淺析CFB鍋爐控制SO2排放方法

韓攀君

摘 要： 本文主要介紹了爐內(nèi)噴鈣及尾部煙氣半干法脫硫工藝及影響爐內(nèi)爐外脫硫效率的因素，對CFB鍋爐如何降低煙氣中SO2排放濃度進行了探討。

關(guān)鍵詞： SO2排放；半干法脫硫；床溫；石灰石

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.008

為達到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，我公司經(jīng)過多次商討調(diào)研學(xué)習(xí)，最終選擇福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的半干法脫硫除塵一體化工藝系統(tǒng)與我廠發(fā)電機組配合使用，確保SO2排放達標(biāo)。

1 爐內(nèi)爐外脫硫工藝介紹

爐內(nèi)脫硫主要是石灰石通過給料口送入爐膛，在床溫超過其然燒溫度時，發(fā)生煅燒分解反應(yīng)方程式為：CaCO3=CaO+CO2，吸收SO2反應(yīng)方程：CaO+SO2+1/2O2=CaSO4這樣使SO2在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后變成CaSO4，對SO2起到固化作用，達到脫硫效果。

尾部煙氣半干法脫硫工藝由吸收塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)及排放、吸收劑的制備及供應(yīng)、工藝水以及電氣儀控系統(tǒng)等組成。鍋爐引風(fēng)機出口的130℃-150℃左右原煙氣由脫硫引風(fēng)機引入吸收塔底部，在吸收塔的進口段，高溫?zé)煔馀c加入的吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進行初步的脫硫反應(yīng)，煙氣通過吸收塔底的文丘里管加速，進入脫硫塔床體，在脫硫塔內(nèi)煙氣中SO2與脫硫劑充分反應(yīng)完成的主要化學(xué)反應(yīng)式：

SO2+Ca（OH）2 =CaSO3·1/2H2O+1/2H2O，

CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O=CaSO4·2H2O

SO3+Ca（OH）2= CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

2 影響脫硫因素

2.1 爐內(nèi)影響脫硫效率的因素

爐內(nèi)脫硫效率受很多因素的影響，主要因素有燃料和石灰石的粒徑、鍋爐運行的床溫、Ca/S摩爾比、石灰石輸送系統(tǒng)等，下面就這些主要因素進行分析。

2.1.1 燃料和石灰石的粒徑

我廠CFB鍋爐對燃料粒度的要求≯9mm，對石灰石粒度的要求≯1.5mm，粒度過大石灰石與高SO2濃度煙氣接觸時間、接觸比表面積較小，導(dǎo)致大部分石灰石未充分參與脫硫便從排渣口排出，使石灰石的利用率降低，粒度過小石灰石粉未經(jīng)分離器捕集、直接進入鍋爐尾部煙道形成飛灰的份額較多，而這部分細石灰石粉由于與煙氣接觸的時間短，利用率偏低。

2.1.2 鍋爐運行床溫

鍋爐運行床溫的變化直接影響脫硫反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物的分布和孔隙堵塞特性，所以床溫會影響脫硫反應(yīng)的進行和脫硫劑的利用率。 脫硫反應(yīng)的速度開始隨床溫的升高而升高，820℃-870℃時達到最佳脫硫溫度，而后隨著溫度上升，反應(yīng)速度開始下降，使得脫硫效率降低。

2.1.3 Ca/S摩爾比

在流化床中，隨著Ca/S摩爾比的增大，增加了SO2與脫硫劑的接觸頻率從而增加脫硫反應(yīng)速率和脫硫效率，當(dāng)Ca/S摩爾比增大到一定程度，脫硫效率就會減弱，而隨著Ca/S摩爾比的增大灰渣量增大，鍋爐熱效率降低。因此，在保證脫硫效率的前提下盡可能的降低Ca/S摩爾比，一般經(jīng)濟Ca/S比在1.5～2.5 之間。

2.1.4 石灰石輸送系統(tǒng)

由于石灰石粉硬度高、易吸水受潮結(jié)塊、離散性大、堆積密度大等特性，石灰石輸送系統(tǒng)設(shè)計不合理或設(shè)備質(zhì)量差，在運行過程中常常會出現(xiàn)石灰石管道堵管、磨損漏粉、下粉不暢等問題而影響石灰石輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，這些問題最終導(dǎo)致CFB 鍋爐爐內(nèi)脫硫效率降低。

