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工业锅炉烟气脱硫改造探索与实践

作者: 发布时间:2020-01-17 15:59:44 阅读: 69 次

【摘要】

   燃煤是我国消耗的更大的能源之一,它燃烧所产生的排放物是环保治理的的重点对象,减少其污染物排放一直受到的重视。文章对我国现有的烟气脱硫工艺做了简短的介绍、并结合实际案列,详细的阐述工业锅炉烟气脱硫改造过程中如何进行脱硫工艺选择、改造方案的论证,脱硫设备布置、原有设备改造等,并结合脱硫运行存在的实际问题进行分析和改进,对目前工业锅炉实施烟气脱硫改造具有一定的借鉴和指导意义。

 

 

 

 

【关键词】

锅炉 烟气脱硫

 

 

 

为贯彻落实“节能减排”这一战略决策,公司积极探索燃煤锅炉烟气的脱硫技术,寻求先进实用的脱硫工艺,于2010年对工业锅炉进行了脱硫改造,经过两个供暖期的运行考核,效果良好,达到了预期目的,实现年减排二氧化硫350余吨。

1、改造前锅炉房烟气处理状况

公司现拥有3台燃煤蒸汽锅炉,每台锅炉单独设一台麻石水膜除尘器,燃煤产生的烟气通过鼓、引风系统,流经麻石除尘塔,进行水膜除尘后,在流经烟道进入烟囱,然后高空排放。受到当时条件制约,没有脱硫设施对烟气进行处理。

2、改造方案论证分析

受到现场条件、新建设施与原有设施的衔接、技术标准要求的实现代等问题,大多烟气脱硫工程为改造工程,即:在原有的工业锅炉烟气排放的基础上改扩建。因此脱硫改造必须立足实际、合理选择、优化方案,确保建成系统稳定、可靠运行。

因此,公司在方案选择时的主要指导思想是:一、脱硫工艺先进;二、原材料运输方便、价格便宜;三、设备布置紧密,符合现场实际情况;四、脱硫设备运行可靠;五、与原有设备连接可靠;六、烟气排放符合环保要求。

按照相关部门推荐的石灰法、钠钙双碱法、氧化镁法、石灰石法四种工艺法,在充分考虑当地可用的各种脱硫剂资源、运输条件后首先排除了氧化镁法,采用以石灰、消石灰、烧碱为脱硫剂的脱硫工艺。

通过实例考察,钠钙双碱法技术上成熟、占地面积大,投资运行费用高、管道容易堵塞、须对两种脱硫剂比例严格控制,控制要求高、难度大,运行不可靠;所以选择了,技术成熟、效率高、运行稳定,投资省、运行费用较低的石灰法工艺。

石灰法工艺脱硫机理如下:

烟气中的SO2先溶解于吸收液中,然后离解成H+和HSO3-:

SO2g)←→ SO2aq)                            

SO2aq+H2O(l) ←→H++HSO3-←→2 H++ SO32

石灰的溶解度是十分低的。其溶解反应式为:

CaO+H2O←→ Ca(OH)2

Ca(OH)2s)←→Ca(OH)2aq

Ca(OH)2aq)←→Ca2++2OH-                       

在溶液中,SO32-和HSO3-与部分溶解的石灰反应:

SO32-+Ca2+←→CaSO3s

SO2aq+CaSO3aq+H2Ol)→Ca(HSO3)2

氧化反应:

通入吸收塔塔釜内的氧气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙:

2HSO3+ O2 2SO42+ 2H+

石膏形成:

Ca2+ + SO42- + 2H2O CaSO4 ·2H2O

3、工艺流程及设备布置

    脱硫系统主要由脱硫浆液制造设备、输送设备、引风设备、置换设备、控制系统等组成。基于现场实际环境限制仅能按照两炉一塔和一炉一塔布置。通过对现场有限场地的尺寸度量,按照工艺先进、运行可靠和经济合理的原则,为了更大限度的实现设备布置紧凑、减小一次性投资和系统维护方便。

