XPII脱硫除尘技术在燃煤工业锅炉上的应用.doc

XPII脱硫除尘技术在燃煤工业锅炉上的应用 北京北辰热力厂 汪盾 刘红承 孙凤娟摘 要：燃煤锅炉的脱硫除尘问题关系到首都的蓝天，如何积极面对新标准的实施与贯彻，是北京市供热燃煤企业的头等大事。关键字：脱硫 除尘 应用1、 前言燃煤锅炉的脱硫除尘问题，直接影响到北京的蓝天质量。随着北京市锅炉污染物综合排放标准 (DB11/1392007II时段)将于奥运会前开始实施，标志着供热燃煤锅炉的脱硫除尘已经进入了一个深度阶段，它与以往的脱硫除尘从指标、技术、管理上有很大区别，若不从工艺、技术、管理各方面有较大创新是不能高效维系燃煤锅炉的合格排放的。纵观国内外脱硫除尘技术的发展及应用，美国、日本、德国等先进技术在我国大型电厂成熟地应用，目前已有静电除尘配合石灰石石膏法等各种烟气脱硫工艺 ，成功地控制了燃煤电厂的二氧化硫、烟尘的排放。但对于供热所用燃煤工业锅炉的烟气二氧化硫、烟尘脱除治理，国内外的先进技术因其系统设备复杂、投资运行费用高、占地面积大而难以在工业锅炉上推广，极大地影响了环境治理。然而，在目前这个阶段，要达到新标准的要求又势在必行，必须走适合我国供热燃煤锅炉自己的脱硫除尘之路。北京北辰热力厂与北京利德衡环保工程公司、湘潭大学、清华大学等机构一起，经过近几年不断的摸索、实践，在2007年12月开始在8#、9#炉上安装并运行了XPII型脱硫除尘装置，取得了初步的良好效果。2、 技术原理北辰热力厂原有1#7#炉7台麻石水膜湿式脱硫除尘装置，是在原有麻石除尘器上加装脱硫装置进行改造的一体式脱硫除尘设备，尽管塔板脱硫效率较高，但无法满足新标准二氧化硫50mg/m3、烟尘30 mg/m3的排放要求，同时因原设计塔径偏小、空塔速度大不适应高负荷运行，脱硫和除尘循环水易发生混窜造成系统结垢而影响运行。于是在8#、9#炉上安装了2台干式除尘和湿式脱硫两级装置，借鉴了大型电厂成熟的烟气脱硫技术，避免原脱硫装置的缺陷。2.1、工艺流程 罗茨风机曝气锅炉烟气 旋风除尘器 烟道 XPII脱硫塔 引风机 烟道 烟囱排放 灰渣池 硫酸钙浓缩池真空过滤机石膏抛弃工艺说明：锅炉烟气经多管除尘器除尘后，进入湿式脱硫塔脱硫(脱硫效率95以上)，在脱硫的同时由脱硫液进一步去除烟气中的细尘，脱水除雾后，进入烟囱排放。脱硫过程生成的亚硫酸钙经曝气生成硫酸钙浆液通过泥浆泵打入浓缩池浓缩，浓缩池底部浓浆进入真空过滤机过滤，上清夜返回脱硫塔，实现水资源的循环利用。引风机置于脱硫塔之后，对系统脱水有更为严格的 要求，引风机最好进行防腐处理。（见图）2.2、反应机理2.2.1、脱硫系统在脱硫塔内吸收段（喷淋/XP型高效流化脱硫除尘部件），烟气中SO2、SO3等被脱硫浆液快速吸收、反应，脱硫和除尘后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出脱硫塔，从烟囱排入大气。脱硫塔内主要反应方程式如下：气相SO2被液相吸收吸收剂溶解和中和反应氧化反应：结晶：脱硫段的设计尽量使烟气压力损失降低，节省引风机的电耗，且脱硫塔内部表面不易结垢，防止发生堵塞问题。2.2.2多管除尘系统多管旋风除尘器是根据离心力的作用原理，将粉尘从含尘气体中分离出来，达到净化烟气的目的。本系统采用XDT陶瓷多管旋风除尘器，其运行稳定，投资和运行费用低，为防止其风速变化造成除尘器效率降低，采用分单元控制，可随锅炉负荷变化进行部分调整。XDT陶瓷多管旋风除尘器是在原XD型多管除尘器基础上改进的，除尘效率在90以上。3、 技术关键3.1、采用干式除尘和湿式脱硫两级系统分开运行，解决了原两系统循环水混窜，避免了除尘系统管线与沉淀池结垢和堵塞，提高了脱硫除尘效率，保证了排放达标，并延长了系统连续运行时间。3.2、罗茨风机通过曝气管路将空气输送至脱硫塔底部，使晶体偏小的亚硫酸钙氧化为晶体较大硫酸钙，便于过滤分离。最终将脱硫反应物石膏分离出去。3.3、将原麻石湿式除尘改为多管旋风干式除尘器，该除尘器的分割粒径在10m以上，加之湿式XP-脱硫除尘塔大流量液气比和高效率雾化喷淋对细颗粒的捕集十分有效，可去除10m以下粉尘。