小吨位燃煤锅炉脱硫除尘技术的研究与应用

文 _ 杨德志 甘肃华亭煤业集团有限责任公司

1 现有燃煤锅炉脱硫除尘改造工艺

随着《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014的颁布实施，各地对燃煤锅炉进行不同程度的技术改造。从事锅炉技术改造的科研院所、环保企业也提出了多项小吨位燃煤锅炉提升改造技术。目前，我国比较成功的燃煤锅炉技术改造主要有湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫三种，其工艺和技术特点见表1。

表1 各类烟气脱硫技术特点及典型工艺

1.1 湿法脱硫除尘

湿法脱硫除尘技术中应用较多的是湿式双旋脱硫除尘。该技术主要是利用除尘液易于与硫化物和粉尘反应，完成烟气的脱硫除尘处理。通常湿法脱硫除尘技术主要有以下步骤：①加热。烟气脱硫首先需要加热处理，烟尘加热的工具是引风机。②引流。加热后的烟气向上运动至除尘器的上部，通过旋流板使烟尘可以均匀的引流到除尘筒中。③脱硫除尘。除尘筒中设有喷淋设备，喷出的液体是除尘液，经过除尘与烟气中的硫化物反应，去除烟气中的污染物质。④脱水排放。经过以上几个步骤处理的烟气已经能够达到排放标准，烟气最后经过脱水即可进行排放。

1.2 半干法脱硫除尘

半干法脱硫与湿法脱硫类似，是利用物化反应的方式达到脱硫除尘的目的。半干法脱硫主要有两部分组成：一是除尘器；二是吸附塔。随着科学技术的快速发展，半干法脱硫技术也日趋进步。在半干法脱硫技术中加入高能电子，使该技术具有更高的脱硫效率且操作简单。但该技术目前的弊端在于，在使用过程中容易造成工作人员收到过多的电磁辐射。

1.3 干法脱硫除尘

干法脱硫除尘就是在燃料燃烧过程中，在燃料煤中加入生石灰，通过生石灰与煤燃烧后产生的硫的氧化物作用，生成硫酸钙或亚硫酸钙，达到去除二氧化硫的目的。干法脱硫会因大量使用生石灰而出现烟尘浓度高的问题。

上述三种脱硫除尘工艺是目前较为常用的脱硫工艺，但这三种工艺方法都存在投资高、占地面积大、设备多、后期检修维护烦琐等方面的问题。为此，经过研究与分析，对华亭煤矿锅炉脱硫除尘提出了改造原有麻石除尘器，并加装布袋除尘器的方法，达到脱硫除尘的效果。

2 华亭煤矿锅炉脱硫除尘改造工艺

从华亭煤矿锅炉运行情况及燃料煤的成分看，华亭煤矿锅炉在改造前除尘设备为麻石水浴冲击除尘器，烟气经处理后的主要污染物排放量为：烟尘326mg/m3、二氧化硫311 mg/m3,主要污染物达不到《锅炉大气污染物排放标准》要求的排放标准。为此，对华亭煤矿锅炉脱硫除尘采取了脱硫除尘改造工艺。

脱硫工艺主要是在原有麻石水浴冲击除尘器的基础上进行改造，增加石灰石搅拌装置，达到脱硫目的，减少脱硫塔等一系列设备的使用。除尘主要采用布袋除尘器。

2.1 脱硫方案及工作原理

目前国内主要脱硫工艺采用高效雾化旋流喷淋脱硫塔与石灰法相结合的脱硫技术，去除燃烧过程中产生的二氧化硫。而华亭煤矿脱硫工艺是依附原有的麻石水浴冲击除器，在水中加入生石灰，配制成石灰乳溶液，利用石灰乳溶液与二氧化硫作用生成硫酸钙，达到去除烟气中二氧化硫的目的。反应过程如下：

脱硫系统工艺流程见图1。

图1

2.2 除尘方案及工作原理

通过对华亭煤矿煤质特性的分析可以看出，华亭煤矿燃煤锅炉所用的燃料煤灰份基本在20%左右，燃烧后烟气中粉尘浓度比较高，监测值基本在300～400mg/m3，采用湿法或静电除尘都很难达到《锅炉大气污染物排放标准》要求。华亭煤矿经分析研究后决定采用目前比较好的除尘技术——离线低压脉冲袋式除尘器。其工作方式如图2。

如图3所示，含尘烟气进入除尘器后均匀地进入到除尘器各过滤仓中。烟气中较粗重的尘粒在自重、离心力和阻流板的共同作用下降至灰斗内，经除尘器下部的输灰装置排出。而较细粉尘则继续上行，被吸附在滤袋的外表面上，经滤袋的粉尘层达到一定厚度，设备阻力增加到设定值时，由脉冲控制仪发出信号，打开脉冲电磁阀，气包中的压缩空气经脉冲电磁阀、喷管、喷嘴、文氏管向滤袋作瞬间的高速喷射，并鼓胀滤袋，使滤袋外表面的粉尘层破碎脱落后落入灰斗，然后再恢复过滤。

图3

3 效益分析

华亭煤矿燃煤锅炉脱硫除尘改造取得了良好的环保效益、经济效益和社会效益。首先，锅炉烟气排放达到了《锅炉大气污染物排放标准》要求，烟尘从改造前的326mg/m3降低到30.4mg/m3；二氧化硫从改造前的311mg/m3降低到108.2mg/m3。年削减烟尘18958kg，削减二氧化硫13006kg。其次，从经济效益看，利用原有的麻石除尘器进行脱硫改造，减少了脱硫塔、浆液灌、循环池等构筑物，降低工程投资92.34万元。同时通过改进脱硫技术，减少了机电设备的使用量，降低了运行过程中的电力消耗，年节约电量98700.54kWh，节约电费约10万元。从社会效益看，锅炉脱硫除尘系统经改造后，污染物排放量大大减少，改善了矿区的环境质量。

4 结论

从华亭煤矿燃煤锅炉的提标改造分析，在原有湿法除尘器的基础上，对小吨位锅炉进行脱硫除尘技术改造是可行的。烟气经处理后能够达到《锅炉大气污染物排放标准》的要求。同时，通过在原有麻石除尘器基础上进行改进，减少了大量脱硫设备，既节省了工程建设投资，又给后期的运行维护提供了极大的方便。华亭煤矿脱硫除尘技术的研究与应用，为国内燃煤锅炉脱硫除尘改造提供一定的借鉴作用，尤其是对在用的2.8～14MW燃煤锅炉更具有推广使用价值。

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