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燃煤锅炉脱硫工艺浅析 徐约亚 扬州正宇锅炉有限公司 摘要 简述了燃煤锅炉常用烟气脱硫工艺选择原则． 介绍一种简易脱硫工艺。 关键词 燃煤锅炉；烟气；脱硫。 1 ．引言 一 般中、小型锅炉烟气除尘措施大多为文 丘里管加麻石水膜除尘器 ，运转正常时除尘效 率基本能满足当地环保要求。但烟气 中的二氧 化硫污染基本上没有治理措施。随着国家对二 氧化硫排放的从严控制和二氧化硫排放专项排 污费的征收，特别是在酸雨控制区和二氧化硫 排放控制区，烟气脱硫工作已迫在眉睫，寻找 一 条既经济可行而又有效的脱硫途径 ，已成为 当前环保的一个重点和环保工作者 的迫切任 务。 2 ．燃煤锅炉脱硫方法简述 燃煤锅炉脱硫技术一般分为三大类燃烧 前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后烟气脱硫。 燃烧前脱硫就是在煤燃烧前脱除煤 中的一 部分硫。主要采用摇床法 ， 中介质法、 跳汰法 、 旋流器法、浮选法和高梯度磁 选法 等物 理方 法。我国南方大多数为高硫煤，全硫含量一般 为 1 ％以上 ， 有的甚至高达 7 ％， 经煤炭洗选后， 一 般能脱除煤中含硫量的 2 0 ％- 4 0 ％。 燃烧 中脱硫。就是在煤燃烧过程中加人吸 收剂 多为石灰石 ，吸收燃烧中生成的二氧 化硫，如炉内喷钙基吸收剂的 L I MB脱硫工艺 和在燃料 中加人石灰石或 白云石 的流态化燃烧 方法等。前者如芬兰 I n k o o电厂 2 5 0 MW 机组 配套脱硫装置 ，即向燃煤锅炉适 当温度区喷人 石灰石粉，并在空气预热后增设活反应器的脱 硫工艺，是由芬兰 I VO 公司和 Ta m- p e l l a公 司联合开发的，适用于燃烧含硫 1 ． 5 ％ 以下的 煤 的烟气脱硫，在 C a ／ S 2时。脱硫 率可达 7 0 ％ 8 0 ％，后者如美国 S c o t 造纸公司 自备 电厂 和德国 S a a r b r u e c k e n 电厂的循环硫化床锅炉 都 是 将 石 灰 石 粉 和 煤 同 时 送 入 锅 炉，在 8 5 0 - 9 0 0 “C下燃烧 ，石灰石粉与生成 的二氧化 硫 反 应，当 C a ／ s 1 ． 5 3时，脱 硫 率 可 达 8 0 ％一 9 0 ％，而且 NO x排放质量浓度可降低到 2 ． 5 1 0 叫 以下，国内如贵州轮胎有限公司 自 备电站和抚顺电厂也是采用炉内喷钙法脱硫。 燃烧后烟气脱硫一般又可分为干法 包括 半干法和湿法两种。喷雾干燥法，烟道喷入 吸收剂法和 AD VAC AT E脱硫工艺等都属于干 法。如四川白马电厂 7万 m ／ h烟气石灰浆喷 雾干燥脱硫装 置，向热烟气 中喷人 石灰浆 雾 滴，烟气 中二氧化硫与雾滴中的 C a OH 2 ，反 应 生 成 C a S 03’ 1 ／ 2 H2 0 及 少 量 的 C a S 0 4 ‘ 2 H2 0， 实现脱硫的目的。雾滴在吸收 S O 2的 同时被热烟气干燥，形成固体粉末，经除尘器 收集下来。C a ／ S 1 ． 5时，脱硫效率为 8 0 ％， 目前使用最广泛的还是湿法脱硫，所用吸收剂 主 要 是石 灰 石 和 苏 打 等。