论文部分内容阅读
摘要：本文结合具体实例，详细阐述煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术的具体应用。某化工公司运用 CFB 循环半干法烟气脱硫技术，对 2 台 130t/h 煤粉锅炉开展烟气脱硫、除尘系统改造。改造后，公司污染物排放量为 242.2 吨/年（削减 1372.52 吨/年）、粉尘排放量为 111.7吨/年（削减 1731.1 吨/年），减少了温室气体排放，提高能源利用率，大大降低节能减排指标。
关键词：煤粉炉；烟气脱硫；除尘；节能
中图分类号：TF704.3 文献标识码：A
引言
随着科学技术的不断发展，人们生活质量显著提高，人们对周围生活的环境要求越来越高，
在食品的挑选中选择绿色、天然、健康的产品;在居住中讲求环境的优美、生态的环保;在生活中讲究生活的质量、身体的健康。空气是和人类接触最密切的自然资源，与人类的的生产生活息息相关，影响着人类的健康。为了改善大气环境，以下就煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术进行简要分析。
1 工艺简介
某公司 2 台 130t/h 高温高压煤粉锅炉烟气脱硫除尘工程项目所采用的技术是 CFB 循环半干法烟气脱硫技术。某化工公司自备电站现有 3 台 130t/h的煤粉锅炉，于 1992 年投入运行，根据该公司的节能减排目标要求，SO2达标排放浓度将在原基础上减排 90%，粉尘达标排放浓度为 50mg/Nm3，为确保完成粉尘排放和 SO2排放达到节能减排目标任务，公司对其中两台 130t/h 的煤粉锅炉开展烟气脱硫、除尘系统改造。
CFB 烟气脱硫工艺是八十年代末德国鲁奇(LURGI)公司开发的一种新的半干法脱硫工艺，这种工艺以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，大大提高了吸收剂的利用率。它不但具有干法工艺的许多优点，如流程简单、占地少，投资小以及副产品可以综合利用等，而且能在很低的钙硫比（Ca/S＝1.1~1.2）情况下达到湿法工艺的脱硫效率,即 95%以上。实践证明，CFB 烟气脱硫工艺处理能力大，对负荷变动的适应能力很强，运行可靠，维护工作量少，且具有很高的脱硫效率。
CFB 工艺系统由吸收剂加料系统、吸收塔、吸收剂循环、除尘器以及控制系统等组成。烟气由流化床下部布风板进入流化床反应塔，与消石灰颗粒充分混合，HCL、HF、SO2、SO3和其他有害气体与消石灰反应，生成 CaCL2·2H2O、CaF、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O 和 CaCO3。反应产物由烟气从反应塔上部带出，经循环除尘器分离。分离出的固体绝大部分被送回流化床反应器，以延长吸收剂的作用时间，提高利用效率。将水直接喷入反应室下部，使反应温度尽可能接近露点温度，以提高脱硫效率。CFB 烟气脱硫工艺所产生的副产品呈干粉状，其化学组成主要有飞灰、CaCl2、CaSO3、CaSO4、CaF2以及未反应的吸收剂等组成。
2 工艺原理
图 1 循环流化床干法脱硫工艺流程示意图
CFB 工艺的原理是 Ca(OH)2粉末和烟气中的 SO2和几乎全部的 SO3、HCl、HF 等酸性气体，在 Ca(OH)2粒子的液相表面发生反应。在 CFB 工艺的循环流化床内，Ca(OH)2粉末、烟气及喷入的水分，在流化状态下充分混合，并通过 Ca(OH)2粉末的多次再循环，使得床内参加反应的 Ca(OH)2量远远大于新投加的Ca(OH)2量，即实际反应的吸收剂与酸性气体的摩尔比远远大于表观摩比，从而使 HCI、HF 、SO2、SO3等酸性气体能被充分地吸收，实现高效脱硫。由于流化床吸收塔中的物料密度很大，传热传质条件好，加上吸收剂在床内多次循环，其利用率很高，整个系统的脱硫效率也得到提高。循环流化床烟气脱硫工艺有其独特的优点：
（1）脱硫效率高，适应范围广，锅炉的燃煤的含硫量最高已达到6.5%；
（2）吸收剂利用率高；
（3）占地小，投资低，维修费用低；
（4）启停方便，负荷跟踪特性好，可在60%低负荷时投用；
（5）无污水排放，烟气可不加热；
（6）可脱除SO3、氯化物和氟化物等酸性气体，对现有烟囱腐蚀小。
循环半干法工艺系统主要由消石灰贮存输送系统、循环流化床吸收塔、喷水增湿系统、回料系统、脱硫渣输送系统、脱硫除尘器以及仪表控制系统组成，如图 1。
3 节能减排技术改造内容
首先从锅炉的空气预热器出来的烟气温度一般为 120～180℃左右，通过预除尘器后从底部进入吸收塔，然后烟气通过吸收塔底部的文丘里管的加速，进入循环流化床，物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，不断形成聚团物向下返回，而聚团物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑移速度高达单颗粒滑移速度的数十倍。这样的循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了保证。
在出口扩管段设一套喷水装置，喷入雾化水以降低脱硫反应器内的烟温，使烟温降至高于烟气露点 20℃左右，从而使得 SO2与 Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物 CaSO3·1/2H2O，还与 SO3、HF 和 HCl 反应生成相应的副产物 CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O 等。
烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出吸收塔，一部分因自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间，从而有效地保证了脱硫效率。喷入用于降低烟气温度的水，通过以激烈湍动的、拥有巨大表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动性能。
由于 SO3几乎全部得以去除，加上排烟温度始終控制在高于露点温度 20℃，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何防腐处理。净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后除尘器，再通过锅炉引风机排入烟囱。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过布袋除尘器下的再循环系统，返回吸收塔继续参加反应，如此循环，多余的少量脱硫灰渣通过物料输送至脱硫灰仓内，再通过罐车或二级输送设备外排。
4 烟气脱硫除尘系统改造前、改造后效果对比
改造前某公司的实际排放量为：SO2排放浓度约为590mg/Nm3，粉尘排放浓度为 2500mg/Nm3；通过开展烟气脱硫、除尘系统改造，使公司污染物排放量242.2 吨/年（削减 1372.52 吨/年）、粉尘排放量111.7 吨/年（削减 1731.1 吨/年），减少了温室气体排放，提高能源利用率，大大降低节能减排指标，对改善居民小区生活环境起到了重要的作用，是落实公司节能减排工作一项重要的措施。
结语
煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术的研制和开发有效的改善了煤粉炉烟气对大气造成的污染，有效的改善了长期以来造成大气质量差的影响因素。煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术从根本上抑制了人类生产生活中对环境造成的污染，煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术应用是我国在科技领域的一大革新，也是个球性环境保护的重要举措，值得在全国范围内推广和应用，也为其他国家在治理大气污染方面提供了宝贵的经验。
参考文献:
[1]何锦坤.关于喷雾旋流锅炉烟气脱硫除尘装置的探讨[J].能源与环境，2011(4).
[2]李立清，曾光明.锅炉烟气脱硫除尘一体化装置的开发与应用[J].环境污染治理技术与设备，2000.1(1).
[3]庄壁平.锅炉烟气脱硫除尘系统改造与存在问题分析[J].煤气与热力，2007.27(12).
关键词：煤粉炉；烟气脱硫；除尘；节能
中图分类号：TF704.3 文献标识码：A
引言
随着科学技术的不断发展，人们生活质量显著提高，人们对周围生活的环境要求越来越高，
在食品的挑选中选择绿色、天然、健康的产品;在居住中讲求环境的优美、生态的环保;在生活中讲究生活的质量、身体的健康。空气是和人类接触最密切的自然资源，与人类的的生产生活息息相关，影响着人类的健康。为了改善大气环境，以下就煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术进行简要分析。
1 工艺简介
某公司 2 台 130t/h 高温高压煤粉锅炉烟气脱硫除尘工程项目所采用的技术是 CFB 循环半干法烟气脱硫技术。某化工公司自备电站现有 3 台 130t/h的煤粉锅炉，于 1992 年投入运行，根据该公司的节能减排目标要求，SO2达标排放浓度将在原基础上减排 90%，粉尘达标排放浓度为 50mg/Nm3，为确保完成粉尘排放和 SO2排放达到节能减排目标任务，公司对其中两台 130t/h 的煤粉锅炉开展烟气脱硫、除尘系统改造。
CFB 烟气脱硫工艺是八十年代末德国鲁奇(LURGI)公司开发的一种新的半干法脱硫工艺，这种工艺以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，大大提高了吸收剂的利用率。它不但具有干法工艺的许多优点，如流程简单、占地少，投资小以及副产品可以综合利用等，而且能在很低的钙硫比（Ca/S＝1.1~1.2）情况下达到湿法工艺的脱硫效率,即 95%以上。实践证明，CFB 烟气脱硫工艺处理能力大，对负荷变动的适应能力很强，运行可靠，维护工作量少，且具有很高的脱硫效率。
CFB 工艺系统由吸收剂加料系统、吸收塔、吸收剂循环、除尘器以及控制系统等组成。烟气由流化床下部布风板进入流化床反应塔，与消石灰颗粒充分混合，HCL、HF、SO2、SO3和其他有害气体与消石灰反应，生成 CaCL2·2H2O、CaF、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O 和 CaCO3。反应产物由烟气从反应塔上部带出，经循环除尘器分离。分离出的固体绝大部分被送回流化床反应器，以延长吸收剂的作用时间，提高利用效率。将水直接喷入反应室下部，使反应温度尽可能接近露点温度，以提高脱硫效率。CFB 烟气脱硫工艺所产生的副产品呈干粉状，其化学组成主要有飞灰、CaCl2、CaSO3、CaSO4、CaF2以及未反应的吸收剂等组成。
