集中供熱工程鍋爐煙氣處理工藝

1、集中供熱工程鍋爐煙氣處理工藝1.1 脫硫系統(tǒng)工藝選擇（1）現(xiàn)有典型脫硫工藝簡(jiǎn)介隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及環(huán)?？萍嫉倪M(jìn)步，近些年有關(guān)方面對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣進(jìn)行脫硫處理的技術(shù)工藝進(jìn)行了充分研究與實(shí)踐，常用的集中脫硫工藝介紹如下：爐內(nèi)石灰石脫硫工藝由于循環(huán)流化床鍋爐具有較高的燃燒效率（即使在部分負(fù)荷時(shí)也能達(dá)到98%以上的燃燒效率）和很好的燃料適應(yīng)性， 可方便地在燃料中摻入石灰石、白云石粉末等脫硫劑，達(dá)到 控制SQ生成的目的，故可采用在循環(huán)流化床鍋爐摻石灰石 粉的方法脫硫，脫硫效率可達(dá)到 80%左右。石灰石一石膏（濕法）脫硫工藝石灰石一石膏（濕法）脫硫工藝采用價(jià)廉易得的石灰石 作為脫硫吸收劑。石灰石經(jīng)破

2、碎、磨細(xì)成粉狀，與水混合攪 拌制成吸收漿液；在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合， 煙氣中的SQ與漿液中的CaCO以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng)加熱器加熱升溫后排入煙囪，脫硫 石膏漿經(jīng)脫水后回收。由于吸收漿的循環(huán)利用，吸收劑的利 用率高。該工藝適用于任何含硫量煤種的煙氣脫硫，脫硫效 率可達(dá)95%以上（火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范一一石灰石 /石灰石膏法（HJ/T 119-2005 ）規(guī)定的實(shí)施原則是“煙 氣脫硫裝置的脫硫效率一般應(yīng)不小于95%,主體設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命不低于30年，裝置的可用率應(yīng)保證在95%以上”）。該工藝在世界上技

3、術(shù)應(yīng)用最為成熟、廣泛。而我國(guó)重慶 珞璜電廠首次引進(jìn)了日本三菱公司的石灰石一石膏（濕法） 脫硫工藝，與2X 360MW燃煤機(jī)組相配套。燃煤含硫量4.02%, 脫硫裝置入口煙氣 SQ濃度約為3500ppm,設(shè)計(jì)脫硫效率大于 95%該廠二期工程 2X 360MW燃煤機(jī)組仍采用此工藝。利用 德國(guó)政府貸款的重慶、半山和北京第一熱電廠的脫硫工程， 亦采用此工藝。噴霧干燥法脫硫工藝該工藝以石灰（乳）為脫硫吸收劑。石灰經(jīng)消化加水制 成消石灰乳，消石灰乳在吸收塔內(nèi)被霧化成細(xì)小液滴，與煙 氣中的SQ發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 CaSQ和CaSO,以脫除煙氣中 的SQ。反應(yīng)產(chǎn)物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形態(tài) 隨煙氣帶出

4、吸收塔，進(jìn)入除塵器被收集下來，除塵后的煙氣 經(jīng)煙囪排放。噴霧干燥法脫硫工藝具有技術(shù)成熟、工藝流程較簡(jiǎn)單、 系統(tǒng)可靠性高等特點(diǎn)，脫硫效率可達(dá)到85濃上，該工藝在美國(guó)及西歐一些國(guó)家應(yīng)用較為廣泛。我國(guó)四川內(nèi)江白馬電廠 在1984年和1990年分別建成一套旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫 小型試驗(yàn)裝置（處理煙氣量為3400NmVh ）和一套中型試驗(yàn)裝置（處理煙氣量 1 X 104NmVh ）。經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)考核，當(dāng)鈣硫 比為1.4時(shí)脫硫率可達(dá)到 80%以上。電子束法脫硫工藝該工藝流程由排煙預(yù)除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子 束照射和副產(chǎn)品捕集等工序所組成。鍋爐煙氣經(jīng)過除塵器粗 濾處理之后進(jìn)入冷卻塔，冷卻塔內(nèi)噴射冷卻水

