傳統(tǒng)煙氣脫硫除塵系統(tǒng)的研究與改進

高承隆 葛 挺 吳 海

（甘肅平安節(jié)能環(huán)保有限責(zé)任公司 甘肅蘭州 730046）

引言

環(huán)境保護已成為我國社會發(fā)展的基本國策，其中，大氣環(huán)境的保護則是環(huán)境保護的重中之重。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著變化，例如，風(fēng)電及太陽能大量替代火電；燃氣代替燃煤；液化氣及電能代替汽油等。然而，在西北地區(qū)，絕大部分區(qū)域的冬季供暖仍然以燃煤鍋爐為主，因此，冬季燃煤鍋爐的煙氣污染困擾著大部分西北區(qū)的市、縣區(qū)域，特別是其中的顆粒物及SO2。

以甘肅地區(qū)為例，2015 年，甘肅某節(jié)能環(huán)保企業(yè)通過半年時間對甘肅100 個市縣地區(qū)進行了“供熱公司燃煤鍋爐污染物治理情況”摸底工作。其中，僅有5%的供熱站擁有完善的脫硫除塵設(shè)施，所有供熱站均沒有脫硝設(shè)施。

甘肅某節(jié)能環(huán)保企業(yè)在煙氣除塵脫硫設(shè)計、施工、運行過程中，通過不斷地研究與創(chuàng)新，對脫硫除塵系統(tǒng)進行了改進與完善，降低了成本、提高了效率。本文著重論述其對煙氣除塵脫硫系統(tǒng)的改進與研究。

1 鍋爐煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展

煙氣脫硫技術(shù)種類極多，在供熱鍋爐煙氣處理中，應(yīng)用最為廣泛的是石灰-石膏法，鈉堿法次之，氧化鎂法最末。

由于2001 版的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)極為寬松，因此在2014 年新標(biāo)準(zhǔn)頒布之前，西北地區(qū)多數(shù)供熱公司只配套麻石水浴除塵器，而粉煤灰中含有部分堿性氧化物（粉煤灰主要成分如表1 所示），因此其與水的混合物具有60-80%的脫硫效率。故而麻石水浴除塵技術(shù)在顆粒物及脫硫方面是滿足 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12371-2001）的排放要求。

表1 粉煤灰原灰主要成分一覽表

然而《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB－13271－2014）頒布以后，該工藝便不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)了，因此，部分供熱公司通過在循環(huán)水中加入燒堿進行高效脫硫，但是粘結(jié)麻石的膠泥易被腐蝕而漏水，另外，麻石除塵器無除霧設(shè)施，因此易造成水汽大量隨煙氣外排而對煙囪造成損傷。

本文根據(jù)對甘肅某節(jié)能環(huán)保企業(yè)在實際工程及運營中發(fā)現(xiàn)的相關(guān)問題，提出了改進方法并對其進行論述。

2 脫硫除塵系統(tǒng)改進

2.1 脫硫塔改進

甘肅某節(jié)能環(huán)保企業(yè)通過現(xiàn)場運行試驗及研究，開發(fā)出了“高效內(nèi)置式外循環(huán)脫硫塔”，首先，該塔改變了進口煙道的結(jié)構(gòu)，并在其垂直方向設(shè)置一組噴淋層，其次，在將噴淋區(qū)與塔釜分開，漿液攪拌器改為頂進式，循環(huán)漿液通過管道進入塔釜，最后，塔釜變徑處理。通過上述改進，脫硫塔具有以下幾方面的優(yōu)點：

（1）進口煙道噴淋層可對煙氣加以冷卻，避免防腐層因煙溫過高而損壞；

（2）進口噴淋層對進塔煙氣中的顆粒物及SO2進行預(yù)處理，可相應(yīng)降低塔內(nèi)噴淋層的覆蓋率，也可降低能耗（主要是循環(huán)泵電耗）；

