雙堿法脫硫工藝在電站鍋爐尾部煙氣處理的應(yīng)用

王　雄

摘要:本文針對(duì)電站鍋爐實(shí)際運(yùn)行中二氧化硫排放量較高的問(wèn)題,對(duì)尾部煙道增加脫硫裝置,并簡(jiǎn)介了雙堿法脫硫工藝和減排效果。

關(guān)鍵詞:二氧化硫減排;雙堿法脫硫工藝;尾部煙氣

1概述

寧波明耀環(huán)保熱電有限公司新建3臺(tái)130t/h CFB鍋爐,為了滿足環(huán)保要求,走可持續(xù)發(fā)展道路,采用二級(jí)脫硫工藝,一級(jí)采用爐內(nèi)氣力噴鈣法,二級(jí)采用對(duì)尾部煙氣進(jìn)行雙堿法脫硫處理工藝,建成后二氧化硫排放將達(dá)到火電廠第Ⅲ時(shí)段煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)滿足總量控制要求。

2雙堿法脫硫工藝

雙堿法脫硫工藝是先用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收SO2,然后再用石灰乳或石灰對(duì)吸收液進(jìn)行再生,由于在吸收和吸收液處理中,使用了不同類型的堿,故稱為雙堿法,一般采用鈉和鈣兩種堿液。雙堿法的明顯優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高,投資費(fèi)用省等。

鈉、鈣雙堿法是以Na2CO3或NaOH溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2,然后再用石灰作為第二堿,對(duì)吸收液進(jìn)行再生。再生后的吸收液可循環(huán)使用。其反應(yīng)原理是:

2.1吸收反應(yīng)

(1)

(2)

(3)

該過(guò)程中由于使用鈉堿作為吸收液,因此吸收系統(tǒng)中不會(huì)生成沉淀物。此過(guò)程的主要副反應(yīng)為氧化反應(yīng),生成Na2SO4:

(4)

2.2再生過(guò)程(用石灰漿液)

(5)

(6)

(7)

再生后所得的NaOH液送回吸收系統(tǒng)使用。所得半水亞硫酸鈣可經(jīng)氧化生成石膏(CaSO4.2H2O)。

此外,在運(yùn)行過(guò)程中,由于煙氣中還有部分的氧氣,所以還有副反應(yīng)──氧化反應(yīng)發(fā)生:

(8)

(9)

整個(gè)工藝由三大部分組成:煙氣處理系統(tǒng)、脫硫液循環(huán)系統(tǒng)和脫硫渣處理系統(tǒng)。

煙氣處理系統(tǒng):鍋爐煙氣通過(guò)電除塵器進(jìn)入噴霧旋流脫硫塔前的短管噴淋段,進(jìn)行預(yù)脫硫,預(yù)脫硫后的煙氣從底部進(jìn)入噴霧旋流脫硫塔,與噴淋液逆流接觸高效脫硫,在霧化增濕和一級(jí)脫硫后進(jìn)入旋流塔板,在葉片導(dǎo)向作用下煙氣旋轉(zhuǎn)上升,在上升過(guò)程與脫硫液相接觸,將脫硫液高度霧化,促使氣液間有更大的接觸面積,液滴被氣流帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生的離心力強(qiáng)化氣液間的接觸,最終被甩到塔壁上,經(jīng)過(guò)溢流裝置收集后,沿壁流下。大部分的二氧化硫和煙塵經(jīng)過(guò)噴霧旋流塔的處理,其出口煙氣的含塵濃度在50mg/Nm3以下,二氧化硫脫除率在80%以上。完成脫硫后的煙氣在塔體上段通過(guò)高效組合除霧裝置(有四級(jí)除霧設(shè)施,去除機(jī)械霧滴效率在99.8%以上)除去煙氣中的霧滴,凈化后的煙氣經(jīng)副塔后由引風(fēng)機(jī)引至煙囪排放。

脫硫液循環(huán)系統(tǒng):脫硫液在脫硫塔內(nèi)與二氧化硫充分接觸、反應(yīng)后,經(jīng)塔體底部排灰水溝流入混合池,部分溶液流入反應(yīng)池,與石灰(或電石渣)漿液進(jìn)行再生反應(yīng),反應(yīng)后池渣進(jìn)入濃縮沉淀池,清液返回混合池,在混合池中補(bǔ)充一定量的鈉堿后,由循環(huán)水泵打入噴霧旋流塔循環(huán)使用。