5、將煙氣冷卻到 適合于脫硫、脫硝處理的溫度（約10C）,在反應(yīng)器進(jìn)口處將一定的氨氣、壓縮空氣和軟水混合噴入，冷卻后的煙氣流進(jìn)反應(yīng)器經(jīng)電子束照射，SOX和NQ在自由基作用下生成粉狀微粒(NH) 2與NHNQ的混合粉體，生成的粉體微粒一部 分沉淀到反應(yīng)器底部，其余副產(chǎn)品被除塵器所分離和捕集， 凈化后的煙氣經(jīng)煙囪向大氣排放。到目前為止，電子束法脫硫僅在日本、美國(guó)進(jìn)行過一些 小型工業(yè)試驗(yàn)，尚沒有在大型機(jī)組上應(yīng)用的業(yè)績(jī)。中日合作 進(jìn)行的電子束法脫硫工藝工業(yè)化裝置試驗(yàn)在成都熱電廠一 臺(tái)200MW機(jī)組的部分煙氣進(jìn)行， 處理煙氣量為30 x 104Nm3/h , 該裝置已投入運(yùn)行。氨法脫硫工藝該工藝是以氨水為吸

6、收劑，其副產(chǎn)品為硫酸銨化肥。鍋 爐煙氣經(jīng)煙氣換熱器冷卻至 90100 C,進(jìn)入預(yù)洗滌器除去 HCl和HF。洗滌后的煙氣經(jīng)液滴分離器除去水滴，再進(jìn)入前 置洗滌器中。氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的SQ被洗滌吸收除去。經(jīng)洗滌的煙氣排出后液滴分離器除去水滴，進(jìn) 入脫硫洗滌器中。煙氣進(jìn)一步被洗滌，經(jīng)洗滌塔頂部的除霧部除去霧滴，再經(jīng)煙氣換熱器加熱后由煙囪排放。洗滌工藝中產(chǎn)生的約30%勺硫酸銨溶液排出洗滌塔，可以送到化肥廠 進(jìn)一步加工或直接作為液體氨肥出售。氨法脫硫?qū)佥^為成熟 的脫硫工藝，在德國(guó)的一些電廠已得到廣泛應(yīng)用。如：曼海 姆電廠，處理煙氣量為15X 104Nm3/h ;卡斯魯爾電廠，處量煙氣量為3

7、0 x 104Nm3/h等。未來更好地介紹幾種脫硫工藝的不同及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本評(píng)價(jià)列表（見表 4-6 ）對(duì)各種脫硫工藝進(jìn)行比較。脫硫工藝的比較工藝方案項(xiàng)目爐內(nèi)石灰石脫硫噴霧干燥法石灰石/石膏（濕法）電子束氨法工藝成熟程度成熟成熟成熟工業(yè)試驗(yàn)成熟工藝難易程度簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜應(yīng)用業(yè)績(jī)較多較多達(dá) 80%上較少較少適用煤種適用于 中、低硫 煤適用于中、低硫煤不受含硫量限制適用于中、咼硫 煤不受含硫量限制應(yīng)用單機(jī)規(guī)模中小機(jī)組中小機(jī)組沒有限制中小機(jī)組中小機(jī)組能達(dá)到脫85%左 右10%-80%95%以上15%左 右90%以上工藝方案項(xiàng)目爐內(nèi)石灰石脫硫噴霧干燥法石灰石/石膏（濕法）電子束氨法硫率吸收劑