（3）由于煙速降低，塔內(nèi)噴淋漿液的量減少，因此除霧器堵塞現(xiàn)象減輕，其沖洗間隔時間可相應(yīng)增加至120min，如此就節(jié)約了大量的用水；

（4）較低的煙氣流速使脫硫塔內(nèi)煙氣流態(tài)更加穩(wěn)定，也增加了煙氣停留時間，可提高脫硫效率；

（5）塔釜攪拌器由3 臺側(cè)進式變?yōu)? 臺頂進式，避免了攪拌器漏漿現(xiàn)象的發(fā)生；另外降低了設(shè)備成本。

為了便于分析比較，現(xiàn)以單臺29MW 燃煤熱水鍋爐的石灰－石膏法脫硫工藝為例，分析比較傳統(tǒng)脫硫塔與“高效內(nèi)置式外循環(huán)脫硫塔”的能耗情況。工藝設(shè)計條件及能耗及投資對比分析如表2 所示。

表2 能耗及投資對比分析

綜上所述，“高效內(nèi)置式外循環(huán)脫硫塔”一個供暖季（5 個月）可節(jié)約用水1080m3，節(jié)約用電3.6 萬度，其設(shè)備投資成本也小幅度降低，因此，該種脫硫塔對節(jié)能降耗方面具有重大意義，在經(jīng)濟相對落后的西北地區(qū)具有極好的適用性。

2.2 出灰系統(tǒng)改進

甘肅某節(jié)能環(huán)保企業(yè)結(jié)合實際情況，開發(fā)了“對螺旋噴霧半濕法自動出灰系統(tǒng)”，該系統(tǒng)的的主要原理是在煙塵顆粒出灰過程中進行自動化噴霧，使灰塵處于半濕狀態(tài)排出，即可滿足無二次揚塵，也對節(jié)水、節(jié)電等方面具有重要意義。該系統(tǒng)完全實現(xiàn)自動化控制，無需現(xiàn)場操作。其系統(tǒng)組成包括儲灰系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

“對螺旋噴霧半濕法自動出灰系統(tǒng)”的星型下料器、對螺旋輸送機、刮板輸灰機需有時間間隔，即先啟動刮板輸灰機，10-30s 后啟動對螺旋輸送機，10-30s 后再啟動星型下料器，加濕用水可接自來水，通過電動調(diào)節(jié)閥及手動球閥控制水量。為了便于比較分析，現(xiàn)以擁有4 臺29MW 鍋爐的供熱公司為例，對三種出灰方式進行比較，結(jié)果如表3 所示。

表3 不同出灰方式比較

結(jié)語

鍋爐除塵脫硫技術(shù)是立足于我國環(huán)境污染現(xiàn)狀下，亟需大力發(fā)展的技術(shù)，是改善我國環(huán)境污染問題的重要舉措。甘肅某節(jié)能環(huán)保企業(yè)以發(fā)現(xiàn)問題并解決問題作為始發(fā)點，立足于西部，凈化城市污染，通過不斷的努力與嘗試對于脫硫除塵系統(tǒng)不斷進行改進，對整套系統(tǒng)中煙道、噴淋、出灰等環(huán)節(jié)進行了研究，其中部分已經(jīng)在工程上得以應(yīng)用，運行結(jié)果顯示企業(yè)改進的脫硫除塵系統(tǒng)在降低建設(shè)成本及運行費用上具有顯著優(yōu)勢，在甘肅等西北較為落后地區(qū)具有廣泛的適用性，部分研究尚在試驗階段。但是整套系統(tǒng)中仍有一些問題需要改進，仍需我們篤篤前行，仍需改進和研究的地方有：（1）煙道預(yù)除塵脫硫的循環(huán)漿液量確定及其對噴淋層液氣比的影響；（2）預(yù)除塵脫硫阻力的影響及最佳噴嘴的形式；（3）最佳pH 值、SO2濃度與加堿量關(guān)系的確定。