試論燃煤供熱鍋爐除塵脫硫設(shè)備的分析與選用

摘要：文章結(jié)合工程實(shí)例，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度，對(duì)3種爐型以及除塵脫硫裝置的配置方案進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比、分析，最終建議采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)加設(shè)相應(yīng)除塵脫硫裝置的配置方案。

關(guān)鍵詞：燃煤供熱鍋爐；除塵脫硫；循環(huán)流化床；鏈條爐

中圖分類(lèi)號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0106-02

1 燃煤供熱鍋爐的兩種基本爐型

1.1 鏈條爐

鏈條爐通過(guò)爐前煤斗實(shí)現(xiàn)煤的供給，可對(duì)煤層厚度、爐排運(yùn)行速率，還有進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱功率的控制。另外，燃煤種類(lèi)的選擇需要參考爐膛的結(jié)構(gòu)。爐排是煤層燃燒的主要“場(chǎng)所”，所以爐排上的煤層不僅要保證粒度均勻，還要滿(mǎn)足易燃燒、不結(jié)焦等條件。鏈條爐優(yōu)點(diǎn)如下：成本低，不僅表現(xiàn)在造價(jià)低，還表現(xiàn)在運(yùn)行成本低上；對(duì)除塵裝置要求不高；技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，運(yùn)行安全、可靠，操作也較為簡(jiǎn)單。鏈條爐缺點(diǎn)如下：無(wú)法在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫；在煤種適應(yīng)性方面不盡如人意，較差；高溫燃燒過(guò)程中易產(chǎn)生NOx；熱效率較低，對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性較差。

1.2 循環(huán)流化床鍋爐

近些年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐開(kāi)始走進(jìn)了人們的視野，該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)如下：高效；低污染；較好的煤種適應(yīng)性；NOx生成率較低，可在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫；可在負(fù)荷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)性能的有效調(diào)節(jié)。該設(shè)備的缺點(diǎn)如下：造價(jià)高；對(duì)除塵裝置要求較高；耗電量較大；不利于長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行；維修花費(fèi)大，運(yùn)行操作比較復(fù)雜。

2 除塵脫硫裝置及一體化技術(shù)

依據(jù)鍋爐煙氣中粉塵的原始排放濃度，可以將常用的除塵裝置分為旋風(fēng)除塵器、多管除塵器、水膜除塵器、布袋除塵器和靜電除塵器，其中前三種適用于鏈條爐，而后兩種適用于循環(huán)流化床鍋爐。常用的脫硫裝置主要有三種，即為燃燒前脫硫裝置、燃燒中脫硫裝置和燃燒后脫硫裝置。其中燃燒前脫硫裝置采用洗選法、強(qiáng)磁分離法，燃燒中脫硫裝置采用爐內(nèi)噴鈣、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，而燃燒后脫硫裝置則采用石灰石-石膏濕式脫硫的方法。

除塵脫硫一體化技術(shù)可以分為干式和濕式兩種，干式為可控超強(qiáng)湍流傳質(zhì)除塵脫硫技術(shù)，它的效果明顯，但是造價(jià)及運(yùn)行成本極高，不易推廣。而濕式為噴霧旋流煙氣除塵脫硫和麻石水膜除塵增效脫硫，其造價(jià)、運(yùn)行成本低。

水浴高效除塵脫硫器具有較高的除塵效率和脫硫效率，分別高達(dá)93%～99%、80%～85%，是一種能夠較好滿(mǎn)足實(shí)際需要的除塵脫硫設(shè)備，不僅技術(shù)成熟，而且運(yùn)行

穩(wěn)定。

鋼制（麻石）高效除塵脫硫器具有相同的工作原理，二者都是利用某種強(qiáng)化氣體和堿性水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而起到除塵脫硫的效果，區(qū)別在于二者所用的制作材料是不同的。該種除塵脫硫設(shè)備不僅技術(shù)成熟，而且運(yùn)行穩(wěn)定，相較靜電除塵器而言，具有投資小的優(yōu)點(diǎn)，另外，排煙中不管是含塵量，還是含硫量都在國(guó)家現(xiàn)行《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求之內(nèi)，獲得了用戶(hù)的一致認(rèn)可和好評(píng)。