8、種類石灰石消石灰石灰石/石膏氨氨水高質(zhì)量石吸收劑來來源較廣灰或消石來源較廣受條件受條件源泛灰，來源泛限限制較困難廢水處理無廢水無廢水多數(shù)情況不需處理無廢水需處理Ca/S （般）>21.3-1.4低于1.1占地面積較大較小較大較大大機(jī)組負(fù)荷般般般般般工藝方案項(xiàng)目爐內(nèi)石灰石脫硫噴霧干燥法石灰石/石膏（濕法）電子束氨法影響防腐要求不需要不需要較咼較咼較咼投資低較低較咼較咼高運(yùn)行成本高較咼較低較咼高副產(chǎn)品種類脫硫渣脫硫渣石膏硫酸按/硝酸銨硫酸銨溶液用作水泥用作水泥用作水泥副產(chǎn)品種廠生產(chǎn)原廠生產(chǎn)原緩凝劑、可用作可用作類料、建筑料、建設(shè)石膏制品化肥化肥原材料等原材料等原料（2）脫硫工藝選擇對(duì)照表4-

9、4，結(jié)合工藝成熟程度、難易程度、應(yīng)用業(yè)績(jī)、脫硫效率、吸收劑來源的易取程度、投資與運(yùn)行成本等多方面進(jìn)行比選，爐內(nèi)石灰石脫硫和石灰石/石膏（濕法）脫硫工藝成熟，應(yīng)用廣泛，可作為備選脫硫處理工藝。本項(xiàng)目鍋爐選用的是鏈條爐，鏈條爐是一種層燃鍋爐，燃燒經(jīng)料斗進(jìn) 入爐排，一邊隨爐排由前向后運(yùn)動(dòng)，一邊完成燃燒過程，是 我國(guó)工業(yè)鍋爐常用爐型，尤其在供熱行業(yè)應(yīng)用廣泛，是目前 采暖供熱鍋爐的主導(dǎo)爐型。 鏈條爐具有技術(shù)成熟、 運(yùn)行可靠、 操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)。但由于本身爐體構(gòu)造 原因，不能采用爐內(nèi)脫硫方式，需在鍋爐外部尾氣處理系統(tǒng) 設(shè)脫硫裝置進(jìn)行脫硫。石灰石/石膏（濕法）脫硫工藝成熟，應(yīng)用非常廣泛， 且

10、吸收劑來源廣泛，機(jī)組負(fù)荷影響一般，脫硫運(yùn)行成本低， 脫硫副產(chǎn)品硫石膏可用作水泥緩凝劑、石膏制品原料等，用 途廣泛。脫硫效率可高達(dá) 95%左右，隨著防腐技術(shù)的成熟， 防腐問題已不構(gòu)成技術(shù)推廣的制約因素，故本評(píng)價(jià)人為設(shè)計(jì) 所推薦的采用石灰石/石膏（濕法）脫硫工藝是合適的。本 項(xiàng)目鍋爐不同于一般火電廠或熱電廠鍋爐，考慮到供熱鍋爐 運(yùn)行工況變化等因素的影響，鍋爐脫硫效率按90%核算較為實(shí)際。(3)石灰石/石膏(濕法)脫硫工藝流程隨著環(huán)境保護(hù)要求的越來越嚴(yán)格，合肥地區(qū)煙氣排放按照鍋爐房大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：煙塵排放小于200mg/Nm,二氧化硫小于 900mg/Nni。因此本方案推薦以下除塵脫硫方案

11、：圖4-1 鍋爐煙氣除塵（脫硫）工藝流程示意圖該方案對(duì)二氧化硫去除率大于90%,二級(jí)除塵綜合除塵效率大于98%。1.2 各主要系統(tǒng)1）脫硫系統(tǒng)本工程建設(shè)4X 10MW熱水鍋爐。脫硫除塵系統(tǒng)擬采用鍋爐與脫硫塔為一對(duì)一形式。共設(shè)計(jì)4臺(tái)脫硫塔。脫硫塔高18.5m，直徑4.5m，塔體為碳鋼玻璃鱗片防腐。系統(tǒng)另設(shè)計(jì) 1個(gè)脫硫循環(huán)池。脫硫段的設(shè)計(jì)盡量使煙氣壓力損失低，節(jié)省脫硫風(fēng)機(jī)的 電耗，且脫硫除塵塔內(nèi)部表面不易結(jié)垢，不存在堵塞問題。（1）脫硫塔脫硫塔分主要有均氣降溫層、XP脫硫部件、兩層噴淋布液管、兩層除霧器等主要部件均氣降溫層：在煙氣進(jìn)口上方設(shè)計(jì)了均氣降溫層，利用 特殊的噴淋工藝布置方式，無需增加導(dǎo)流