如 重 庆珞 璜 电厂 2 3 6 0 MW 机组配套的石灰石 ～ 石膏法脱硫 装置 ，吸收二氧化硫的反应在吸收吸收塔 内完 成，采用顺流隔栅填料塔，石灰石浆液经吸收 塔上部喷嘴喷人塔内，与降温后进入塔内的烟 气在格栅界面上接触并反应，再经过氧化生成 石膏 ，生成的石膏浆经浓缩、脱水后可作水泥 掺合料和建筑用石膏板， 脱硫后烟气排放、脱 硫率达 9 5 ％。 四川豆坝电厂还有一套副产磷铵的烟气脱 硫装置，这是为了寻求高价值的副产物以充抵 一 3 0 脱硫费用而开发的新方法。经高效除尘后的烟 气 含尘质量浓度低于 2 0 0 m g ／ L 先经新型活 性炭吸附脱硫，活性炭用稀硫酸及水三级洗涤 再生，获 3 0 ％左右的硫酸，用其分解磷矿粉， 加氨中得磷铵，以此磷铵液再对烟气进行二次 洗涤脱硫 所得料浆经氧化、浓缩、干燥，得 固体磷铵肥料。净化后烟气排放， 全系统脱硫 率可达 9 5 ％以上。 3 ． 烟气脱硫工艺选择原则 规模不大、装备水平不高的燃煤锅炉追求 过高的脱硫率，必然要投入太多的资金 ，企业 难 以承受。加之 目前的烟气脱硫方法 ，大多无 直接的经济效益或经济效益甚微， 若运行费过 高， 企业也难以坚持长期运行。因此，在经济 条件尚不足的情况下建脱硫设施 ，必须选择脱 硫率适当而投资又少的方法。老厂一般场地拥 挤， 上体积庞大的脱硫设施也是难以实现的， 要因地制宜，结合企业本身情况寻找切实可行 的脱硫方法。 另外 ，选择脱硫方法还必须考虑吸收系的 来源、 需求量及运输条件等， 对于脱硫副产物， 需有合适的处理 、回收利用方法 。 4 ．实用脱硫工艺 依照上述原则 ，一般燃煤锅炉可采取与烟 气除尘结合进行脱硫方法，即依靠现有的文丘 里洗涤除尘器 ，将从文丘里管喉部喷入的水雾 改为有脱硫作用的吸收液，既除尘又脱硫。吸 收液也可就地取材，采用附近有的碱性废液或 废水 经适当处理 。某单位利用原有除尘器， 采用总排水沟的含氨废水 P H 值为 9左右 作燃煤锅炉烟气除尘脱硫用水，流程见图1 捧 赦 卜 锅炉；2 一文丘里管 ；3 一麻石水膜除尘器 ；4 一引风机 ；5 一烟囱 图 1 含氨碱性废水在除尘器 捕集尘粒的同时 与烟气中的 S O 2 发生如下反应 2 NH3 ‘ H2 0 S O 2 NH4 2 S O 3 H2 0 烟气中部分 S O2以 NH4 2 s O 3形式转 入水中，同时水中的碱性也有助于 S O 2 与废水 中的金属氧化物反应生成难溶盐而脱除。2 0 0 2 年 7月和 2 0 0 3年 7月某环境检测中心站分别 对该厂锅炉烟气进行 了监测，结果见表 l 。 其中 1 炉没有文丘里洗涤器， 2 0 0 3 年监 测时因文丘里管喷嘴堵塞而喷水不好 ，从表 中 数据看 出，采用碱性废水除尘脱硫后 ，烟气 中 S O 2浓度大幅下降，在正常情况下能做到达标 排放 。 通过几年的运转，也暴露出一些问题需要 改进； 1 总排 水含 油，用 于除尘造成粉煤灰 脱水设备真空抽滤机滤布更换频繁，须将总排 水进行有效的除油。 下转第 1 3 页 一 31 部分重量。 2 桁架式构架 桁架式构架是以桁架作为支撑体系以保持 其结构的稳定。这种构架可有两种形式 一种 是 “ 纯 ” 桁架结构 ， 即各个面除锅筒支撑梁外， 不设横梁，完全由腹杆和弦杆组成；另一种是 在框架中加斜拉撑的混合结构。 