鍋爐脫硫沉積對節(jié)能環(huán)保的影響

王彧書

（天津城開置業(yè)有限公司天津300133）

鍋爐脫硫沉積對節(jié)能環(huán)保的影響

王彧書

（天津城開置業(yè)有限公司天津300133）

燃煤鍋爐在燃燒時釋放的有害氣體及粉塵顆粒等有害物質(zhì)，對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染情況，因此燃煤鍋爐脫硫技術(shù)對環(huán)保工作具有很大的影響。本文結(jié)合氧化鎂脫硫?qū)嵺`，提出通過構(gòu)建鍋爐脫硫塔液立體循環(huán)，防止塔內(nèi)沉積和噴淋系統(tǒng)堵塞的改造思路。指出保證脫硫塔液循環(huán)狀態(tài)，是新建或改造的濕法脫硫系統(tǒng)必須注意的問題及對環(huán)保工作的深遠(yuǎn)影響。

鍋爐脫硫；循環(huán)；沉積；節(jié)能

1 概述

近期，國家已將環(huán)保提升到政治高度。從目前脫硫技術(shù)水平看，達到100mg/m3以下的排放標(biāo)準(zhǔn)，是比較容易實現(xiàn)的。難點在于保證脫硫系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定達標(biāo)運行。根據(jù)運行經(jīng)驗和工藝分析，目前制約脫硫長周期運行的主要因素是噴淋堵塞和塔底沉積。塔底沉積造成漿液重度增加和鹽分濃度增大，加速噴淋堵塞的發(fā)生。而塔底沉積是由于塔內(nèi)漿液循環(huán)狀態(tài)不佳造成的，本文以某廠氧化鎂濕法脫硫為例，力圖分析塔內(nèi)漿液循環(huán)不佳的原因，并找出解決方法。

1.1 塔內(nèi)循環(huán)工藝

該廠脫硫工藝見圖1：

1.2 主要缺點解析

缺點1：如果燃煤鍋爐脫硫塔的除塵效果不是十分理想，煙氣如果不采用布袋除塵而是直接進入脫硫系統(tǒng)，這些都會使涌進燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)的煙塵顆粒含量增大，也會發(fā)生煙氣中含有油滴的情況。

缺點1解析：在燃煤鍋爐的脫硫過程中，煙塵顆粒的增大會減小堿性物質(zhì)表面積，油滴也會使氧化鎂的活性程度便會相應(yīng)減弱，與此同時氧化鎂粉的消耗量會急劇增加；噴淋系統(tǒng)堵塞情況的發(fā)生大多是由于惡劣條件下生成的脫硫塔內(nèi)漿液排出不暢，這樣燃煤鍋爐的脫硫效率會受到直接影響而大幅下降，脫硫效果的減弱使鍋爐的維修、維護費用相應(yīng)增加，如果發(fā)生停爐，停爐的損失不可估量。燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液的惡化，需要通過建立更為迅捷的循環(huán)，進入相應(yīng)的尾部處理工藝進行改善。

缺點2：燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)漿液的酸堿數(shù)值的測量是一項很難實現(xiàn)的工作程序。如果將測量裝置設(shè)置在脫硫塔內(nèi)，塔內(nèi)沉積發(fā)生后，所測數(shù)值與實際工況差別較大。如設(shè)在排漿管處，代表的是排漿液的參數(shù)，于塔內(nèi)加漿不同步，不能作為準(zhǔn)確的操作指導(dǎo)信號。在日常操作中，當(dāng)脫硫塔的內(nèi)液還有一定程度的脫硫價值的時候便開始進行外排操作，同時投放新鮮的脫硫劑，這樣可以極大的保證脫硫塔的脫硫效果，但卻造成了氧化鎂粉等脫硫劑及水電等資源的浪費。

缺點2解析：燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液的酸堿值是指導(dǎo)脫硫運行的重要參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接影響到脫硫塔的脫硫效率還有脫硫劑的消耗量。因此燃煤鍋爐脫硫塔的內(nèi)液必須加大循環(huán)力度，使塔內(nèi)液體均勻從而使其狀態(tài)參數(shù)在脫硫塔的任何位置都保持一致，這樣才可以使測量準(zhǔn)確無誤。

缺點3：這一整套脫硫系統(tǒng)尚未十分完善，當(dāng)發(fā)生輕微操作不當(dāng)或者操作延時，脆弱的系統(tǒng)都有可能引起多米諾效應(yīng)，造成脫硫系統(tǒng)能力減弱直至癱瘓。

缺點3解析：通過加強塔內(nèi)液在塔內(nèi)、外的循環(huán)，可建立起糾偏能力較強的動態(tài)平衡。

現(xiàn)象4：塔內(nèi)設(shè)計曝氣裝置，塔壁切線布置3臺攪拌器，初衷是為加大塔內(nèi)循環(huán)強度，而塔內(nèi)沉積依然嚴(yán)重。

分析4：該廠脫硫為三爐一塔，塔徑超過8米，攪拌器穿透力不足，曝氣管路增加旋流阻力，難以形成旋流。塔內(nèi)液主循環(huán)是由循環(huán)泵實現(xiàn)的，即塔內(nèi)液被循環(huán)泵進口吸入，加壓后自噴淋系統(tǒng)噴出反應(yīng)后，再進入塔底液位區(qū)。如果塔徑過大，且無旋流，循環(huán)泵遠(yuǎn)離側(cè)的漿液循環(huán)情況較差，很容易發(fā)生沉淀，