12、裝置，既能實(shí)現(xiàn)塔 內(nèi)煙氣流動(dòng)分布均勻，又能降低煙氣溫度，提高了后部脫硫 效果，該種均氣工藝已成功得到應(yīng)用。XP- 口脫硫部件：工藝中脫硫段的 XP- 型高效流化脫硫 除塵部件采用進(jìn)口 316L不銹鋼材質(zhì)制作，具有特殊的結(jié)構(gòu) 形式，它是一種很好的氣液傳質(zhì)及除塵部件。當(dāng)煙氣通過該 部件時(shí)，煙氣在板間形成超強(qiáng)流態(tài)化區(qū)域，使氣液在傳質(zhì)場(chǎng) 中高速撞擊，形成氣相、液相都分散的狀態(tài)，提供了氣液固 三相充分的接觸和混合。全塔共分多個(gè)反應(yīng)單元，為保證全 塔斷面的傳質(zhì)效果。部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有死角，部件底部不 存在干濕交接面，因而沒有形成垢的條件；同時(shí)氣流和漿液 在反應(yīng)器內(nèi)沿器壁高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)器壁及葉片有強(qiáng)烈的沖洗作

13、 用，物理性垢不可能粘附，自清潔能力強(qiáng)。同時(shí)，系統(tǒng)采用 強(qiáng)制氧化工藝，無結(jié)晶結(jié)垢，因此，全系統(tǒng)只要控制pH值在5.56.5之間，就完全可避免系統(tǒng)結(jié)垢堵塞。除霧器：脫硫塔除霧器分為上、下兩級(jí)除霧器，下面一 級(jí)為粗除霧器，上面一級(jí)為細(xì)除霧器。兩級(jí)除霧器彼此平形 布置，除霧器為波狀板結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，接觸面積大。攜帶有 液滴的煙氣首先流經(jīng)第一級(jí)粗除霧器，再流經(jīng)第二級(jí)細(xì)除霧 器，利用液滴的慣性作用原理，煙氣中的液滴碰觸擋板而留 在了擋板上，然后進(jìn)入排水系統(tǒng)，最后落入漿池內(nèi)。經(jīng)除霧 器分離的凈煙氣，液滴含量一般小于15mg/Nm,液滴平均直徑小于20微米。噴淋裝置：在噴淋段，煙氣自下而上流動(dòng)，脫硫劑自上 而

14、下噴射。根據(jù)塔體流體力學(xué)特性，特殊設(shè)計(jì)的噴咀組及各 噴嘴的流量，既能保證塔體煙氣的均勻流動(dòng)，又能保證反應(yīng) 中的劇烈氣液逆流接觸，進(jìn)行充分的傳質(zhì)、傳熱反應(yīng)。設(shè)計(jì) 中采用了大通道 MP實(shí)心噴嘴，其內(nèi)部有獨(dú)特的S型通道，既可輕易的輸送大顆粒漿液，又能提高一個(gè)均勻的霧化效 果，其霧化顆粒較細(xì)，吸收效率較高，目前已廣泛用于電廠 脫硫系統(tǒng)中。（2）循環(huán)反應(yīng)池2個(gè)脫硫塔之間設(shè)計(jì)一循環(huán)反應(yīng)池，脫硫產(chǎn)物氧化和結(jié) 晶在反應(yīng)池中進(jìn)行。從吸收區(qū)出來的漿液，進(jìn)入氧化區(qū)，通 過羅茨風(fēng)機(jī)鼓入的空氣與翻騰的漿液充分接觸，使絕大部分 亞硫酸鈣、亞硫酸氫鈣氧化成硫酸鈣。硫酸鈣溶解度小，在 反應(yīng)池內(nèi)原有二水硫酸鈣晶種上析出，晶體不