塔内布置了至少三层的脱硫剂雾化设备(雾化喷头),结合二氧化硫浓度进行调节。燃煤产生的烟气通过除尘加压进入脱硫塔,塔内置换设备将雾化的脱硫剂与烟气进行化学反应,充分吸收烟气中的二氧化硫,然后进入除雾环节,净化雾气,最后排放。

脱硫剂雾化后从上至下落入塔底。塔底设置脉冲设备进行搅拌防止脱硫剂沉淀。如脱硫剂中的硫酸钙的含量超过设置值,脱硫剂将被排放至沉淀池。如果没有达到设置值,在被加入新的脱硫剂后循环利用。

脱硫剂的制造是由存储、输送、震动、称量等设备组成。首先将采购的石灰粉进行仓罐式存储,制作脱硫剂时必须经过称重器,按照一定比例和水进行充分的搅拌。

全部设备实现自动控制,为脱硫系统提供稳定的,符合要求浓度的脱硫浆液,然后经过浆液泵运送至送至脱硫塔内,确保整个系统运行复合工艺要求。

采用成熟、可靠、完善的PLC+上位机系统控制方案,全部脱硫相关设备的工艺参数的调整、记录,以及备的启停顺序和运行监控,更大限度的实现了计算机自动管理和控制。

4、引风机与烟道改造

脱硫系统的阻力增加及系统的漏风损失,导致原有整个系统锅炉烟风系统引风机阻力及流量增加,需要对原引风机扩容更换。由于增加了脱硫塔,原引风机与烟囱之间的砖砌公共水平烟道已不能使用,对从引风机出口至脱硫塔至烟囱的连接烟相应进行计算更换,考虑到烟气带水给钢制烟道的腐蚀采用了玻璃鳞片防腐。

5、脱硫系统运行效果

运行两年来,由市监测站对在线检测系统进行测试,烟尘和二氧化硫排放浓度、处理效率均达到市环境保护局相关要求。

6、脱硫运行注意事项

6.1系统结垢堵塞的预防与控制

系统结垢是湿法脱硫过程中一个普遍存在、很难解决的问题,只能从设备、工艺和运行管理三方面控制和预防。

在脱硫塔内部构造方面,为了减少脱硫剂在塔内的沉积,应该围绕减少运行阻力,优化设备布置,采用新型材料和雾化工艺例如:碳化硅喷嘴等,降低运行费用;    

在脱硫剂运送的管路方面,可采取极少直角弯头数量,缩短管道距离,减少脱硫剂沉淀。塔内也可使用多种手段降低脱硫剂内含有的钙及酸根离子的含量,从而减少管道堵塞故障的发生。

在脱硫系统不运行的时间里,合理安排检修计划,排放和冲洗相关设施和管道,使脱硫剂不至于沉淀而发生堆积现象。

6.2 系统腐蚀的预防与控制

由于脱硫剂本身具有较强的腐蚀性,因此我们在材料的选取必须重视以下几个方面:1、性能可靠、耐腐蚀性较好;2、部分重点部位应进行防腐处理,例如喷砂等;3、在出口设置耐高温材料;4、内壁加厚耐磨层、防腐层,保护塔身。

雾化后的烟气含有大量的水分,因此在脱硫塔上方因增强除雾能力,使用折板等除雾设施,通过多级除雾,减少烟气内的水汽,减少对各类设备的腐蚀(出口雾滴浓度∠75mg/m3),同时积水的地方设置排水导流装置。

脱硫过程不尽尽是简单的酸碱中和化学反应问题,它即是一项涉及多个学科的工业技术,其中包含到热力、化学、机械、自控等学科。又是一个系统性的工程,涉及设备运行、工艺流程、在线监测、环保管理等内容。因此,选用脱硫工艺系统要采用科学求实的态度,树立系统的观念,运用价值工程原理,综合评判各种技术、工艺的性能价格比,符合投资和运行成本要求,采用符合实际需要的脱硫方案,实现本单位烟气排放符合环保标准。