摘要：從化工企業(yè)鍋爐煙氣除塵脫硫的特點(diǎn)出發(fā)，簡要介紹在設(shè)計中根據(jù)燃料煤質(zhì)特性和鍋爐型式，選用煙氣除塵脫硫設(shè)備的情況及實際運(yùn)行效果，并提出一些改進(jìn)措施及建議。

一、概述

化工廠一般都配有自備熱電站或鍋爐房，國家標(biāo)準(zhǔn)《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-91）和《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-91)中都對二氧化硫的排放作出了嚴(yán)格的規(guī)定。近幾年隨著國家對環(huán)境保護(hù)的日益重視，國家環(huán)保局1999年頒布了新的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GWPB3-1999）以代替GB13271-91標(biāo)準(zhǔn)，對二氧化硫排放提出了更高的要求：即從2001年1月1日起，建成使用的燃煤鍋爐煙氣中二氧化硫含量的排放要達(dá)到900mg/m3以下。這樣對我們在設(shè)計燃燒高硫份燃料煤鍋爐煙氣脫硫方面增加了一定的難度。目前，對于一般大中型火力發(fā)電廠，我國已經(jīng)建成了幾個較大的煙氣脫硫工程，但全部都是由國家資助引進(jìn)外國設(shè)備或技術(shù)進(jìn)行建設(shè)。這些項目投資大、工期長、而且布點(diǎn)少，不能從根本上解決大氣中二氧化硫的污染問題，所以我們必須走適合本國國情的道路，要由中國人自己設(shè)計和制造煙氣脫硫設(shè)備來滿足中國環(huán)保的要求。特別是作為耗煤大戶的化工企業(yè)，怎樣利用其特點(diǎn)，有效地利用自身條件做好煙氣脫硫工作，意義十分重大。

鑒于目前國內(nèi)煙氣脫硫設(shè)備還極不完善的情況，本文就我們在設(shè)計中針對具體工程怎樣進(jìn)行鍋爐煙氣除塵脫硫的具體做法作一簡要的介紹。

二、工程設(shè)計實例

云南某化肥廠與合成氨及尿素配套的2×20 t/h次中壓鏈條鍋爐，燃料煤分析含硫分高達(dá)2.1%,屬高硫煤，低位發(fā)熱量20070KJ/Kg。根據(jù)計算，鍋爐排出煙氣原始SO2濃度為：