大型悬吊锅炉的主要重量约上千吨， 包括 锅筒、 受热面、 炉墙等均通过吊杆等悬吊 在炉顶 梁格或桁架上。 当锅炉露天布置或在地震 区时 炉顶梁格还要承受风载和地震水平力的作用。 悬 吊式锅炉的炉顶由主梁、次梁 、小梁和 支撑系统组成。主梁直接支承在柱顶，并将悬 吊荷载传递给柱。次梁是直接支吊荷载并将其 传递给主梁的构件。小梁与次梁连接 ，它不仅 传递荷载给次梁，还能保证次梁的稳定，并传 递炉顶的水平力。支撑系统用以保证主梁端部 的稳定性并使炉顶梁格在水平方向具有一定的 整体刚度。 3 ． 两种形式构架的优缺点 框架式构架为了保持其结构的稳定性和刚 性 ，往往需要布置较多的横梁，并需要较大的 杆件截 面尺寸，因而 一般 为较壮实 的空间框 架。框架式构架有利于锅炉本体布置 ，特别是 轻型炉墙的固定 ，制造和安装较为简单。但是 框架式构架刚性较小 ，承受水平力的能力差 ， 材料利用率低 ， 构架很大时金属耗量大。 桁架式构架以杆件系统来保持其结构的稳 定性和刚性，整体刚性大， 倾侧少，可用截面 尺寸较小的杆件 ，因而是一种较细瘦但却很刚 劲的空间结构。桁架式构架刚性较大 ，稳定性 好 ，抗水平力作用的能力大 ，材料利用率高。 4 ．适用范 围 对于支承式锅炉，当使用轻型炉墙时 ，宜 采用框架式构架 ；但当露天布置或者安装在地 震区，尤其当构架尺寸较大时，应尽量采用桁 架 式构架 ，尾部构架 由于斜拉撑布置 比较困 难，通常采用框架式结构。 对于悬吊式锅炉，由于锅炉 的主要重量通 过吊杆作用在炉顶格梁或桁架上，宜采用桁架 式构架。特别是露天布置 或者 在地震 区的锅 炉，桁架式结构是比较理想的选择 。 上接第 3 1页 2 除尘用水和锅炉冲渣用 沉淀处理。 水没有分开，由于其压力要求不 同，加上长期 有 电石泥的单位也可采用 电石泥浆作烟气 运行后喷头有堵塞，使喷水不稳定，除尘器水 脱硫剂， 其他单位则可用石灰配乳液使用，脱 膜不均匀，影响除尘脱硫效率。要保证装置长 硫副产物 C a S 0 3 和 C a S 0 4 则随粉煤灰一起经 期稳定运行，还必须将文丘里管和麻石水膜除 沉淀、脱水回收，用来制砖和建材掺合料等， 尘器分开供水，并对总排含氨废水进行必要的 沉淀后的冲灰水可回用。 表 1 烟气监测结果 排烟温度 烟气流量 排尘质量浓度 S 0 2 质量浓度 烟气黑度／ 测试项目 K m3 ． h - mg m。 mg m。 林格曼级 静压平衡测 测试方法 玻璃温度计 重量法 碘量法 测烟望远镜 试仪 1 炉 3 4 3 1 5 l 0 4 2 1 7 3 9 ． 6 5 1 2 ． 5 1 ． 5 2 0 0 2矩 2 炉 3 6 5 2 7 9 0 8 9 4 3 2 4 9 ． 3 1 ． 0 3 炉 3 6 3 2 7 9 0 5 1 3 2 8 4 7 ． 1 1 ． 0 1 炉 3 4 3 1 2 8 8 3 5 1 4 8 5 ． 7 3 5 4 7 ． 8 1 ． 5 2 0 0 3芷 2 炉 3 6 5 1 7 8 1 3 4 3 4 6 2 ． 9 1 6 3 8 ． 7 1 ． 5 3 炉 3 6 3 1 6 8 6 9 4 1 5 6 9 ． 7 1 7 6 6 ． 4 1 ． 5 1 3