陳瓊?cè)A

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司 福建龍巖 364000）

1 工程概況

石家莊市和合化工化肥有限公司無極經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北區(qū)集中供熱站項目新建75 t/h CFB 鍋爐， 基于越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求， 企業(yè)經(jīng)過深度調(diào)研和多番論證， 最終確定采用龍凈DSC-M 煙氣干式超凈技術(shù)，實現(xiàn)鍋爐煙氣達(dá)到“超低”排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。本項目采用1 爐1 塔的布置方案，建設(shè)1 套DSC-M超凈+裝置，最終達(dá)到煙氣脫硫除塵的超凈排放。

2 項目設(shè)計

2.1 工藝原理及流程圖

2.1.1 DSC-M 干式超凈+

DSC-M 干式超凈+工藝原理是高溫?zé)煔鈴乃撞繜煹肋M(jìn)入脫硫塔， 在脫硫塔靠近下部進(jìn)料段的高溫條件下將煙氣與其中加入的高溫或常溫脫硫劑且經(jīng)循環(huán)的脫硫灰物料等充分預(yù)混合并進(jìn)行初步的反應(yīng)。 這個混合的過程主要是完成了脫硫劑與高溫?zé)煔夥磻?yīng)中的氯化氫、 氟化氫等酸性氣體發(fā)生中和反應(yīng)。 煙氣經(jīng)過進(jìn)料段上部的文丘里管加速段后直接進(jìn)入氣固內(nèi)循環(huán)顆粒流化床體， 在氣固內(nèi)循環(huán)流化床里的絮狀物料由于氣固兩相運動與氣流的相互作用， 從而在氣固間產(chǎn)生激烈的運動與湍流相混，進(jìn)而充分發(fā)生接觸。 在氣固兩相向上上升的循環(huán)流化過程中， 混合物不斷地形成絮狀流化物體并被氣流向下返回。 絮狀物體在激烈湍動中，不斷解體后又重新被氣流向上抬升， 因而形成類似CFB 鍋爐所特有的氣固內(nèi)循環(huán)顆粒兩相流， 使得顆粒在氣固間的向下滑落運動速度高達(dá)單顆粒在氣固間滑落運動速度的數(shù)十倍； 文丘里管吸收塔上部的結(jié)構(gòu)極大地強(qiáng)化了氣固內(nèi)絮狀物的向下返回， 進(jìn)一步提升了氣固和脫硫塔內(nèi)顆粒的質(zhì)量和床層密度， 使得流化床內(nèi)Ca/S 的比例可高達(dá)幾十以上。 氣固內(nèi)循環(huán)顆粒與流化床內(nèi)的氣固兩相流的機(jī)制有效強(qiáng)化了床內(nèi)氣固間的傳質(zhì)與氣固間傳熱， 為其實現(xiàn)高氣固和脫硫率反應(yīng)提供了根本的傳熱性能保證。

在文丘里的煙氣出口擴(kuò)大段設(shè)了1 套噴水裝置， 噴入經(jīng)過霧化的蒸餾水用來有效降低充分脫硫反應(yīng)內(nèi)的煙溫， 確保吸收塔出口煙溫降至高于煙氣露點15 ℃～20 ℃左右， 以保證塔內(nèi)二氧化硫與氫氧化鈣的充分脫硫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為離子型反應(yīng)。 可以用脫硫劑、循環(huán)脫硫灰在文丘里管以上的塔內(nèi)進(jìn)行第二步的充分反應(yīng)，生成脫硫副產(chǎn)物CaSO3·1/2H2O，此外還可與SO3、HF 和HCl 反 應(yīng) 生 成 相 應(yīng) 的 脫 硫 副 產(chǎn) 物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca（OH）2·2H2O 等。

煙氣在快速下降上升的循環(huán)過程中， 一部分煙氣床層吸收顆粒隨循環(huán)煙氣被擠壓帶出循環(huán)進(jìn)入后面的布袋除塵器，一部分隨煙氣的上升自重重新吸收回流， 從而煙氣被再輸送進(jìn)入煙氣吸收流化床內(nèi)， 最大程度增加了進(jìn)入循環(huán)煙氣流化床的煙氣床層吸收顆粒的煙氣濃度和重量， 延長了煙氣吸收層和塔與煙氣中吸收劑的相互反應(yīng)時間。

反應(yīng)塔內(nèi)用于降低煙氣蒸發(fā)溫度的水， 以激烈高速湍動的并管中擁有巨大表面積的顆粒狀化合物作為煙氣的載體，在塔內(nèi)得到充分的煙氣蒸發(fā)， 保證進(jìn)入后續(xù)布袋除塵器煙氣中的顆粒灰塵化合物，具有良好的流動和擴(kuò)散狀態(tài)。