     Bj ---接入煙囪總耗煤量

     q4 ---鍋爐機(jī)械未完全燃燒損失，%

     sy ---燃料中應(yīng)用基含硫分，%

     k ---燃料應(yīng)用基在鍋爐內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2的份額，%

     MSO2---煙囪排入大氣的SO2排放量

通過計算得到MSO2=278.5kg/h,根據(jù)煙氣量折算成每立方米毫克即3935mg/m3。

該地區(qū)屬旅游區(qū)，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求煙氣SO2排放要達(dá)到當(dāng)時國家環(huán)保部門規(guī)定的1200mg/m3以下，這就要求脫硫設(shè)備的脫硫效率必須在69.5%以上。如果選用專門的脫硫設(shè)備，在當(dāng)時的情況下，從脫硫設(shè)備技術(shù)和投資狀況等因素方面考慮都是根本不可能的，我們經(jīng)過方案論證，最終選用了雙文丘里、主筒帶內(nèi)筒及溢水槽、一層旋流隔板和一層脫水器的除塵、脫硫一體化水膜除塵脫硫裝置。該裝置全部采用花崗石制作（包括旋流隔板和脫水器），煙氣從立式文丘里進(jìn)入，再進(jìn)入水平段文丘里，煙氣通過兩級文丘里喉部產(chǎn)生負(fù)壓，在此處絕熱膨脹而冷凝，以粉塵顆粒為核心，蒸汽冷凝在其上。進(jìn)入擴(kuò)散管時，由于速度改變，三相氣流因慣性不同而產(chǎn)生相互碰撞，帶塵液滴越來越大，當(dāng)煙氣由切向進(jìn)入主筒時，帶塵液滴由于隨水膜向下通過水封槽溢流入灰水溝，初步凈化后的煙氣沿主筒繼續(xù)向上流動，通過與水平面成一定角度的旋流隔板繼續(xù)加強(qiáng)煙氣和除塵脫硫水的混合與反應(yīng)，旋流隔板上設(shè)置有水噴嘴，為使煙氣盡量不帶水，保證引風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，在主筒煙氣出口處設(shè)置了脫水器。除塵脫硫沖灰水通過灰溝排入沉灰池進(jìn)行沉淀，沉淀以后的灰渣由汽車送往附近的磚瓦廠，沉淀后的沖灰水通過過濾后進(jìn)入清水池，一般這時澄清水的PH值約為4-5。根據(jù)該廠的特點(diǎn)，化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生一定量的尿素廢液（帶堿性），該部分廢液也是一般工廠環(huán)保要求中不好處理的，經(jīng)平衡計算，該廢液用于灰水處理加藥劑，其劑量和化學(xué)成分剛好合適，實際加入量根據(jù)現(xiàn)場實測水中PH值而確定，灰水補(bǔ)充水補(bǔ)入清水池中，一般要求混合水的PH值在10-12左右為宜。加入尿素廢液后的除塵沖灰水再由泵打入除塵脫硫裝置循環(huán)使用。這里必須說明的是，由于除塵脫硫沖灰水中酸性較大，沖灰溝和沉灰池壁必須采用花崗巖或其它耐酸材料襯墊，沖灰循環(huán)水中堿性較大，應(yīng)定期進(jìn)行酸洗，以防管內(nèi)壁結(jié)垢。同時，該除塵脫硫一體化裝置阻力相對較大，必須根據(jù)鍋爐空氣動力參數(shù)及管道布置情況、除塵脫硫裝置阻力選用合適的引風(fēng)機(jī)。

該除塵脫硫一體化裝置與一般文丘里水膜除塵器的主要區(qū)別是充分加強(qiáng)了含塵、含硫煙氣與堿性（除塵水）水的混合機(jī)會，使其充分在文丘里、旋流隔板等不同部位不斷加強(qiáng)煙氣與水的混合與反應(yīng)，最終達(dá)到除塵和脫硫的目的。

鍋爐正式運(yùn)行后，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對該除塵脫硫一體化裝置進(jìn)行了較為全面的測試，其中除塵效率為97.8%，脫硫效率為59.5%。按此實際脫硫效率，理論上煙囪中煙氣SO2排放量為1593.7mg/m3，與國家環(huán)保局當(dāng)時規(guī)定的1200mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)已相差不遠(yuǎn)，煙氣中含塵量完全滿足200 mg/m3的排放要求。經(jīng)計算，采用這種除塵脫硫一體化裝置，如果當(dāng)初在鍋爐選型時將鏈條爐改用循環(huán)流化床鍋爐，其煙囪中二氧化硫的排放濃度會達(dá)到、甚至低于國家規(guī)定的排放要求。

按當(dāng)時的市場價格，兩臺鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置及灰水處理系統(tǒng)設(shè)備、土建及管道安裝費(fèi)用約128萬元，與專門脫硫裝置或電除塵、布袋除塵裝置相比，投資要低得多，且裝置經(jīng)久耐用，運(yùn)行費(fèi)用低。

三、一點(diǎn)體會

一般情況下，化工廠自備熱電站或鍋爐房對整個化工生產(chǎn)裝置來講，只是一個輔助性的公用工程設(shè)施。按目前的情況，對燃用高硫分煤地區(qū)，如云南、貴州、四川、福建等地，工廠還不可能會拿出很大一部分資金，為這些工業(yè)鍋爐設(shè)置從國外引進(jìn)設(shè)備或技術(shù)的脫硫裝置，而必須利用每個工廠不同的特點(diǎn)因地制宜地進(jìn)行設(shè)計，選擇適合于化工特點(diǎn)、盡量滿足國家環(huán)保要求的鍋爐煙氣脫硫裝置。為此，針對每一個具體工程，特別是那些燃燒含硫份較大燃料的中、小型鍋爐，設(shè)計時應(yīng)考慮以下因素：

