燃煤锅炉脱硫改造工程的应用分析

摘要：本文以国惠环保新能源有限公司燃煤锅炉除尘系统的脱硫改造工程为例， 介绍了SN型多级塔式双碱法脱硫净化工艺的原理，并分析了该工艺的主要特点。

关键词：供暖企业；燃煤锅炉；脱硫改造技术；应用分析

0. 引言

能源和环境是当今社会发展的两大主题，而我国每年能耗数亿吨煤，煤中所含的杂质硫在燃烧时会生成酸性气体SO2，这种气体在高空被雨雪溶解而形成酸雨，可导致动植物大量死亡，给生态系统造成很大的破坏，严重侵蚀桥梁楼屋、船舶车辆、机电设备等，给经济的发展带来严重影响，并对人类的健康造成危害。随着人类社会的不断进步与发展和人们环保意识的增强，专家认为消减SO2排放总量是今后中国环保工作的重点，烟气脱硫是目前控制二氧化硫污染最有效和最主要的技术手段。

1.现有锅炉房及锅炉情况

1.1现有锅炉房概况

国惠环保新能源有限公司成立于2005年6月，占地面积6.1万㎡，形成240万㎡的供热能力，完成一次供热管网敷设14.5公里。现已签订联网合同面积为752.6万㎡，已提供供热面积为147万㎡，随着于洪新城建设步伐的不断迈进，最终将形成1200万㎡的供热规模。

1.2现有锅炉型号

国惠环保新能源有限公司原有一台100吨层燃式热水锅炉和一台75吨往复式蒸汽锅炉，锅炉型号为QXL70-1.6/120/50-AI和XD-75/3.82-M7均为唐山锅炉厂生产，并于2005年安装调试投入使用。

其配套的除尘、脱硫设施主体均采用CJS-X100可调式多级水床脱硫除尘器，通过几个采暖期的连续运行结果来看该脱硫、除尘系统缺少配套的溶配碱、曝气等脱硫设施和必要的自动控制系统。距离脱硫85%、除尘97%的要求还有较大距离，通过有关专家和生产厂家的多次论证，我们公司决定拆除原有脱硫设施，通过公开招标采用沈阳森宁环保科技有限公司的SN型多级塔式双碱法脱硫净化工艺。

2.工艺的选择——SN型多级塔式双碱法脱硫净化工艺

2.1工艺简述

本工程采用烧碱（NaOH）配置的可溶性碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故本工艺的脱硫方法也被俗称为双碱法。在双碱法中应用最多的方法是以烧碱（NaOH）、纯碱（Na2CO3）或亚硫酸钠（Na2SO3）吸收SO2，然后，吸收液用石灰再生，再生后的钠碱溶液返回洗涤系统用作吸收液重复利用，再生过程中生成的亚硫酸钙或硫酸钙沉淀，经氧化沉淀处理后随灰渣一同处理。钠钙双碱法工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。

双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用，比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。该设备在燃煤锅炉的应用中脱硫效率高于85%，符合沈阳市环境保护局《关于公布沈阳市燃煤锅炉脱硫除尘设备淘汰及推荐名录的通知》（沈环保【2008】125号）中技术要求，可以满足沈阳市现有锅炉的脱硫要求。

2.2工艺流程

SN型多级塔式双碱法脱硫净化设备的脱硫过程主要包括热管能量回收及速冷脱硫、多级冲击式水幕脱硫、后置塔式水蝶脱硫及PM10微尘深度净化仓等工艺组合而成，具体工艺流程见图（粗线框为主脱硫工艺部分）。

2.3工艺原理

该工艺的脱硫原理主要有物理原理及化学原理两个方面。

2.3.1物理原理

物理吸收主要利用气体、液体的物理特性，烟气进入脱硫装置前首先进入热管回收装置（根据实际情况采用），该装置的兼有热量回收及初次脱硫双重作用，将进口高湿烟气降至60～80℃，回收余热通过鼓风系统进入炉膛，提高鼓风进气温度，从而提高燃煤效率3～5%，高温烟气在热管外壁换热过程中速冷，粉尘和部分SO2以固态形式凝结在热管外壁，经机械捶打后脱落。初次脱硫后的烟气前行沿切线进入水床装置并与碱性水幕连续发生猛烈撞击，使碱性吸收液适度雾化。液体的雾化过程中，实际上是气-液两相间的传热传质过程。液体被雾化后（单位表面积扩大了2000倍），迅速向雾状液滴大面积扩散，使烟气中的SO2、NOx与液滴充分吸收，完成二级脱硫过程。烟气上行进入后置脱硫喷淋塔，在喷淋水（碱水）的作用下实现溶解吸附脱硫、脱氮过程。脱硫后的烟气进入后端Pm10微尘深度净化仓，降低排放烟气中的微尘、水蒸气浓度，通过烟囱达标排放。吸收液的雾化程度及气-液两相间的平衡程度，是直接影响化学吸收SO2、NOx的关键因素。为什么有些湿法脱硫设备，虽然采用PH值高达13的碱溶液吸收SO2、NOx，但脱硫效率并不高，其主要原因是吸收液雾化程度低，物理吸收SO2、NOx的条件差，SO2、NOx与吸收液接触不充分，化学反应程度不够。

2.3.2化学原理

3.工程方案主要特点

3.1进烟口处另设水淋式前置处理塔，前置处理塔容积比管道大得多，烟气在塔内速度大为降低，能被塔内水幕充分洗涤，将粉尘洗入净化沉淀池，同时烟气得到快速降温，低烟温为后面的脱硫建立了基础，使碱液的溶解度大幅提高，显著提高了脱硫效率。

3.2采用超大容量的净化沉淀池，可以不用较大水泵喷淋就可以让烟气在脱硫碱液上反覆冲浪、搓洗，去除烟气中的SO2，可以相当显著的减少用炉单位使用较大水泵脱硫的运行电费成本。

3.3超大容量净化沉淀池使得粉尘颗粒有充分的时间和空间在池中沉淀，加之安装的顺流斜板固液分离装置，池中的粉尘颗粒快速沉淀到下部的排渣筒经专用排渣阀排出，保证了池上半部分水体始终处在清澈状况，进而保证了池中水面冲浪、搓洗的持续稳定。

3.4不搞一台炉配一台脱硫塔的模式，而是将大股烟气流分成若干小股烟气流，再由各个脱硫小塔分别处理净化，必然周到彻底、全面干净。

参考文献：

[1]燃煤锅炉烟气脱硫技术概论《环境工程学报》2008年21期

[2]中小型燃煤锅炉除尘器的脱硫改造《中国设备工程》2009年第09期