石灰石雙效脫硫除塵技術(shù)在中小型燃煤鍋爐的應(yīng)用研究

吳磊

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了目前國(guó)內(nèi)中小型燃煤鍋爐的現(xiàn)狀與所面臨的問(wèn)題，討論了國(guó)內(nèi)中小型燃煤鍋爐煙氣處理工藝現(xiàn)狀，以及脫硫除塵技術(shù)的研究進(jìn)展。通過(guò)實(shí)地考察，結(jié)合石灰石雙效脫硫除塵一體化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)探討了其在中小型燃煤鍋爐的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：石灰石 脫硫除塵技術(shù) 煙氣

中圖分類號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（c）-0003-02

煤炭是我國(guó)的主要能源，根據(jù)BP公司發(fā)布的2012年世界能源統(tǒng)計(jì)[1]，2011年全球能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)2.5%，其中增幅的71%來(lái)自中國(guó)，且中國(guó)煤炭消費(fèi)總量同比增長(zhǎng)9.7%，占全球煤炭消費(fèi)總量的49.5%，使得中國(guó)成為最大的能源消費(fèi)國(guó)和煤炭消費(fèi)國(guó)。以煤為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)在我國(guó)未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)難以改變，同時(shí)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，煤炭生產(chǎn)和利用引發(fā)的環(huán)境、碳排放等問(wèn)題也將會(huì)日益突出。

1 中小型燃煤鍋爐現(xiàn)狀與面臨的問(wèn)題

目前全國(guó)共有16萬(wàn)座以上燃煤工業(yè)窯爐，主要集中在建材、冶金、化工及陶瓷等行業(yè)，年耗煤量即達(dá)到3億噸。工業(yè)燃煤窯爐平均熱效率僅40%左右，比國(guó)外先進(jìn)水平低10%～30%。主要用于水泥、磚瓦、石灰等生產(chǎn)，普遍存在規(guī)模小、裝備陳舊、技術(shù)落后、運(yùn)行管理粗放、污染環(huán)境等情況。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些城市和地區(qū)采取了熱電聯(lián)供、鍋爐大型化或集中供熱、清潔燃料（天然氣、液化石油氣等）替代等措施，一定程度上緩解了燃煤污染。整體而言，我國(guó)的工業(yè)鍋爐呈現(xiàn)容量小、效率低、排放高的特點(diǎn)。燃煤工業(yè)鍋爐以層燃式鏈條爐為主，占90%以上，其次為層燃式往復(fù)爐，以及流化床、拋煤機(jī)爐和煤粉爐。

2 中小型燃煤鍋爐煙氣處理工藝現(xiàn)狀、脫硫除塵工藝的研究進(jìn)展

我國(guó)中小型工業(yè)鍋爐和生活鍋爐量大面廣，且主要分布于人口相對(duì)集中的大中城市，其污染物多屬低空排放，難以及時(shí)擴(kuò)散，對(duì)人們的身體健康和環(huán)境危害更為直接。

中小型工業(yè)鍋爐排放的灰塵和二氧化硫總量較大，但控制其排放造成污染的措施有限，由于資金、場(chǎng)地等條件受限，脫硫形式主要有：濕式旋風(fēng)除塵脫硫技術(shù)、濕式?jīng)_旋式除塵脫硫技術(shù)、水幕麻石除塵脫硫裝置等，其共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，操作維護(hù)方便，但存在脫硫效率低，煙塵排放濃度高等缺點(diǎn)。隨著我國(guó)大氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，以上幾種方法，已經(jīng)無(wú)法滿足環(huán)保要求。對(duì)中小型鍋爐煙氣排放的控制還不能同大型電站那樣投入大量的資金，而且就中小型鍋爐而言，不能忽略實(shí)際，完全照搬大型電站煙氣除塵脫硫的方法和技術(shù)，必需立足國(guó)內(nèi)現(xiàn)實(shí)情況，緊密結(jié)合國(guó)情，結(jié)合目前企業(yè)經(jīng)濟(jì)承受能力和管理技術(shù)水平以及國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，研制和開發(fā)投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、便于管理、技術(shù)可靠、凈化度高、具有真正實(shí)用價(jià)值和推廣前景的除塵脫硫一體化設(shè)備。這對(duì)緩解我國(guó)空氣污染狀況，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。