脫硫渣處理流程:脫硫液經(jīng)反應(yīng)池后,鈉堿得到再生,脫除的二氧化硫生成亞硫酸鈣,通過(guò)鼓入的空氣氧化成硫酸鈣,再通過(guò)排漿泵打入灰水分離器成為含水量不高于60%的灰渣外排。本工藝的主要優(yōu)點(diǎn):脫硫效果好,脫硫效率在80%以上;防結(jié)垢、防堵、防腐蝕性能好,運(yùn)行穩(wěn)定,安全性能高;投資省、運(yùn)行費(fèi)用低,具有良好的經(jīng)濟(jì)性; 阻力小,壓降低;操作彈性寬,運(yùn)行管理方便。

3 脫硫效率計(jì)算

針對(duì)我公司的實(shí)際情況,我們采循環(huán)流化床爐內(nèi)噴鈣干法脫硫和爐外鈉、鈣雙堿簡(jiǎn)易濕法脫硫相結(jié)合的脫硫工藝。此系統(tǒng)建成后經(jīng)調(diào)試運(yùn)行,綜合數(shù)據(jù)如下:未脫硫時(shí)監(jiān)測(cè)得煙氣中SO2濃度約為2000mg/Nm3,投入爐內(nèi)脫硫后,監(jiān)測(cè)煙氣中SO2濃度約為800mg/Nm3,可以得出爐內(nèi)脫硫效率約為60%;再投入爐外脫硫后,監(jiān)測(cè)煙氣排放SO2濃度約為120mg/Nm3,爐后脫硫效率約為85%。因此,脫硫總效率為60%+(1-60%)×85%=94% , 根據(jù)全廠燃煤量30.2萬(wàn)噸/年和燃煤含硫量0.99%計(jì)算,全廠SO2生成量約為4784噸/年,脫硫總效率按94%計(jì)算,煙氣中SO2排放總量為287噸/年,滿足總量控制要求。

4 經(jīng)濟(jì)分析

4.1 成本計(jì)算

運(yùn)行費(fèi)用主要有電費(fèi)、水費(fèi)、人工費(fèi)、藥劑費(fèi)等。電費(fèi)的支出項(xiàng)目為脫硫液循環(huán)泵等的耗電,年運(yùn)行按300天計(jì),電費(fèi)約28.8萬(wàn)元; 系統(tǒng)需定期補(bǔ)充水,本設(shè)計(jì)中用工業(yè)循環(huán)水等進(jìn)行補(bǔ)充,因此水費(fèi)約3.6萬(wàn)元;本脫硫除塵系統(tǒng)由于運(yùn)行、維護(hù)管理簡(jiǎn)便,可以由司爐工兼管,所以人工費(fèi)用增加4萬(wàn)元; 藥劑費(fèi)初步估算208.7萬(wàn)元/年,其中氧化鈣約135.8萬(wàn)元/年,碳酸鈣約2.3萬(wàn)元/年,氫氧化鈉約70.6萬(wàn)元/年;總計(jì)費(fèi)用為252.3萬(wàn)元/年。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

全排放 SO2排污費(fèi)=600元/噸 4784噸/0.95=302.15萬(wàn)元/年

減排后SO2排污費(fèi)=600元/噸 287噸/0.95=18.12萬(wàn)元/年

節(jié)約排污費(fèi)用=302.15 -18.12 =284.03萬(wàn)元/年

節(jié)約成本=284.03-252.3=31.73萬(wàn)元/年

5 環(huán)境效益及社會(huì)效益

本項(xiàng)目工程建成后每年將少排放4497噸二氧化硫,能有效的減少對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域大氣環(huán)境的污染,并使企業(yè)在發(fā)展的同時(shí),對(duì)環(huán)境的污染降到最低限度,提高企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。另外還可以將化工行業(yè)的廢堿液(電石渣)等綜合利用,用于取代氧化鈣,起到非常顯著效果。既提高脫硫效率,又節(jié)約原材料消耗,而且還符合國(guó)家目前大力提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策。因此雙堿法脫硫工藝在中小型熱電廠有推廣價(jià)值,具有顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介:王雄 1974.11、男、漢族,浙江省寧波市,現(xiàn)供職于寧波明耀環(huán)保熱電有限公司,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師,主要從事設(shè)備技術(shù)管理方面工作。