小噸位燃煤鍋爐脫硫除塵技術(shù)的研究與應(yīng)用

文 _ 楊德志 甘肅華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

1 現(xiàn)有燃煤鍋爐脫硫除塵改造工藝

隨著《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13271-2014的頒布實(shí)施，各地對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行不同程度的技術(shù)改造。從事鍋爐技術(shù)改造的科研院所、環(huán)保企業(yè)也提出了多項(xiàng)小噸位燃煤鍋爐提升改造技術(shù)。目前，我國比較成功的燃煤鍋爐技術(shù)改造主要有濕法脫硫、半干法脫硫和干法脫硫三種，其工藝和技術(shù)特點(diǎn)見表1。

表1 各類煙氣脫硫技術(shù)特點(diǎn)及典型工藝

1.1 濕法脫硫除塵

濕法脫硫除塵技術(shù)中應(yīng)用較多的是濕式雙旋脫硫除塵。該技術(shù)主要是利用除塵液易于與硫化物和粉塵反應(yīng)，完成煙氣的脫硫除塵處理。通常濕法脫硫除塵技術(shù)主要有以下步驟：①加熱。煙氣脫硫首先需要加熱處理，煙塵加熱的工具是引風(fēng)機(jī)。②引流。加熱后的煙氣向上運(yùn)動(dòng)至除塵器的上部，通過旋流板使煙塵可以均勻的引流到除塵筒中。③脫硫除塵。除塵筒中設(shè)有噴淋設(shè)備，噴出的液體是除塵液，經(jīng)過除塵與煙氣中的硫化物反應(yīng)，去除煙氣中的污染物質(zhì)。④脫水排放。經(jīng)過以上幾個(gè)步驟處理的煙氣已經(jīng)能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，煙氣最后經(jīng)過脫水即可進(jìn)行排放。

1.2 半干法脫硫除塵

半干法脫硫與濕法脫硫類似，是利用物化反應(yīng)的方式達(dá)到脫硫除塵的目的。半干法脫硫主要有兩部分組成：一是除塵器；二是吸附塔。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，半干法脫硫技術(shù)也日趨進(jìn)步。在半干法脫硫技術(shù)中加入高能電子，使該技術(shù)具有更高的脫硫效率且操作簡單。但該技術(shù)目前的弊端在于，在使用過程中容易造成工作人員收到過多的電磁輻射。

1.3 干法脫硫除塵

干法脫硫除塵就是在燃料燃燒過程中，在燃料煤中加入生石灰，通過生石灰與煤燃燒后產(chǎn)生的硫的氧化物作用，生成硫酸鈣或亞硫酸鈣，達(dá)到去除二氧化硫的目的。干法脫硫會(huì)因大量使用生石灰而出現(xiàn)煙塵濃度高的問題。

上述三種脫硫除塵工藝是目前較為常用的脫硫工藝，但這三種工藝方法都存在投資高、占地面積大、設(shè)備多、后期檢修維護(hù)煩瑣等方面的問題。為此，經(jīng)過研究與分析，對(duì)華亭煤礦鍋爐脫硫除塵提出了改造原有麻石除塵器，并加裝布袋除塵器的方法，達(dá)到脫硫除塵的效果。

2 華亭煤礦鍋爐脫硫除塵改造工藝

從華亭煤礦鍋爐運(yùn)行情況及燃料煤的成分看，華亭煤礦鍋爐在改造前除塵設(shè)備為麻石水浴沖擊除塵器，煙氣經(jīng)處理后的主要污染物排放量為：煙塵326mg/m3、二氧化硫311 mg/m3,主要污染物達(dá)不到《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，對(duì)華亭煤礦鍋爐脫硫除塵采取了脫硫除塵改造工藝。

脫硫工藝主要是在原有麻石水浴沖擊除塵器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，增加石灰石攪拌裝置，達(dá)到脫硫目的，減少脫硫塔等一系列設(shè)備的使用。除塵主要采用布袋除塵器。

