浅谈锅炉烟气脱硫技术

唐忠诚

贵州中水能源股份有限公司野马寨发电厂，贵州 六盘水 553009

随着目前我国在环保方面力度的加强，各种大气污染物的排放有了更为严格的要求。在锅炉烟气排放方面，SO2、NOx 以及灰尘是重点控制的指标。其中，NOx 以及灰尘可以通过控制燃烧与设置烟气除尘器解决，而SO2则必须通过实施烟气脱硫来解决。近几年新筹建的一些大型石化、煤化工企业为提高经济效益，建设自备电站、采用热电联产逐渐增多。因此，燃煤锅炉的使用越来越普遍，烟气脱硫越来越引起人们的重视。

国内烟气脱硫目前主要应用在电力行业，其方法主要为石灰法、氨法和循环流化床脱硫。石灰法脱硫是采用石灰石与烟气中的硫反应生成CaSO4，具体分为干式、半干式和湿式。目前，电力系统发电锅炉多为大型机组，以煤粉炉为主，其采用的脱硫方法以湿式石灰法脱硫为主，约占烟气脱硫装置总数的80% 左右。湿式石灰法脱硫，脱硫效率高于干式和半干式，可达到90%，但投资也高于后两种。它的产品为石膏，如石灰石纯度高，则石膏质量较好，可用作建筑原料、生产石膏板等。对于较小规模的机组，可以采用半干式石灰法脱硫，这种脱硫方法投资少、节水。效率可达到80%以上。氨法脱硫有湿式洗涤法和电子束法。湿式洗涤法是将烟气用氨水洗涤达到脱硫目的。烟气用氨水进行二级洗涤后其SO2浓度可降至约200ppm ，并可获得浓度约40%的硫酸氨，经真空浓缩和造粒，可生成硫酸氨，作为农用化肥出售。电子束法是由日本荏原公司开发，其原理为烟气经电子束照射后生成的自由基使SO2与NOx氧化，氧化产物与自由基反应或与水反应，生成硫酸和硝酸。再与事先注入的氨中和，生成硫铵与硝铵作为化肥出售。荏原公司与四川电管局合作在成都热电厂建设了示范项目。另外目前还有一种较新型的脱硫方法称为活性焦干法脱硫，这种技术最早由德国和日本开发，其原理为烟气中的SO2、O2和H2O在活性焦的催化作用下反应生成H2SO4并吸附在活性焦表面，吸附饱和后的活性焦进入再生床进行加热再生，使得H2SO4分解为浓度20%～50% (可调) 的SO2气体，然后通过其它工艺制成硫酸氨化肥。

循环流化床锅炉脱硫是近几年来国内较广泛应用的一种脱硫技术，是目前电力行业中、小容量发电锅炉的首选炉型之一。其特点是：

1）燃料适应性广，几乎可以燃用各种优、劣质燃料；

2）燃烧效率高，对无烟煤可达97%，对其它煤种可达98%～99.15%；

3）脱硫效率高。脱硫效率可达85%～90%；

4）两段低温燃烧，NOX排放量小。(< 100～200ppm )；

5）负荷调节范围大，其负荷调节范围为25%～100%。

循环流化床锅炉虽然有以上种种优点，但在生产运行中，也出现一些问题，主要有以下2点：

1）水冷壁磨损、爆管。磨损点主要在炉膛密相区（炉膛下部，物料密度大的部位）和稀相区的交界处，虽然水冷壁外敷有耐磨浇筑料，但由于此处往往发生涡流，加剧了对水冷壁的磨损；

2）冷渣器易堵塞、损坏。冷渣器的型式主要有两种，水冷螺旋式和分仓式气体箱式冷器。水冷螺旋冷却效果好，占地小，但转动机械工作条件差，磨损严重，容易损坏。分仓式气体箱式无转动件，寿命长。但采用空气作冷却剂，容易造成冷渣器内部二次燃烧、结焦引起堵塞。以上问题均有可能引起锅炉停炉。根据调查，目前循环流化床锅炉的连续运行时间基本为几个月时间。而在石化企业，装置检修周期至少为1 年，有些企业甚至达到2～3年。因此，选用循环流化床锅炉作为企业的动力锅炉时，要充分考虑到供汽的可靠性。

在循环流化床锅炉房的设计中，设计人员应注意以下问题：

1）锅炉选型。锅炉的好坏直接关系到装置运行周期，脱硫效果等。一般来说锅炉的性能是由锅炉制造厂负责，但设计人员在选型时应注意以下几点：（1）锅炉燃烧性能要好，锅炉效率应大于90%。（2）锅炉负荷调节性能好，控制简单。（3）锅炉防磨措施可靠。（4）分离器应运行可靠，要避免分离器内结焦。（5）冷渣器安全可靠，操作简单。

2）输煤系统。循环流化床锅炉采用颗粒状原煤，要求煤的颗粒一般在8mm 以下，对煤的颗粒分级也有要求。相比于煤粉炉，循环流化床锅炉减少了磨煤设备，增加了破碎设备。原煤破碎一般采用两级，一级粗碎，一级细碎。细碎机一般采用进口设备。

3）石灰石系统。循环流化床锅炉采用石灰石作为脱硫剂，石灰石耗量可根据脱硫效率和钙硫比计算出。脱硫效率一般取85%～90% ，钙硫比由制造厂确定，不同的制造厂家钙硫比有所不同，一般为210～215 左右。石灰石颗粒度一般要求在118mm 以下。石灰石粉的制备，根据条件可自己制备，也可购买成品。但自己制备对周围环境影响较大，因此一般采用购买成品。

4）灰渣系统。循环流化床锅炉灰渣比例与煤中灰分、锅炉炉型和循环倍率等因素有关。一般在70%：30%～40%：60%范围内变化。循环流化床锅炉灰渣成分含钙含量较高。遇水会降低活性，不利于综合利用，因此一般飞灰采用气力运输。底渣采用气力或机械运输。

循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术，因其燃烧效率高、煤种适应性强、氮氧化物低等优点已成为新型燃烧技术，但在电站锅炉投入运行较少、单机容量较小，循环流化床锅炉脱硫有较多的技术难题需解决，需要国家这方面加大研究力度和政策扶持，不断提高设备的可靠性，从而提高脱硫效果，相信不久的将来，循环流行化床锅炉脱硫技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域将得到广泛应用，将为我国节能减排事业做出巨大贡献。