劉俊明,時元田,李 磊

（萊鋼能源動力廠，山東萊蕪 271100)

前言

萊鋼能源動力廠型鋼區(qū)燃氣鍋爐均已安裝煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，根據2019 年9 月7 日執(zhí)行的山東省第四階段排放標準，結合改造前燃氣鍋爐運行情況分析，鍋爐煙氣SO2超標率均在90%以上，無法滿足環(huán)保要求。如不采取相關脫硫技術措施，鍋爐將面臨環(huán)保處罰和限產、停產，勢必影響生產穩(wěn)定，而且造成煤氣大量放散，嚴重影響公司生產順行和效益提升。為實現鍋爐煙氣環(huán)保達標排放，必須對型鋼各燃氣鍋爐實施煙氣脫硫改造。型鋼區(qū)各鍋爐為燃煤氣型鍋爐，高爐爐況及煤氣質量波動時有發(fā)生，煙氣SO2小時值和日均值常發(fā)生超標現象，改造之前煙氣SO2排放日均值約為80 mg/m3，不能滿足《山東省區(qū)域性大氣污染物排放標準》（DB37-2016）煙氣污染物超低排放標準SO2＜35 mg/m3要求。

1 技術研究方案

1.1 技術研發(fā)總體思路

研發(fā)一套適合型鋼鍋爐煙氣配套的脫硫除塵一體化裝置，擬采用SDS鈉劑全干法脫硫工藝，考慮占地空間小的“超級磨+管道反應法”脫硫技術，采用的脫硫劑為小蘇打NaHCO3，脫硫效率達到90%以上，鈉劑干法脫硫后煙氣中SO2含量在35mg/m3以下。

對于新上脫硫工藝，必須滿足如下條件：

（1）能夠滿足超低排放標準；

（2）不會對鍋爐燃燒造成干擾，不影響鍋爐效率、經濟性；

（3）不能對環(huán)境造成二次污染，固廢處理合規(guī)；

（4）改造場地有限，設備選型等考慮選擇占地面積小的工藝；

（5）脫硫效率高，運行成本低，并具有環(huán)保前瞻性和長期適應性。

1.2 研發(fā)目標

通過試驗找到一種可靠工藝應用于燃煤氣鍋爐脫硫，得到脫硫效率高，投資少，運行費用低，自動化程度高，可靠性好，副產物可以利用、符合超低排放標準的技術。

2 鍋爐脫硫技術工藝設計

型鋼燃氣鍋爐煙氣脫硫方案為SDS全干法脫硫工藝，采用超級磨+管道反應法，見圖1。

圖1 SDS全干法脫硫工藝圖

超級磨+管道反應法脫硫技術采用小蘇打作為脫硫劑，從鍋爐引風機出來的煙氣經煙道引入脫硫除塵系統(tǒng)。煙氣首先進入管道反應器，在管道反應器中噴入經超級磨磨細的脫硫劑（NaHCO3），脫硫劑與高溫煙氣中的SO2反應。凈化達標后的煙氣經脫硫增壓風機抽吸回到煙囪，經煙氣在線監(jiān)測合格后排放。

工藝采用的脫硫劑為碳酸氫鈉，將工業(yè)級碳酸氫鈉研磨至微細顆粒（800 目）后噴入脫硫管道反應器中進行物理化學反應，以達到消除煙氣中的SO2的目的。反應原理如下：

與其他酸性物質（如SO3、HF、HCl）的反應：

Na2CO3+SO3=Na2SO4+CO2

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2

Na2CO3+2HF=2NaF+H2O+CO2

干態(tài)粉狀的脫硫副產物隨煙氣進入布袋除塵器。除塵器收集的脫硫灰經氣力輸送進入集中灰倉存儲。脫硫副產物主要為Na2SO4等物質,可用于水泥、土壤固化劑或玻璃加工等。

3 脫硫裝置設計

全干法脫硫系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)、制粉及噴射系統(tǒng)、布袋除塵系統(tǒng)、脫硫灰輸送系統(tǒng)、公輔系統(tǒng)等組成。見圖2。脫硫采用U 形管道反應器，結構簡單，無需頻繁維護，脫硫劑的粒度達到800 目，滿足脫硫系統(tǒng)反應活性要求的同時，考慮爐型、負荷、煙氣含硫等方面因素，針對性強，藥劑使用量低，運行成本低。

圖2 脫硫裝置圖

3.1 煙氣系統(tǒng)

