(shù)及增加噴淋密度），塔內(nèi)提效構(gòu)件（均流裝置及防煙氣逃逸裝置）；②單塔雙循環(huán)；③新建塔外漿池；④串塔方式；⑤吸收塔重建。

針對山東新龍項目，吸收塔進(jìn)口SO2濃度由4000mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）提高為5000 mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2），且出口SO2濃度由200mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）降為35 mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）。脫硫效率需大幅提高，且需氧化的SO32-濃度增大，原系統(tǒng)氧化能力嚴(yán)重不足，故選擇增設(shè)氧化塔的串塔方式。新建氧化塔的凈煙道作為原吸收塔的入口煙道，實現(xiàn)兩個塔串聯(lián)處理煙氣。通過新增的氧化塔對SO2及其他污染物進(jìn)行部分脫除，再進(jìn)入原來的吸收塔脫除剩余的污染物，通過兩級脫硫，滿足排放要求。新建的氧化塔可提前獨立施工，在煙道與原系統(tǒng)煙道接通時，主機(jī)才需停機(jī)。因此大大縮短了主機(jī)停機(jī)時間，也縮短了整個施工周期。

5 脫硫改造效果

經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)運行正常穩(wěn)定，山東新龍集團(tuán)有限公司4#鍋爐脫硫增容提效改造工程取得良好的脫硫效果。脫硫改造效果見表2。

由表2可見，改造后，脫硫效率由95.0%提高至99.3%，鍋爐每小時多脫除SO2247kg；鍋爐脫硫每小時多消耗電石渣0.34t（因脫硫總量增加），按一年運行8000h計，一年可減少電石渣外排2720t，減少了這些廢渣對環(huán)境的污染。原有脫硫裝置產(chǎn)生的石膏品質(zhì)較差。改造后，鍋爐脫硫裝置每小時產(chǎn)生3.45t石膏（含水率10%），改造后產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物石膏，亞硫酸鈣含量低，游離水含量為10%，可以作為產(chǎn)品外賣，節(jié)省了脫硫產(chǎn)物的排污費。因此，山東新龍集團(tuán)有限公司4#鍋爐脫硫增容提效改造工程產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

表2 脫硫改造前后參數(shù)對比

6 結(jié)束語

本脫硫提效改造工程，充分利用了原有設(shè)備，提高了脫硫效率，消減了污染物的排放，脫硫產(chǎn)物石膏品質(zhì)顯著提高，可綜合利用。并且，在脫硫施工中，主機(jī)停爐時間短，對山東新龍集團(tuán)有限公司主機(jī)生產(chǎn)運行影響小，具有良好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。改造工程對于后續(xù)同類型脫硫增容提效改造具有良好的參考和借鑒價值。

[1]劉劍軍，趙志華，嚴(yán)學(xué)安，等，濕法脫硫裝置SO2吸收系統(tǒng)增容改造方案探討[J].電力科技與環(huán)保，2011,27(6)：33-35.

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