2.2 爐外影響半干法脫硫效率的因素

半干法脫硫工藝中煙氣溫度是控制脫硫效率的關(guān)鍵因素，SO2在水中的溶解吸收是放熱過程，介質(zhì)溫度越高，SO2的溶解度越小，吸收率越低，越不利于反應(yīng)的進行，煙氣溫度越低，SO2溶解也多，同時反應(yīng)時間越長，從理論上說越有利于提高脫硫效率。煙氣的含濕量越大，脫硫反應(yīng)效率越高，由于隨著煙氣含濕量增大，液滴干燥時間長，增加了煙氣中SO2與脫硫劑在液相離子狀態(tài)下反應(yīng)時間，但是出口煙氣濕度過大，容易引起物料粘結(jié)，嚴重時會造成脫硫塔堵塞，影響運行過程，甚至?xí)罄m(xù)設(shè)備如除塵器、引風(fēng)機及煙囪造成惡劣影響，因此根據(jù)實際情況找到最佳值。

3 運行中脫硫效率的優(yōu)化調(diào)整

3.1 床溫控制

當(dāng)床溫低于800℃時，石灰石煅燒生成CaO的速度減慢，減少了可供反應(yīng)的比表面積，脫硫效率下降，床溫低于750℃時，脫硫反應(yīng)幾乎停止。當(dāng)床溫高于870℃時，CaO晶體會逐漸融為大晶體，降低CaO比表面積，影響脫硫效率。床溫越高，浪費的石灰石粉越多。因此運行中鍋爐床溫控制在800℃-900℃時，才能保證鍋爐較高的燃燒效率。

機組啟動初期就要及時將爐外脫硫系統(tǒng)投入運行，這樣在鍋爐點火后，當(dāng)床溫低于800℃時，爐內(nèi)脫硫無法進行時，可以在脫硫島內(nèi)及時投入脫硫吸收劑，使SO2排放達標(biāo)，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至800℃時逐漸將爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)投入運行，而逐漸降低脫硫島內(nèi)脫硫劑的使用，爐內(nèi)爐外脫硫相互配合，確保SO2?達標(biāo)排放。

3.2 石灰石品質(zhì)控制

在采購環(huán)節(jié)允許的情況下盡量提高石灰石粉的純度、降低含水量。石灰石粉顆粒要按鍋爐廠提供的粉粒級配要求執(zhí)行，最大限度的根據(jù)負荷情況、床內(nèi)流化速度，循環(huán)倍率、床壓、床層情況，風(fēng)量配比情況，及時有效調(diào)整石灰石粉極配比例，以期達到最大利用率。

3.3 脫硫塔床層壓降的控制

吸收塔床層壓降可以有效反映吸收塔內(nèi)的固體顆粒量，壓降越大，床層顆粒越多。運行中合理調(diào)節(jié)好吸收塔入口風(fēng)量、脫硫引風(fēng)機靜葉開度、煙氣再循環(huán)風(fēng)擋開度、吸收劑的投入量等參數(shù)，將吸收塔壓降控制在1.0kpa-1.2kpa之間，延長煙氣在吸收塔內(nèi)反應(yīng)時間，提高脫硫效率，減少吸收劑的投入量。

3.4 脫硫島出口煙氣溫度的控制

脫硫島出口煙氣溫度直接影響爐后脫硫效率，同時也影響脫硫后系統(tǒng)設(shè)備腐蝕程度的重要因素之一。為了既能保證脫硫效率，又能對脫硫系統(tǒng)設(shè)備減少腐蝕，運行中通過調(diào)節(jié)噴水量把煙氣溫度控制在70℃-75℃左右，這個吸收溫度大約高于煙氣露點溫度15℃-20 ℃，保證最佳的脫硫效果。

4 調(diào)整效果

我廠生產(chǎn)技術(shù)人員經(jīng)過長期摸索總結(jié)在爐內(nèi)脫硫后SO2排放濃度低于600 mg/Nm?時，爐外脫硫系統(tǒng)只需建立脫硫床層、噴水即可，無需投入脫硫劑，便可將SO2排放濃度降到100 mg/Nm?以下，節(jié)省大量脫硫劑。當(dāng)爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)不能滿足脫硫排放要求時，將脫硫島床壓控制在1.0kpa-1.2kpa之間，脫硫塔出口溫度維持在70℃-75℃，適當(dāng)加入脫硫劑以保證SO2排放指標(biāo)控制在50 mg/Nm?-80 mg/Nm???之間，減少不必要的浪費，取得了較大的經(jīng)濟效益。