脫硫煙氣全部來自于鍋爐煤氣燃燒后產生的廢氣，通過煙道進入管道反應器、布袋除塵器、經增壓風機增壓后返回煙囪直接排放。脫硫煙氣入口設置煙氣在線監(jiān)測儀表，用于實時監(jiān)測煙氣入口和脫硫后的排放濃度。其中脫硫處理后的煙氣檢測儀表數據與環(huán)保局聯網，實時監(jiān)控。圖3 為增加脫硫后煙氣工藝流程圖。

圖3 煙氣工藝流程圖

3.2 制粉及噴射系統(tǒng)

小蘇打粉經計量螺旋后進入超級磨進行研磨制粉，研磨至800 目后被氣力輸送至管道反應器進行脫硫。

制粉及噴射系統(tǒng)主要包括小蘇打（NaHCO3）儲存?zhèn)}、計量螺旋、超細磨和細粉噴射器等。

小蘇打由計量螺旋加料機送入超細磨粉系統(tǒng)，通過磨粉系統(tǒng)的風機將脫硫劑超細粉送到噴射系統(tǒng)，噴入煙道和脫硫反應器。

圖4為制粉噴射系統(tǒng)工藝流程圖。

圖4 制粉噴射系統(tǒng)工藝流程圖

3.3 布袋除塵系統(tǒng)

系統(tǒng)采用低壓脈沖布袋除塵器，由清灰系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、除塵器及核心部件等設備組成。

3.4 脫硫灰輸送系統(tǒng)

脫硫灰輸送主要分為濃相氣力輸送、脫硫灰儲存兩部分，除塵倉有遠程報警和自動輸灰功能。

3.5 公輔系統(tǒng)

氮氣系統(tǒng)接自氮氣儲氣罐，用氣壓力0.4～0.6 MPa。

脫硫主要用電設備有：增壓風機、除塵本體、輸灰系統(tǒng)、磨機系統(tǒng)等。

4 藥劑最佳反應溫度控制的關鍵技術措施

試驗初期，脫硫系統(tǒng)的反應溫度由鍋爐排煙溫度自然決定，高負荷時排煙溫度較高，脫硫反應溫度也相對較高，可以達到150 ℃左右，基本滿足脫硫設計要求，而在鍋爐低負荷時，排煙溫度較低，脫硫反應溫度只有110～120 ℃左右，不能滿足脫硫設計溫度145～160 ℃，脫硫效率降低，其脫硫劑用量遠大于設計值，達到了80～100 kg/h，無法實現設計脫硫效果，環(huán)保設施運行費用大大增加。詳見表1。

表1 藥劑加入方式和反應溫度控制表

2019年2月，該系統(tǒng)在型鋼65 MW 鍋爐進行了煤氣加熱器旁通改造試驗，在煤加煤氣側進口出口增加旁通后，可以調節(jié)煙氣出口溫度，從而提高脫硫煙氣溫度。在鍋爐低負荷時，運行人員通過調節(jié)旁通閥開度來使煙氣出口溫度提高至140 ℃以上，保障脫硫效率。

5 應用效果分析

型鋼鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)于2019 年2 開始連續(xù)調試，經過多次調試，鍋爐煙氣SO2含量日均值明顯下降，能夠滿足《山東省區(qū)域性大氣污染物排放標準》（DB37）第四階段重點控制區(qū)域超低排放要求，實現鍋爐穩(wěn)定可靠運行，

截至2019 年12 月，鍋爐煙氣SO2含量日均值可實現25～35 mg/m3范圍內任意控制，進一步實現了成本的可調可控，如表2。本項目實施以后，鍋爐脫硫系統(tǒng)在噴藥量40～50 kg/h 情況下，能夠滿足煙氣超低排放要求，實現鍋爐穩(wěn)定可靠運行，規(guī)避企業(yè)因環(huán)保原因的停產壓產風險，效益主要為環(huán)保效益和社會效益。

表2 鍋爐煙氣SO2含量月均值脫硫改造前后數據對比表

6 結論

（1）采用鈉劑干法脫硫后鍋爐煙氣中SO2含量能降至35 mg/m3以下，粉塵濃度≤5 mg/m3，滿足超低排放要求，該技術完全符合燃氣鍋爐的脫硫標準；

（2）該工藝具有結構簡單、自動化、占地省的特點，適合國內燃氣鍋爐推廣應用；

（3）與國內其他脫硫技術相比，該技術工藝簡單可靠、操作方便、運行成本低、占地省，節(jié)能環(huán)保，實際超低排放，尤其適合燃氣鍋爐煙氣、焦爐煙氣、熱風爐煙氣等含硫相對低的工序煙氣脫硫，應用前景廣闊。