2 改善塔內(nèi)液循環(huán)狀態(tài)措施

2.1 構(gòu)建塔內(nèi)液三維立體循環(huán)

2.1.1 三維立體循環(huán)

三維立體循環(huán)狀態(tài)如圖2，攪拌裝置造成旋流，循環(huán)泵抽出塔內(nèi)漿液，送至噴淋系統(tǒng)噴灑后，再回歸塔底。

2.1.2 建立塔內(nèi)三維立體循環(huán)的保證措施

即設(shè)立更為強勁的水力攪拌裝置。其原理是自塔內(nèi)取漿液，經(jīng)高壓泵加壓后，通過切向布置的噴出管噴出。噴出的漿液流帶動塔內(nèi)漿液形成旋流。旋流使塔內(nèi)漿液物理和化學(xué)狀態(tài)均勻。

2.1.3 效果分析

2.1.3 .1燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液的摻混性增強，尚未反應(yīng)的氧化鎂顆?？梢匝杆賲⑴c水化與中和反應(yīng)，使脫硫劑的一次利用率顯著提高；

2.1.3 .2燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液均勻統(tǒng)一，這樣可使酸堿度、重度等參數(shù)的測量更加趨于準(zhǔn)確，為接下來的脫硫運行工作調(diào)整提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)；

2.1.3 .3塔內(nèi)沉淀與結(jié)晶的發(fā)生塔內(nèi)沉淀與結(jié)晶很少發(fā)生。燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液的三維立體運動劇烈避免了沉淀與結(jié)晶的發(fā)生。

2.2 強化塔外排漿循環(huán)

該廠已進行了塔外排漿改造，通過一系列的改造實現(xiàn)了部分塔外循環(huán)（工藝如圖3），一定程度上改善了脫硫塔內(nèi)液狀態(tài)。但在塔內(nèi)循環(huán)沒有徹底改善的情況下，由于塔外循環(huán)的不連續(xù)性，并不能完全發(fā)揮效能。因此塔內(nèi)立體循環(huán)的形成是關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，在塔內(nèi)PH計的指引下，適當(dāng)加大塔外循環(huán)頻次，適當(dāng)外排濃水，可大大降低硫酸鎂膠體和結(jié)晶的產(chǎn)生，切實增加噴淋系統(tǒng)的使用周期，增強脫硫系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行能力。

圖2 氧化鎂脫硫塔內(nèi)立體循環(huán)模型

圖3 氧化鎂脫硫部分塔外循環(huán)工藝圖

3 效果分析

燃煤鍋爐脫硫塔進行改造后，從本質(zhì)上仍為塔內(nèi)循環(huán)。一方面原有工藝中塔液狀況得以適時控制，另一方面不必對脫硫塔本身進行重建，就可治理沉淀與堵塞，最大程度實現(xiàn)塔內(nèi)循環(huán)、塔外沉淀分離及回用。

3.1 脫硫劑消耗比較

在一定脫硫效率下氧化鎂粉使用量單耗的理論值，可按公式（1）計算，即：

氧化鎂單耗量＝0.01×實煤單耗（1）[1]

以該廠為例，在進行燃煤鍋爐脫硫改造后當(dāng)年的實煤單耗為136公斤/蒸噸，脫硫劑單耗量為1.39公斤/蒸噸，該同期單耗為1.59公斤/蒸噸。可見脫硫劑節(jié)約的空間巨大，在16%左右。燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液循環(huán)狀況改善后，從源頭上控制了脫硫劑的浪費，通過估計改造后可較原來節(jié)約6%以上的脫硫劑。由此可推算出全年節(jié)約脫硫劑為192噸，以1100元/噸計算，年可節(jié)約物料成本20萬元左右。

3.2 水耗比較

燃煤鍋爐脫硫塔進行改造后水單耗直線下降，分析起來主要有以下三個節(jié)水途徑。

（1）脫硫劑利用率顯著提高，制漿用水量降低，年可節(jié)約用水4000噸左右。

（2）燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)液位始終立體涌動，保持靈活，這樣一來溢流水量顯著降低，溢流主要由于反沖洗瞬間水量驟增，年可節(jié)約用水3000余噸。

（3）燃煤鍋爐脫硫塔改造完成后每年可節(jié)約用水70000元左右。

綜上所述，本項目節(jié)水總量約為13000噸/年，每年節(jié)約用水成本約7萬元。

3.3 電耗比較

改造后循環(huán)泵耗電量將顯著降低。循環(huán)泵揚程降低，相應(yīng)電耗降低，節(jié)電率可在6%以上，每年節(jié)約用電150000千瓦時。按0.45元/千瓦時的電價計算，每年節(jié)約用電成本約為67500元。

結(jié)語

在環(huán)境污染嚴(yán)重的情況下需要多種措施來保護環(huán)境，煙氣脫硫技術(shù)便是不可或缺的一種，不僅節(jié)省了設(shè)備成本，降低投資成本，同時也增加了企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展空間。因此，煙氣脫硫技術(shù)在環(huán)境治理過程中及其積極的意義。而使用氧化鎂做為脫硫劑具有積極明顯的優(yōu)勢。首先，設(shè)備不會堵塞，脫硫系統(tǒng)能夠安全有效運行。其次，設(shè)備不會發(fā)生腐蝕。再次，社會效益經(jīng)濟效益高，綜合利用價值很高。此外這種操作方法不存在二次污染問題的發(fā)生。

[1]王峰，CFB爐外脫硫新嘗試[J]，資源節(jié)約與環(huán)保.雜志2007年第2期