煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术

煤粉炉烟气脱硫除尘节能减排技术

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

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，加上排烟温度始终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。