15、斷長(zhǎng)大，當(dāng)石 膏達(dá)到一定濃度后，從底部抽出部分石膏，經(jīng)石膏泵送至水 力旋流器。每脫硫塔設(shè)有二臺(tái)漿液泵，其中一臺(tái)為噴淋降溫泵，另 一臺(tái)為吸收循環(huán)泵。噴淋泵將漿液打到塔內(nèi)均氣降溫層（煙 氣入口與脫硫段之間）的噴淋管路，對(duì)原煙氣進(jìn)行降溫，煙 氣溫度降至80-100 C。同時(shí)通過噴頭的流量和方位的不同布 置，調(diào)整煙氣在塔內(nèi)的流動(dòng)，從而確保煙氣進(jìn)入通過XP型脫硫部件之前流場(chǎng)均勻。而脫硫循環(huán)泵將塔內(nèi)漿液匯同供漿 泵送來的新鮮石灰漿液一同打到脫硫塔的布漿管路（位于吸 收區(qū)脫硫部件上），通過噴嘴將漿液均勻分布到每一個(gè)脫硫單元上。循環(huán)泵和噴淋泵的流量根據(jù)煙氣量的大小、煙氣中氧化硫的濃度確定。2）多管除塵系統(tǒng)本系

16、統(tǒng)米用XDT陶瓷多管旋風(fēng)除塵器，其運(yùn)行穩(wěn)定，米用分單元控制，可隨鍋爐負(fù)荷變化進(jìn)行部分調(diào)整。XDT陶瓷多管旋風(fēng)除塵器是在原 XD型多管除塵器基礎(chǔ)上改進(jìn)的，除 塵效率90%以上。多管旋風(fēng)除塵器是根據(jù)離心力的作用原 理，將粉塵從含塵氣體中分離出來，達(dá)到凈化煙氣的目的， 陶瓷多管旋風(fēng)除塵器與鍋爐采取一對(duì)一形式。3 ）石灰乳制備系統(tǒng)本方案采用市售石灰粉作脫硫劑，石灰經(jīng)過倉(cāng)底的螺旋 給料機(jī)送到石灰乳池。向漿池輸送石灰粉的同時(shí)，向石灰乳 池補(bǔ)充水和部分回用水，進(jìn)行攪拌制漿。漿液濃度依據(jù)加入 石灰乳池的石灰粉量和水量加以控制。石灰粉的加入量則由 螺旋加灰機(jī)的調(diào)速電機(jī)進(jìn)行控制。制漿過程自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行， 制備好的漿

17、液用石灰乳泵送入脫硫循環(huán)池。4）脫硫產(chǎn)物后處理系統(tǒng)石膏漿液由石膏輸送泵輸送到水力旋流器，經(jīng)過離心分離形成濃度約為40%以上濃相和濃度小于 5%的稀相(重量百分比)。濃相主要含粗石膏顆粒，直接進(jìn)入其下部的的真空 過濾機(jī)。經(jīng)過脫水的石膏渣，同爐渣一同處理。濾液由濾液 池中的濾液泵送入石灰乳池循環(huán)利用。5)生石灰消耗與石膏產(chǎn)量擬建工程脫硫吸收劑為石灰粉，粒度90%< 45卩m。按脫硫效率90%石灰粉中生石灰的純度按85%計(jì)，擬建合肥熱源廠一期工程生石灰消耗量及石膏產(chǎn)生量情況參見表5-3。石灰消耗量及石膏產(chǎn)量計(jì)算公式詳見下述公式：(1)石灰消耗量計(jì)算公式：M 石灰=(M煤 x S% V1/V2 x n x B x 丫 ) / $M煤燃煤量kg/hS%含硫率 %V1石灰分子量(64)V2硫分子量(32)n硫轉(zhuǎn)化率 % (85%)脫硫率 %(90%Ca/S 比(1.02 )$ 石灰純度 % (85%(2)石膏產(chǎn)量計(jì)算公式：M石膏=(M煤 x S% V1/V2X n x e x