3 石灰石脫硫除塵一體化技術(shù)

該技術(shù)采用廉價(jià)的石灰石原料，將其破碎到10 mm以下與燃煤同步送入爐排煤層。高溫火焰將石灰石分解形成氧化鈣，氧化鈣與爐內(nèi)的二氧化硫進(jìn)行第一次反應(yīng)（脫硫效率達(dá)到20%左右）?；煊惺业拿涸懦鰻t底，被沖渣水帶入渣池。石灰融入沖渣水，生成堿性的氫氧化鈣溶液。渣池內(nèi)的沖渣水沉淀后將澄清的堿性水用泵打入脫硫除塵洗滌塔，煙氣在塔中被噴淋堿水洗滌脫硫除塵，形成第二次濕法脫硫過(guò)程（脫硫效率高于98%）。石灰石雙效脫硫技術(shù)主要有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）減少燃煤煙氣粉塵和二氧化硫排放量；（2）對(duì)比其他除塵脫硫技術(shù)更加節(jié)電，節(jié)水，且無(wú)排放污水；（3）操作難度低，勞動(dòng)量??；（4）運(yùn)行穩(wěn)定，維修工作量小；（5）在煙氣同等排放標(biāo)準(zhǔn)下，投資更省，運(yùn)行費(fèi)用更低。

4 技術(shù)應(yīng)用分析

為探討此技術(shù)應(yīng)用的可行性，筆者綜合考察了山東省某市幾所中小型燃煤循環(huán)流化床電廠鍋爐，通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員探討，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保技術(shù)要求，進(jìn)一步論證了該技術(shù)在中小型電廠應(yīng)用的可行性。

甲電廠鍋爐為2臺(tái)75 t/h，一臺(tái)40 t/h鍋爐，采用3臺(tái)抽汽式機(jī)組，機(jī)組功率為6 MW。脫硫工藝采取爐內(nèi)直接噴鈣粉，將石灰石粉末直接通過(guò)專門管道噴入鍋爐內(nèi)部。鍋爐燃燒煤泥為主，煤含硫0.5%以下，爐內(nèi)脫硫鈣硫比在4以上。目前，當(dāng)?shù)責(zé)煔馀欧艠?biāo)準(zhǔn)分別為二氧化硫：200 mg/m3，氮氧化物200 mg/m3，煙塵30 mg/m3?，F(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)甲電廠只有二氧化硫排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，氮氧化物和煙塵超標(biāo)較為嚴(yán)重，與有關(guān)技術(shù)人員了解后發(fā)現(xiàn)，其循環(huán)流化床床溫較高，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，床溫達(dá)1 100℃。目前電廠目前運(yùn)行環(huán)保壓力較大，由于脫硫工藝簡(jiǎn)單，電廠為達(dá)到環(huán)保要求，正逐漸加大脫硫鈣硫比，進(jìn)一步增加成本，但除塵效果仍不能滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。電廠廠區(qū)布置合理，留有一定的建筑空間，可為石灰石雙效脫硫除塵技術(shù)中澄清池等相關(guān)設(shè)施布置提供空間，且與現(xiàn)場(chǎng)工作人員交流了解到，電廠引風(fēng)機(jī)壓頭與該技術(shù)要求契合，可直接采用該技術(shù)，減少改造費(fèi)用，達(dá)到環(huán)保要求，進(jìn)一步緩解電廠環(huán)保壓力、節(jié)省投資且便于操作。

