优化循环流化床锅炉烟气脱硫运行研究

刘俊杰

(阳煤集团寿阳化工有限责任公司，山西 寿阳 045400)

引 言

目前我国对环境保护工作重视程度越来越高，因此治理电厂SO2污染问题已经提上日程。但是从整体来看，目前多数SO2治理工艺是针对大型火力发电厂设计的，由于大型火电站的处理工艺需要的成本较大，并不适合小型火电站使用。本文根据循环流化床锅炉烟气脱硫的实际情况，设计应用了炉内喷钙 + 炉后简易石膏法脱硫的组合工艺，可以有效地提高脱硫的效率。

1 循环流化床锅炉烟气脱硫系统

德国在20世纪20年代初期发明了循环流化床的方法，通过该技术，第一次将化工处理硫化物的方式应用到了现代的工业生产中，在后续的发展之中，这种脱硫方式又应用在锅炉燃烧行业中。通过锅炉里的双层循环系统，循环流化床可以让没有充分燃烧的燃料再次燃烧，提高煤炭的使用效率。由于循环流化床系统在实际应用过程中具有较多优势，因此广泛应用于工业领域中(图1)。

目前为了更大程度上提高脱硫效率，研究者在循环流化床锅炉技术中加入了炉内喷钙技术，并且其中产生的静电具有除尘效果。在循环流化床锅炉中，采用炉内喷钙技术的具体操作方法是在锅炉的壁膛内1 000 ℃的位置进行脱硫剂的喷射，这样处理后的烟气脱硫效果会更好，直接提高了运行效率，并且克服了传统湿法脱硫的缺点。目前，在锅炉中使用静电技术进行除尘，可以有效地将灰尘从烟气中脱离出来，促使烟气的粉尘含量下降[1-3]。

图1 循环流化床锅炉系统

诸多化工企业在循环流化床中进行烟气脱硫，普遍采用湿法脱硫的工艺，这种工艺主要是为了降低脱硫过程中的水分含量，根据水分的不同，可将脱硫的过程进行分类，即干法、半干法和湿法三种类型。

在工业生产的过程中，烟气湿法脱硫工艺的主要流程是进行准备工作、吸收二氧化硫然后再进行沸水处理，具体来说，是将石灰粉运输到工作现场，然后再将空气压缩机中的石灰粉送至乳化池，并加入适当的水，制成石灰乳，在最后进行脱硫的处理，这样就完成了一整套完整的湿法脱硫工艺[4]。

烟气脱硫的过程中会产生石膏，它是在浆液中结晶形成的。生成的石膏需要进行专门的处理，首先进行脱水工作，然后再进行专门的沉淀，最后进入到废水处理工作中。

2 优化循环流化床锅炉烟气脱硫的工艺

2.1 工艺流程

消石灰是循环流化床进行脱硫工艺的吸收剂，通过化学反应可以使得SO2与吸收剂形成逆行反应，达到脱硫的目的。通过延长接触的时间，可以提高烟气脱硫的效率，最终提高吸收剂的使用效率，循环烟气流化床工艺流程如图2所示。

由于除尘器收集好后的烟尘会在脱硫处理之后，被通道运输到装置之中，这时烟气装置开始加速。吸收剂和工艺水被加入到脱硫塔的底部，工艺水的温度随之下降，高速下降的烟气可以进行更高程度的雾化过程，使烟气和吸收剂的混合量增加，促使固体颗粒的生成，提高脱硫的工作效率。另外，大部分的固体颗粒可以进行多次循环，然后继续反应，净化后的烟气可以从烟囱排出[5]。

1-生石灰仓;2-螺旋给料器;3-消化器;4-消石灰仓;5-消石灰仓泵;6-高压水泵;7-脱硫灰中间仓;8-终产物仓泵;9-脱硫塔;10-布袋除尘器;11-船型料仓;12-终产物仓;13-增压风机;14-烟囱;15-工艺水箱;16-水泵

2.2 技术难点

1) 吸收液中亚硫酸铵浓度的控制。

吸收液中的(NH4)2SO3会被烟气中的氧吸收，其中部分氧气会被转化为(NH4)2SO4，因为吸收液对SO2吸收的影响较高，吸收液氧化的程度越高，吸收SO2的能力则越低。为了保证吸收液具有足够的吸收能力，因此要控制吸收溶液的亚硫酸铵含量，由于亚硫酸铵不可全部被氧化，所以要设置专门的氧化系统来保证亚硫酸铵容量的稳定。

2) 脱硫后的烟气中氨逃逸得控制。

常温下氨的质量比空气轻，容易挥发，这种现象被称为“氨的逃逸”。“氨的逃逸”对脱硫系统有着多重危害，如逸出的氨气会形成污染；氨气与空气混合之后，会有爆炸的可能性；氨是碱性物质，对于设备和材料等都具有严重的腐蚀作用。

通过研究氨气的逸出，控制吸收液的浓度、温度、氧化率等条件可以解决氨气的逸出。

对于脱硫后解决氨气逃逸的重点在于：第一，选择合适的加氨方式；第二，对于吸收液的硫铵比要进行合理的控制；第三，控制氧化率；第四，合理控制吸收液的浓度；第五，脱硫塔顶部设置除雾装置；第六，在各个需要的部位设置封水层[6]。

2.3 可行性

有两种脱硫的方案可以选择，一种是用石灰石和其他的脱硫剂进行组合，并不外接其他的设备，这种方式可以有效提高脱硫效率，并且也是一种比较经济的方式。另一种是采用普通燃煤机组的脱硫方式，其具体操作过程是将脱硫设备架设在烟道后部并进行脱硫。

如果不采取外接设备，针对于现有锅炉设备进行讨论，在不改变原来机组的环境下，可以采取一些措施改变脱硫效率。石灰石与其他的脱硫剂组合方式，有两种方式：一是将高铝水泥制成脱硫剂，将原料按照合理的比例进行调制，得到水硬性凝胶物质，这种物质的主要成分是硅酸钙；二是CaO和石灰石组合在一起可以提高脱硫效率，通过研究可以知道，钙硫的比例在1.5～2.5这个范围内，脱硫效率能够达到最大，在比例继续增大后，脱硫的效率不会再继续增加。

3 结论

目前工业领域内需要洁净燃烧的系统，通过循环流化床的脱硫方式可以达到较好的效果。传统湿法脱硫方法产生的工业废水对环境会产生一定破坏，因此要结合生产现场实际情况，选择适宜的脱硫技术并付诸实施，使得锅炉烟气中污染排放量进一步减少，从而有利于创建资源节约型、环境友好型企业。