2.1 脫硫方案及工作原理

目前國內(nèi)主要脫硫工藝采用高效霧化旋流噴淋脫硫塔與石灰法相結(jié)合的脫硫技術(shù)，去除燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫。而華亭煤礦脫硫工藝是依附原有的麻石水浴沖擊除器，在水中加入生石灰，配制成石灰乳溶液，利用石灰乳溶液與二氧化硫作用生成硫酸鈣，達(dá)到去除煙氣中二氧化硫的目的。反應(yīng)過程如下：

脫硫系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1

2.2 除塵方案及工作原理

通過對(duì)華亭煤礦煤質(zhì)特性的分析可以看出，華亭煤礦燃煤鍋爐所用的燃料煤灰份基本在20%左右，燃燒后煙氣中粉塵濃度比較高，監(jiān)測值基本在300～400mg/m3，采用濕法或靜電除塵都很難達(dá)到《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。華亭煤礦經(jīng)分析研究后決定采用目前比較好的除塵技術(shù)——離線低壓脈沖袋式除塵器。其工作方式如圖2。

如圖3所示，含塵煙氣進(jìn)入除塵器后均勻地進(jìn)入到除塵器各過濾倉中。煙氣中較粗重的塵粒在自重、離心力和阻流板的共同作用下降至灰斗內(nèi)，經(jīng)除塵器下部的輸灰裝置排出。而較細(xì)粉塵則繼續(xù)上行，被吸附在濾袋的外表面上，經(jīng)濾袋的粉塵層達(dá)到一定厚度，設(shè)備阻力增加到設(shè)定值時(shí)，由脈沖控制儀發(fā)出信號(hào)，打開脈沖電磁閥，氣包中的壓縮空氣經(jīng)脈沖電磁閥、噴管、噴嘴、文氏管向?yàn)V袋作瞬間的高速噴射，并鼓脹濾袋，使濾袋外表面的粉塵層破碎脫落后落入灰斗，然后再恢復(fù)過濾。

圖3

3 效益分析

華亭煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造取得了良好的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。首先，鍋爐煙氣排放達(dá)到了《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，煙塵從改造前的326mg/m3降低到30.4mg/m3；二氧化硫從改造前的311mg/m3降低到108.2mg/m3。年削減煙塵18958kg，削減二氧化硫13006kg。其次，從經(jīng)濟(jì)效益看，利用原有的麻石除塵器進(jìn)行脫硫改造，減少了脫硫塔、漿液灌、循環(huán)池等構(gòu)筑物，降低工程投資92.34萬元。同時(shí)通過改進(jìn)脫硫技術(shù)，減少了機(jī)電設(shè)備的使用量，降低了運(yùn)行過程中的電力消耗，年節(jié)約電量98700.54kWh，節(jié)約電費(fèi)約10萬元。從社會(huì)效益看，鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)經(jīng)改造后，污染物排放量大大減少，改善了礦區(qū)的環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)論

從華亭煤礦燃煤鍋爐的提標(biāo)改造分析，在原有濕法除塵器的基礎(chǔ)上，對(duì)小噸位鍋爐進(jìn)行脫硫除塵技術(shù)改造是可行的。煙氣經(jīng)處理后能夠達(dá)到《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。同時(shí)，通過在原有麻石除塵器基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，減少了大量脫硫設(shè)備，既節(jié)省了工程建設(shè)投資，又給后期的運(yùn)行維護(hù)提供了極大的方便。華亭煤礦脫硫除塵技術(shù)的研究與應(yīng)用，為國內(nèi)燃煤鍋爐脫硫除塵改造提供一定的借鑒作用，尤其是對(duì)在用的2.8～14MW燃煤鍋爐更具有推廣使用價(jià)值。

[1] 陳武.華亭煤礦生活區(qū)鍋爐治理工程環(huán)境影響報(bào)告[R].甘肅:華亭煤電股份有限公司，2015.

[2] 郝吉明,馬廣大，王書肖.大氣污染控制工程[M].北京：高等教育出版社,2010.

[3] 國家環(huán)境保護(hù)總局.排污收費(fèi)制度[M]，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

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