乙電廠鍋爐為3臺(tái)40 t/h鍋爐，采用3臺(tái)抽汽式機(jī)組，機(jī)組功率為6 MW。鍋爐燃燒煤矸石為主，混燒煤泥。脫硫工藝同樣采取爐內(nèi)直接噴鈣粉，將石灰石粉末直接通過(guò)專門管道噴入鍋爐內(nèi)部。煤含硫0.5%以下，灰含量30%～50%，爐溫控制在900℃左右，爐內(nèi)脫硫鈣硫比在4以上。其煙氣排放中氮氧化物和煙塵均超標(biāo)較為嚴(yán)重，目前廠內(nèi)正改建電袋除塵器，以期達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，考察發(fā)現(xiàn)雖然乙電廠廠區(qū)布置較為緊湊，但是仍有可利用空間，與現(xiàn)場(chǎng)工作人員交流了解，其現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)一步提供布置澄清池的場(chǎng)所及相關(guān)設(shè)施，且引風(fēng)機(jī)壓頭與該技術(shù)要求契合，如能采用該工藝，可有效解決企業(yè)目前所面臨的問(wèn)題，在投資收益方面也更具優(yōu)勢(shì)。

丙電廠為2臺(tái)75 t/h鍋爐，1臺(tái)35 t/h鍋爐，采用3臺(tái)抽汽式機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組功率為6 MW，一臺(tái)為12 MW，是國(guó)內(nèi)鍋爐第一個(gè)燃燒煤泥為主的發(fā)電項(xiàng)目。電廠目前脫硫工藝采用氨法脫硫，脫硫效果較好，但是存在較為嚴(yán)重的液氨逃逸，且由于設(shè)備容易磨損、腐蝕，檢修不方便，運(yùn)行維護(hù)成本較高，每年的維護(hù)費(fèi)用占據(jù)電廠很大的一部分投資。雖然氨法脫硫可以達(dá)到預(yù)期的效果，但是對(duì)于中小型電廠而言，投資回報(bào)效果不理想。

考察發(fā)現(xiàn)，三個(gè)電廠分別通過(guò)直接噴鈣粉、氨法脫硫等工藝保證其煙氣硫排放達(dá)到地方標(biāo)準(zhǔn)，但是煙塵、以及氮氧化物的排放效果都不盡如人意，而且如果要進(jìn)一步降低煙氣硫排放，勢(shì)必要以提高鈣硫比、增加投資為代價(jià)，對(duì)于中小型燃煤鍋爐而言增加投資負(fù)擔(dān)，其技術(shù)工藝有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。采用石灰石雙效脫硫除塵一體化工藝，在節(jié)能降耗，節(jié)省投資方面有一定的優(yōu)勢(shì)，而且塵、硫混除，煙塵排放達(dá)到30 mg/m3以內(nèi)；SO2排放50 mg/m3以內(nèi)，對(duì)于中小型電廠而言，是一種更為經(jīng)濟(jì)合理的方法。另一方面，該脫硫工藝要求煤渣隨沖渣水送入渣池，最后產(chǎn)物為濕灰，對(duì)于多數(shù)企業(yè)而言灰渣這一資源無(wú)法繼續(xù)利用，因此可以采用部分灰渣入池的方案，在不影響脫硫效果的前提下，保證企業(yè)的綜合效益。該技術(shù)對(duì)于電廠要求不高，特別是對(duì)于場(chǎng)地有限的中小型電廠，只需提供澄清池布置空間，技術(shù)改造相對(duì)比較簡(jiǎn)易。

5 結(jié)語(yǔ)

中小型燃煤鍋爐除塵脫硫設(shè)備的研究與開發(fā)不能脫離我國(guó)國(guó)情，要緊密結(jié)合目前企業(yè)經(jīng)濟(jì)承受能力和管理技術(shù)水平以及國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，研究開發(fā)價(jià)格便宜、管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)低、除塵效率高、脫硫效率高的除塵脫硫設(shè)備。通過(guò)考察分析論證，石灰石雙效脫硫除塵一體化工藝在技術(shù)上可以應(yīng)用于中小型循環(huán)流化床鍋爐，由于其潔凈度高，操作難度小，投資成本省的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合各地方煙氣處理情況，可以在中小型燃煤鍋爐推廣實(shí)施。

參考文獻(xiàn)

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