半干法脫硫消石灰制備除塵系統(tǒng)的優(yōu)化及零排

劉永強(qiáng) 呂龍

摘要：常規(guī)半干法脫硫消石灰制備系統(tǒng)中配置的除塵風(fēng)機(jī)，為生石灰消化反應(yīng)提供了負(fù)壓的環(huán)境，以保證消化器內(nèi)部物料形成騰空狀態(tài)。消化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，其生成的水蒸汽依靠該除塵風(fēng)機(jī)直接排出至大氣環(huán)境中，不但影響排放觀感，也無法實現(xiàn)零排的政策要求。現(xiàn)通過優(yōu)化消石灰制備除塵系統(tǒng)，將外排水蒸氣接入脫硫入口煙道參與脫硫反應(yīng)，可實現(xiàn)節(jié)能及零排放的目的。

關(guān)鍵詞：除塵風(fēng)機(jī);水蒸汽;負(fù)壓;節(jié)能;零排

1 前言

常規(guī)消石灰的制備主流工藝主要應(yīng)用于半干法脫硫工藝系統(tǒng)。消石灰制備主要是生石灰中粉末狀氧化鈣（CaO）與霧化后的水（H2O）反應(yīng)生成氫氧化鈣（Ca（OH）2）的過程（見反應(yīng)方程式1-1）。氧化鈣與水的反應(yīng)是一個強(qiáng)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中由于放熱而產(chǎn)生大量蒸汽，形成汽、液、固的三相共存狀態(tài)。

在常規(guī)的消石灰制備系統(tǒng)中，粉末狀的生石灰（CaO）與霧化后的水（H2O）反應(yīng)進(jìn)行混合后充分反應(yīng)，混合期間產(chǎn)生的水蒸氣連同熟石灰粉塵、空氣、氫氧化鈣粉末一起被吸入專用除塵器系統(tǒng)，經(jīng)處理后的廢氣中粉塵（含量低于30mg/Nm3）以及生成的水蒸汽直接從除塵器排出至大氣環(huán)境中（見圖1-2）。該排放方式既不符合節(jié)能零排的政策要求，又影響系統(tǒng)外在觀感。

針對上述問題我們對消石灰制備除塵系統(tǒng)提出了優(yōu)化方案，一方面實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，另一方面避免反應(yīng)后水蒸汽直接外排影響觀感。

2 常規(guī)消石灰制備工藝優(yōu)化的可行性

在大量的工程應(yīng)用與實踐中，我們發(fā)現(xiàn)常規(guī)消石灰制備工藝（簡寫為常規(guī)工藝）有以下兩個方面存在著工藝缺陷，可進(jìn)行進(jìn)一步的深度優(yōu)化。

（一）常規(guī)工藝在除塵風(fēng)機(jī)的后端接外排風(fēng)道，將廢氣引出對大氣進(jìn)行排放，該方式不響應(yīng)目前節(jié)能零排的政策要求且在煙道外有大量水霧排出影響觀感;

（二）消化器配置了除塵器及除塵風(fēng)機(jī)，除塵風(fēng)機(jī)雖為消化器反應(yīng)提供負(fù)壓環(huán)境，但也造成了能耗，設(shè)備的運(yùn)行、保養(yǎng)和維修也給企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)損失。

3 常規(guī)工藝優(yōu)化措施及方法

3.1 煙道部分改造

消石灰制備除塵系統(tǒng)的除塵風(fēng)機(jī)后端風(fēng)道可引接至脫硫入口煙道。

半干法脫硫是基于Ca（OH）2、SO2和H2O的綜合反應(yīng)，外排的水蒸汽可直接參與到脫硫的工藝反應(yīng)中，同時消石灰制備系統(tǒng)水蒸氣排放量較少不影響煙風(fēng)系統(tǒng)平衡。既實現(xiàn)了工藝系統(tǒng)的零排，又減少了半干法脫硫工藝反應(yīng)中水的噴入量。

3.2 除塵風(fēng)機(jī)改造

取消消石灰制備除塵系統(tǒng)中的除塵風(fēng)機(jī)，減少耗電設(shè)備的投入成本及日常設(shè)備維護(hù)工作量。

取消除塵風(fēng)機(jī)后，除塵器出口排放風(fēng)道需增設(shè)電動調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥來調(diào)整實現(xiàn)消石灰制備所需的負(fù)壓，保證消化器內(nèi)部物料形成騰空狀態(tài)。

調(diào)節(jié)閥開度增大時，消石灰制備消化器倉體內(nèi)部負(fù)壓增大，關(guān)小則內(nèi)部負(fù)壓減少，可根據(jù)工藝運(yùn)行需要實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)（見圖3-1）。

4 優(yōu)勢對比

優(yōu)化后的工藝與常規(guī)工藝相比，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）響應(yīng)節(jié)能、零排的政策要求;

（二）投入成本少，通過電動調(diào)節(jié)閥和外接風(fēng)道替代原有除塵風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)控制柜及外排煙道;

（三）控制系統(tǒng)簡單，常規(guī)模式通過控制除塵變頻器頻率大小來控制消化器倉體內(nèi)部的負(fù)壓，優(yōu)化后可直接通過控制閥門開度來控制消化器倉體內(nèi)部的負(fù)壓;

（四）運(yùn)行、維護(hù)成本較少，優(yōu)化后只需正常維護(hù)電動調(diào)節(jié)閥，結(jié)合長期運(yùn)行經(jīng)驗，電動調(diào)節(jié)閥開度基本上在一定范圍內(nèi)波動，當(dāng)閥門出現(xiàn)故障，可手動打開至一定開度，避免了常規(guī)工藝中除塵系統(tǒng)中除塵風(fēng)機(jī)故障影響系統(tǒng)運(yùn)行。

5 注意事項

工藝優(yōu)化期間需注意以下事項：

（一）根據(jù)消化器廠家提資負(fù)壓參數(shù)，選擇煙風(fēng)道合理位置范圍，保證選擇的外排風(fēng)道連接位置滿足消石灰制備系統(tǒng)最大的負(fù)壓要求范圍;

（二）根據(jù)外排煙道接口位置、接口處的負(fù)壓波動范圍、消化器廠家提資負(fù)壓范圍，選擇外排風(fēng)道的尺寸及形狀。

（三）結(jié)合外排風(fēng)道尺寸及形狀選擇合適的電動調(diào)節(jié)閥，對自動程度要求較低可選擇手動閥;消石灰制備系統(tǒng)正常可按照80%的負(fù)荷來手動調(diào)節(jié)閥門開度，消石灰制備完成后關(guān)閉手動閥。

6 結(jié)論

根據(jù)上述對比、分析，可明顯發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的消石灰除塵器系統(tǒng)達(dá)到了節(jié)能零排的目的。同時也實現(xiàn)了簡化操作及維護(hù)的作用，為下一步該系統(tǒng)的改造提供思路。

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