3.4、湿法脱硫中的传质阻力问题。湿法脱硫受传质控制这一观点已得到确认，强化传质反应，通过结构部件使烟气高速旋转以及采用大通道MP实心喷嘴，使脱硫液高度雾化，分散于含尘气流中，与气流中的尘粒相互碰撞凝聚，在捕集尘粒的同时，水中的碱性物质与气体中的二氧化硫发生化学反应，脱去二氧化硫，使脱硫应用有了新发展。系统阻力约2600-2800Pa。3.5、腐蚀是湿式脱硫除尘技术应用中尚需进一步研究解决的一个共性问题。湿式脱硫技术内在的腐蚀环境十分复杂，它与多种因素有关，例如温度、脱硫液的pH值和氯离子浓度、煤种和运行工况等。进口316L不锈钢材质更适合于湿式脱硫除尘腐蚀严重的部位，设备壳体采用普通碳钢制作和玻璃鳞片防腐处理具有良好的耐腐蚀性能。3.6、尾部烟气利用空气预热器裕量和温度对烟气进行加热，烟温提高10-20，使其在酸露点温度以上排放，减少酸性气体对尾部烟道和烟囱的腐蚀。3.7、加药量的自动控制，脱硫液的pH自动控制系统降低了人员劳动强度，缩小了控制范围，确保了烟气排放物稳定达标排放。4、 应用实践及运行管理4.1、拆除麻石文丘里，安装3组并联使用的多管旋风除尘器 (干式除尘)。4.2、拆除原水膜除尘器主塔，在原基础上建钢制脱硫塔，内装新型不锈钢高效流化传质脱硫部件。4.3、保留原有麻石副塔，加高后做烟道使用。 4.4、增加氧化曝气装置，将CaSO3氧化为稳定的石膏。4.5、增加浓缩罐及真空过滤机等设备，清除脱硫液中反应沉淀物，同时使脱硫废水循环利用。4.6、仍使用原Y8型引风机，叶轮16D，电机185kW。4.7、液气比设计为1:3。4.8、日常运行维护需有1-2人，制定相关的脱硫除尘的操作规程与管理制度，以保证系统正常，有问题及时处理。5、运行效果5.1、XPII脱硫除尘系统可以保证烟气中污染物的排放达到新排放标准。经北京市环保局2008年1月14日监测，SO2排放浓度13mg/m3，烟尘排放浓度:17mg/m3，烟气含湿量为 6.0 %。以2008年3月20日9：00次日8：00锅炉污染物在线监测数据为例，SO2排放浓度随锅炉蒸汽负荷的变化较稳定的排放。烟尘排放浓度在锅炉负荷70%即25吨/小时以上时，使用2组多管旋风除尘器；在锅炉负荷50%即18吨/小时以上时，使用1组多管旋风除尘器，在满足生产需要情况下，可以达到新排放标准的要求。5.2、采用氧化、过滤系统后，脱硫废水中硫酸根离子和钙离子浓度比原有设备排放废液浓度降低，中和沉淀池上水管路结垢问题可以得到一定程度的缓解。以下图表为2008年1月10日至1月30日监测数据。6、 项目投资及成本费用6.1、项目总投资 130万元/台。（35t/h燃煤蒸汽锅炉）6.2、运行费用：若北辰热力厂九台锅炉脱硫除尘全部改为XPII型装置，其采暖季运行直接成本费用为（采暖季按125天计算，平均每天运行 4台炉）：6.2.1补水量：1.5t/h，费用=1.5*24*125*1元/ t *4=18000元（中水单价：1元/ t）6.2.2耗电量：50kwh，费用=50*24*125*0.67元/ kwh *4=402000元6.2.3生石灰耗量：1.3t/台天， 费用=1.3*125*250 元/ t*4= 162500元6.2.4费用合计：18000+402000+162500=582500元6.2.5折合吨汽成本：582500/314780 t汽= 1.85元/ 吨汽6.2.6 折合吨硫成本：582500/384吨SO2=1516.9元/吨SO2（1.51元/kg SO2）7、 存在问题从运行情况看，尽管取得了可喜的成绩，增加了企业脱硫除尘的信心，但还需要不断完善。71、从长远管理来看，应进一步提高除雾效率和尾部烟气温度，减少酸性气体对尾部烟道和烟囱的腐蚀。72、脱硫塔内折流板有积灰现象，通过改进折板反冲冼功能进行解决。73、现有三组多管旋风除尘器设计容量偏大，目前在进行调整试验，以满足锅炉30%即10吨/小时负荷运行变化的需要。74、此脱硫除尘系统还需长时间运行，多积累经验与数据。8、 建议由于北京的供热企业脱硫除尘工作