1、設(shè)計盡量選用循環(huán)流化床鍋爐

大家知道，循環(huán)流化床鍋爐除具有煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)外，還有一個較大的特點(diǎn)是低溫燃燒（爐膛溫度一般為850~950℃左右），這樣減少了爐內(nèi)SO2和NOX的生成量。根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，一般燃料煤中的硫分在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)轉(zhuǎn)化的份額為0.65-0.7，其它爐型在爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化份額一般取0.75-0.9。如果在燃料煤中摻入適量的石灰石，脫硫效果則更好，當(dāng)然這樣會增加一定的運(yùn)行費(fèi)用。

2、改進(jìn)除塵脫硫一體化裝置的結(jié)構(gòu)

單從脫硫的角度出發(fā)，為了達(dá)到堿性水和含硫煙氣充分混合反應(yīng)的目的，而又不過分加大裝置本身阻力，我們在其后的工程設(shè)計中取消了裝置的文丘里部分，旋流隔板由原來的一層增加到三層，每層旋流隔板上配有水噴嘴，保留原有主筒上的溢流槽和內(nèi)筒，增加副筒，每層旋流隔板上旋流片數(shù)量可根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，與水平面的安裝角度，裝置生產(chǎn)廠家已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗，一般為150-250為宜。

另外花崗石制作時，要選料精良（包括粘接材料），內(nèi)壁光滑，施工安裝符合規(guī)范要求，同時在運(yùn)行中要加強(qiáng)對設(shè)備的檢測管理。

3、灰水處理系統(tǒng)要注意防止二次污染

一般鍋爐灰渣可用于建材（制磚、制水泥、鋪路）、填埋等，工程建設(shè)時應(yīng)充分考慮這些灰渣的去向，同時在廠區(qū)或廠外要留有一定的臨時灰渣場場地。

灰水沉淀池根據(jù)現(xiàn)場情況可考慮采用常規(guī)沉灰池、快速沉淀池、污水凈化器、濃縮池等方案，真正做到污水閉路循環(huán)。有關(guān)除塵系統(tǒng)設(shè)備如灰漿泵等，除應(yīng)具有一定的防腐功能外，還應(yīng)留有較大的備用余地。

4、加藥藥劑的選取

煙氣脫硫就是把煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化成其它化合物從煙氣中除掉，所以一般堿性物質(zhì)如石灰石、氨、氫氧化鈉、化工廠廢燒堿、廢尿液等均可作為煙氣脫硫的加藥劑。盡量做到就地取材、廢物利用是減少運(yùn)行費(fèi)用的根本途徑。

5、加強(qiáng)對水質(zhì)的監(jiān)測

灰水成分隨著鍋爐燃料和運(yùn)行狀況的變化而變化，因此，工廠管理人員應(yīng)高度重視，操作人員應(yīng)經(jīng)常對灰水PH值進(jìn)行監(jiān)督和測量，以便根據(jù)實測值確定加藥劑量的多少。

四、結(jié)束語

花崗石材料我國儲量非常豐富，取之不盡、用之不褐，且防腐功能好、使用壽命長、價格低廉。目前，該除塵脫硫一體化裝置配套鍋爐可達(dá)到220t/h（一臺爐配兩臺或四臺裝置并聯(lián)運(yùn)行），福建、浙江、湖南等地廠家較多。隨著煙氣脫硫技術(shù)的不斷發(fā)展，該裝置還可以根據(jù)其基本原理不斷改進(jìn)完善。作為將來徹底解決大氣硫污染的過渡，對中、小型鍋爐煙氣處理采用這種簡單的除塵脫硫一體化裝置，既達(dá)到了一定脫硫效果，又節(jié)省投資、減少運(yùn)行費(fèi)用，不失為一種切實可行的辦法。當(dāng)然在目前形勢下，當(dāng)務(wù)之急還是必須加快我國真正的煙氣脫硫設(shè)備的國產(chǎn)化工作，徹底解決大氣中硫的污染問題，為子孫后代造福。

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