凈化后的大量煙氣中含塵物和固體產(chǎn)物從上部凈化的反應(yīng)塔頂側(cè)部出風(fēng)口進(jìn)入下部設(shè)置的脫硫布袋除塵器， 再通過脫硫布袋除塵器后部的脫硫引風(fēng)機(jī)排入廠內(nèi)的煙囪。 凈化后的返回?zé)煔饨?jīng)過脫硫除塵器二次凈化可以直接得到更高效的煙氣脫除［1］，捕集殘留下來的煙氣粉塵顆粒，再通過脫硫布袋除塵器底部充氣箱出口設(shè)置的再循環(huán)系統(tǒng)返回吸收塔繼續(xù)參加反應(yīng)， 其余的很少量灰渣通過物料氣力輸送倉泵輸送至脫硫灰?guī)靸?nèi)， 再通過罐車或其他二級輸送設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行脫硫外排。

在CFB 循環(huán)流化床反應(yīng)塔中， 氫氧化鈣與煙氣中的二氧化硫和接近所有的SO3、HCl、HF 等完成化學(xué)反應(yīng)［1］，主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

圖1 為鍋爐配套DSC-M 干式超凈+工藝流程圖： 鍋爐煙氣從底部進(jìn)入循環(huán)流化床吸收塔反應(yīng)脫除SO2、SO3等其他酸性氣體等污染物后，從吸收塔上部進(jìn)入后級布袋除塵器，凈煙氣通過脫硫引風(fēng)機(jī)后從煙囪排出大氣。

圖1 循環(huán)流化床干法脫硫工藝流程圖

2.2 設(shè)計參數(shù)

脫硫除塵裝置設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 脫硫除塵裝置設(shè)計參數(shù)

3 設(shè)計說明

本工程脫硫除塵設(shè)備選型按以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計， 鍋爐煙氣進(jìn)入DSC-M 吸收塔內(nèi)SO2濃度最大高達(dá)2 800 mg/Nm3（干態(tài)，6%氧氣），爐后脫硫采用外購消石灰作為脫硫吸收劑，消石灰倉直徑為4 m，容積為100 m3；DSC-M 吸收塔直管段直徑為3 m；布袋除塵器采用圓形布袋，直徑為10.4 m。

DSC-M 超凈+裝置主要包括消石灰倉、吸收塔、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)等，整體布置緊湊、方便，外觀造型協(xié)調(diào)。 整體總平面布置見圖2。

4 施工運行及驗收說明

石家莊和合化工新建75 t/h CFB 爐超凈項目，2018 年5月開始實施工程建設(shè)， 于2018 年9 月一次性順利成功投運，實際工期僅5 個月， 圖3 和圖4 為施工過程和建成后的整體照片。

項目于2018 年9 月3 日8 時整運行開始至2018 年9 月6 日8 時整連續(xù)運行結(jié)束，一次性完成72 h 連續(xù)運行的考核。72 h 連續(xù)運行期間， 脫硫裝置入口SO2濃度最高可達(dá)2 800 mg/Nm3，正常在1 600 mg/Nm3左右，出口濃度低至20 mg/m3，SO2的脫除效率達(dá)98.75%以上， 粉塵排放濃度＜5 mg/Nm3。DSC-M 煙氣干式超凈脫硫除塵技術(shù)裝置完成72 h 連續(xù)試運行移交項目投入生產(chǎn)以來，各設(shè)備和分系統(tǒng)運行正常。 系統(tǒng)的可靠運行，脫硫除塵島出口SO2、粉塵、脫硫效率等數(shù)據(jù)均滿足合同和超凈技術(shù)協(xié)議要求，達(dá)到了超潔凈要求，即SO2排放濃度達(dá)到＜35 mg/Nm3， 粉塵排放濃度達(dá)到＜5 mg/Nm3的超凈要求，且其水耗、電耗、吸收劑等各項設(shè)備運行燃料消耗量均明顯低于項目設(shè)計要求。

圖2 DSC-M 型煙氣干式超凈+項目總平布置圖

圖3 DSC-M 型煙氣干式超凈+裝置安裝過程照

圖4 DSC-M 型煙氣干式超凈+裝置整體照片

5 結(jié)語

煙氣脫硫除塵裝置作為廠區(qū)建設(shè)的附屬環(huán)保設(shè)施， 在保證能夠?qū)崿F(xiàn)污染治理減排目標(biāo)的同時， 其工藝技術(shù)要求具有高度可靠性及經(jīng)濟(jì)性。 因為煙氣脫硫除塵技術(shù)的成熟、穩(wěn)定直接影響鍋爐的運行和廠區(qū)其他生產(chǎn)裝置的運行， 而脫硫工藝運行的經(jīng)濟(jì)性更是整體經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵制約因素。

石家莊和合化工新建75 t/h CFB 脫硫除塵項目設(shè)計及其運行維護(hù)情況的分析， 說明了DSC-M 脫硫除塵干式超凈+對SO2及煙塵均具有高效的脫除率，整個脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)計可以輕松實現(xiàn)：SO2濃度排放小于35 mg/Nm3、粉塵濃度排放小于5 mg/Nm3；系統(tǒng)的集成度及自動化程度也都比較高，各脫硫除塵系統(tǒng)運行穩(wěn)定、運行維護(hù)費用低，煙囪無需防腐、出口通明、沒有拖尾“白龍”。DSC-M 干式超凈+在石家莊和合化工供熱站新建項目的成功應(yīng)用， 為我國化工供熱站項目CFB 鍋爐煙氣脫硫除塵滿足超凈排放工藝技術(shù)的選擇提供了重要的借鑒。