淺談鍋爐煙氣脫硫技術(shù)

唐忠誠(chéng)

貴州中水能源股份有限公司野馬寨發(fā)電廠，貴州 六盤(pán)水 553009

隨著目前我國(guó)在環(huán)保方面力度的加強(qiáng)，各種大氣污染物的排放有了更為嚴(yán)格的要求。在鍋爐煙氣排放方面，SO2、NOx 以及灰塵是重點(diǎn)控制的指標(biāo)。其中，NOx 以及灰塵可以通過(guò)控制燃燒與設(shè)置煙氣除塵器解決，而SO2則必須通過(guò)實(shí)施煙氣脫硫來(lái)解決。近幾年新籌建的一些大型石化、煤化工企業(yè)為提高經(jīng)濟(jì)效益，建設(shè)自備電站、采用熱電聯(lián)產(chǎn)逐漸增多。因此，燃煤鍋爐的使用越來(lái)越普遍，煙氣脫硫越來(lái)越引起人們的重視。

國(guó)內(nèi)煙氣脫硫目前主要應(yīng)用在電力行業(yè)，其方法主要為石灰法、氨法和循環(huán)流化床脫硫。石灰法脫硫是采用石灰石與煙氣中的硫反應(yīng)生成CaSO4，具體分為干式、半干式和濕式。目前，電力系統(tǒng)發(fā)電鍋爐多為大型機(jī)組，以煤粉爐為主，其采用的脫硫方法以濕式石灰法脫硫?yàn)橹?，約占煙氣脫硫裝置總數(shù)的80% 左右。濕式石灰法脫硫，脫硫效率高于干式和半干式，可達(dá)到90%，但投資也高于后兩種。它的產(chǎn)品為石膏，如石灰石純度高，則石膏質(zhì)量較好，可用作建筑原料、生產(chǎn)石膏板等。對(duì)于較小規(guī)模的機(jī)組，可以采用半干式石灰法脫硫，這種脫硫方法投資少、節(jié)水。效率可達(dá)到80%以上。氨法脫硫有濕式洗滌法和電子束法。濕式洗滌法是將煙氣用氨水洗滌達(dá)到脫硫目的。煙氣用氨水進(jìn)行二級(jí)洗滌后其SO2濃度可降至約200ppm ，并可獲得濃度約40%的硫酸氨，經(jīng)真空濃縮和造粒，可生成硫酸氨，作為農(nóng)用化肥出售。電子束法是由日本荏原公司開(kāi)發(fā)，其原理為煙氣經(jīng)電子束照射后生成的自由基使SO2與NOx氧化，氧化產(chǎn)物與自由基反應(yīng)或與水反應(yīng)，生成硫酸和硝酸。再與事先注入的氨中和，生成硫銨與硝銨作為化肥出售。荏原公司與四川電管局合作在成都熱電廠建設(shè)了示范項(xiàng)目。另外目前還有一種較新型的脫硫方法稱為活性焦干法脫硫，這種技術(shù)最早由德國(guó)和日本開(kāi)發(fā)，其原理為煙氣中的SO2、O2和H2O在活性焦的催化作用下反應(yīng)生成H2SO4并吸附在活性焦表面，吸附飽和后的活性焦進(jìn)入再生床進(jìn)行加熱再生，使得H2SO4分解為濃度20%～50% (可調(diào)) 的SO2氣體，然后通過(guò)其它工藝制成硫酸氨化肥。

循環(huán)流化床鍋爐脫硫是近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)較廣泛應(yīng)用的一種脫硫技術(shù)，是目前電力行業(yè)中、小容量發(fā)電鍋爐的首選爐型之一。其特點(diǎn)是：

1）燃料適應(yīng)性廣，幾乎可以燃用各種優(yōu)、劣質(zhì)燃料；

2）燃燒效率高，對(duì)無(wú)煙煤可達(dá)97%，對(duì)其它煤種可達(dá)98%～99.15%；

3）脫硫效率高。脫硫效率可達(dá)85%～90%；

4）兩段低溫燃燒，NOX排放量小。(< 100～200ppm )；

5）負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，其負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為25%～100%。