2 工艺原理
图 1 循环流化床干法脱硫工艺流程示意图
CFB 工艺的原理是 Ca(OH)2粉末和烟气中的 SO2和几乎全部的 SO3、HCl、HF 等酸性气体，在 Ca(OH)2粒子的液相表面发生反应。在 CFB 工艺的循环流化床内，Ca(OH)2粉末、烟气及喷入的水分，在流化状态下充分混合，并通过 Ca(OH)2粉末的多次再循环，使得床内参加反应的 Ca(OH)2量远远大于新投加的Ca(OH)2量，即实际反应的吸收剂与酸性气体的摩尔比远远大于表观摩比，从而使 HCI、HF 、SO2、SO3等酸性气体能被充分地吸收，实现高效脱硫。由于流化床吸收塔中的物料密度很大，传热传质条件好，加上吸收剂在床内多次循环，其利用率很高，整个系统的脱硫效率也得到提高。循环流化床烟气脱硫工艺有其独特的优点：
（1）脱硫效率高，适应范围广，锅炉的燃煤的含硫量最高已达到6.5%；
（2）吸收剂利用率高；
（3）占地小，投资低，维修费用低；
（4）启停方便，负荷跟踪特性好，可在60%低负荷时投用；
（5）无污水排放，烟气可不加热；
（6）可脱除SO3、氯化物和氟化物等酸性气体，对现有烟囱腐蚀小。
循环半干法工艺系统主要由消石灰贮存输送系统、循环流化床吸收塔、喷水增湿系统、回料系统、脱硫渣输送系统、脱硫除尘器以及仪表控制系统组成，如图 1。
3 节能减排技术改造内容
首先从锅炉的空气预热器出来的烟气温度一般为 120～180℃左右，通过预除尘器后从底部进入吸收塔，然后烟气通过吸收塔底部的文丘里管的加速，进入循环流化床，物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，不断形成聚团物向下返回，而聚团物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑移速度高达单颗粒滑移速度的数十倍。这样的循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了保证。
在出口扩管段设一套喷水装置，喷入雾化水以降低脱硫反应器内的烟温，使烟温降至高于烟气露点 20℃左右，从而使得 SO2与 Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物 CaSO3·1/2H2O，还与 SO3、HF 和 HCl 反应生成相应的副产物 CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O 等。
烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出吸收塔，一部分因自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间，从而有效地保证了脱硫效率。喷入用于降低烟气温度的水，通过以激烈湍动的、拥有巨大表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动性能。
由于 SO3几乎全部得以去除，加上排烟温度始終控制在高于露点温度 20℃，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何防腐处理。净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后除尘器，再通过锅炉引风机排入烟囱。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过布袋除尘器下的再循环系统，返回吸收塔继续参加反应，如此循环，多余的少量脱硫灰渣通过物料输送至脱硫灰仓内，再通过罐车或二级输送设备外排。
4 烟气脱硫除尘系统改造前、改造后效果对比
改造前某公司的实际排放量为：SO2排放浓度约为590mg/Nm3，粉尘排放浓度为 2500mg/Nm3；通过开展烟气脱硫、除尘系统改造，使公司污染物排放量242.2 吨/年（削减 1372.52 吨/年）、粉尘排放量111.7 吨/年（削减 1731.1 吨/年），减少了温室气体排放，提高能源利用率，大大降低节能减排指标，对改善居民小区生活环境起到了重要的作用，是落实公司节能减排工作一项重要的措施。
结语
煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术的研制和开发有效的改善了煤粉炉烟气对大气造成的污染，有效的改善了长期以来造成大气质量差的影响因素。煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术从根本上抑制了人类生产生活中对环境造成的污染，煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术应用是我国在科技领域的一大革新，也是个球性环境保护的重要举措，值得在全国范围内推广和应用，也为其他国家在治理大气污染方面提供了宝贵的经验。
参考文献:
[1]何锦坤.关于喷雾旋流锅炉烟气脱硫除尘装置的探讨[J].能源与环境，2011(4).
[2]李立清，曾光明.锅炉烟气脱硫除尘一体化装置的开发与应用[J].环境污染治理技术与设备，2000.1(1).
[3]庄壁平.锅炉烟气脱硫除尘系统改造与存在问题分析[J].煤气与热力，2007.27(12).