高溫（大約為250℃）含塵含硫煙氣以某種規(guī)定的煙速進(jìn)入到除塵器的內(nèi)部，對(duì)水面形成沖擊，并激起水花，形成一定量的水霧，水滴便會(huì)與塵粒進(jìn)行有效接觸，最終煙氣中所含有的塵粒便會(huì)在慣性力的作用下被沖入水中，此時(shí)，塵粒受水表面張力黏附力的影響，質(zhì)量變大，和水滴融為一體，最終沉降在除塵器的底部，形成泥漿，并將之定期排出。少量粒徑約為1um的塵粒有一定的幾率會(huì)隨著洗滌處理后的煙氣上升，最終被擋水板攔截，隨水滴一起落下。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣更為徹底的凈化，可以給煙氣施加一個(gè)特定的流速，使其進(jìn)入到旋流式除水器中，在圓筒壁高速旋轉(zhuǎn)作用之下，煙氣中的塵粒將會(huì)被甩到筒壁上，隨著水滴進(jìn)入旋流筒中的溢水槽中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的沉淀之后由排污閥排出。最后，將得到處理后的純凈煙氣，并由煙囪排出。

將含塵含硫高溫?zé)煔猓ù蠹s為250℃）沖入預(yù)制的堿性水中，然后和激起的水花或者水霧混合在一起，此時(shí)，煙氣中所含有的CO及SO2等有害氣體便會(huì)和堿性水發(fā)生化合反應(yīng)，并生成H2CO3及H2SO3溶于水中，從煙氣中脫離出來(lái)，這樣煙氣中有害氣體便得到了較好的凈化，最終實(shí)現(xiàn)了脫硫的目的。

鋼制高效除塵脫硫器和麻石高效除塵脫硫器相比，整體投資小，但維修成本較大，通常不建議在室外布置。29～58MW中型燃煤鍋爐，由于鍋爐排煙量有所提升，導(dǎo)致設(shè)備體積龐大，即需占用較大的廠(chǎng)房面積，因此，也不適用。

麻石高效脫硫水浴除塵器，常見(jiàn)于中型燃煤鍋爐，可布置在室外，因而降低了工業(yè)廠(chǎng)房土建施工所需的相關(guān)費(fèi)用，但多了一項(xiàng)灰水沉降池的施工。綜合比較，麻石高效脫硫水浴除塵器的造價(jià)略高于鋼制高效脫硫水浴除塵器，但在運(yùn)行維護(hù)方面成本較低，而且服役壽命較長(zhǎng)。

3 配置方案的確定與選擇

確定爐型和除塵脫硫裝置配置方案的過(guò)程中，一方面要考慮技術(shù)上可行，另一方面要考慮經(jīng)濟(jì)上可承受，除此之外，還要考慮節(jié)能環(huán)保的相關(guān)要求。鏈條爐是沒(méi)有辦法做到爐內(nèi)脫硫的，因此，一定要有煙氣脫硫除塵裝置的配置。循環(huán)流化床鍋爐使用過(guò)程中，通常利用石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，不需要專(zhuān)門(mén)為其配置相關(guān)的煙氣脫硫裝置，值得注意的事，它的煙氣中含有較高濃度的煙塵，因此，需要配置布袋除塵器或者利用靜電除塵器予以處理。

從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度分析，初步確定三種方案：（1）鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備（麻石水膜除塵增效脫硫設(shè)備）；（2）循環(huán)流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置；（3）循環(huán)流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置。

以華北地區(qū)非產(chǎn)煤區(qū)某單臺(tái)熱功率為58MW熱水鍋爐為例，供暖期設(shè)定為4個(gè)月，煤價(jià)設(shè)定為408元/t。

從經(jīng)濟(jì)角度分析，方案1“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備”最優(yōu)，方案2“循環(huán)流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置”第二，方案3“循環(huán)流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置”最次。

4 結(jié)語(yǔ)

方案1，即“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備”在經(jīng)濟(jì)方面好于其他兩種方案，但其SO2以及NOx的排放量則劣于其他兩種方案。長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)加設(shè)除塵裝置的配置方案有一定的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李晨順.鍋爐的節(jié)能與環(huán)保新技術(shù)探討[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010，（5）.

[2]王永亮.鍋爐節(jié)能的能耗降低技術(shù)研究[J].科技資訊，2012，（31）.

[3]郭劍.提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期的技術(shù)研究[J].中國(guó)科技投資，2012，（33）.

[4]何玉六.鍋爐燃?xì)馀c燃油的運(yùn)行費(fèi)用[J].重慶與世界（學(xué)術(shù)版），2012，（11）.

[5]吳鳳海.影響循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行因素分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，（21）.

作者簡(jiǎn)介：李慶武（1965—），男，甘肅蘭州人，中原石油勘探局供熱管理處熱工，工程師。

（責(zé)任編輯：劉 晶）