循環(huán)流化床鍋爐雖然有以上種種優(yōu)點(diǎn)，但在生產(chǎn)運(yùn)行中，也出現(xiàn)一些問(wèn)題，主要有以下2點(diǎn)：

1）水冷壁磨損、爆管。磨損點(diǎn)主要在爐膛密相區(qū)（爐膛下部，物料密度大的部位）和稀相區(qū)的交界處，雖然水冷壁外敷有耐磨澆筑料，但由于此處往往發(fā)生渦流，加劇了對(duì)水冷壁的磨損；

2）冷渣器易堵塞、損壞。冷渣器的型式主要有兩種，水冷螺旋式和分倉(cāng)式氣體箱式冷器。水冷螺旋冷卻效果好，占地小，但轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械工作條件差，磨損嚴(yán)重，容易損壞。分倉(cāng)式氣體箱式無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)件，壽命長(zhǎng)。但采用空氣作冷卻劑，容易造成冷渣器內(nèi)部二次燃燒、結(jié)焦引起堵塞。以上問(wèn)題均有可能引起鍋爐停爐。根據(jù)調(diào)查，目前循環(huán)流化床鍋爐的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間基本為幾個(gè)月時(shí)間。而在石化企業(yè)，裝置檢修周期至少為1 年，有些企業(yè)甚至達(dá)到2～3年。因此，選用循環(huán)流化床鍋爐作為企業(yè)的動(dòng)力鍋爐時(shí)，要充分考慮到供汽的可靠性。

在循環(huán)流化床鍋爐房的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意以下問(wèn)題：

1）鍋爐選型。鍋爐的好壞直接關(guān)系到裝置運(yùn)行周期，脫硫效果等。一般來(lái)說(shuō)鍋爐的性能是由鍋爐制造廠負(fù)責(zé)，但設(shè)計(jì)人員在選型時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）鍋爐燃燒性能要好，鍋爐效率應(yīng)大于90%。（2）鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，控制簡(jiǎn)單。（3）鍋爐防磨措施可靠。（4）分離器應(yīng)運(yùn)行可靠，要避免分離器內(nèi)結(jié)焦。（5）冷渣器安全可靠，操作簡(jiǎn)單。

2）輸煤系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐采用顆粒狀原煤，要求煤的顆粒一般在8mm 以下，對(duì)煤的顆粒分級(jí)也有要求。相比于煤粉爐，循環(huán)流化床鍋爐減少了磨煤設(shè)備，增加了破碎設(shè)備。原煤破碎一般采用兩級(jí)，一級(jí)粗碎，一級(jí)細(xì)碎。細(xì)碎機(jī)一般采用進(jìn)口設(shè)備。

3）石灰石系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐采用石灰石作為脫硫劑，石灰石耗量可根據(jù)脫硫效率和鈣硫比計(jì)算出。脫硫效率一般取85%～90% ，鈣硫比由制造廠確定，不同的制造廠家鈣硫比有所不同，一般為210～215 左右。石灰石顆粒度一般要求在118mm 以下。石灰石粉的制備，根據(jù)條件可自己制備，也可購(gòu)買成品。但自己制備對(duì)周圍環(huán)境影響較大，因此一般采用購(gòu)買成品。

4）灰渣系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐灰渣比例與煤中灰分、鍋爐爐型和循環(huán)倍率等因素有關(guān)。一般在70%：30%～40%：60%范圍內(nèi)變化。循環(huán)流化床鍋爐灰渣成分含鈣含量較高。遇水會(huì)降低活性，不利于綜合利用，因此一般飛灰采用氣力運(yùn)輸。底渣采用氣力或機(jī)械運(yùn)輸。

循環(huán)流行化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來(lái)迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒枝術(shù)，因其燃燒效率高、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、氮氧化物低等優(yōu)點(diǎn)已成為新型燃燒技術(shù)，但在電站鍋爐投入運(yùn)行較少、單機(jī)容量較小，循環(huán)流化床鍋爐脫硫有較多的技術(shù)難題需解決，需要國(guó)家這方面加大研究力度和政策扶持，不斷提高設(shè)備的可靠性，從而提高脫硫效果，相信不久的將來(lái)，循環(huán)流行化床鍋爐脫硫技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用，將為我國(guó)節(jié)能減排事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。