垃圾焚烧发电厂烟气干法脱酸系统温度的控制

穆璐莹，王伟权，张沁慧

（合肥水泥研究设计院，合肥 230051）

垃圾焚烧发电厂烟气干法脱酸系统温度的控制

穆璐莹，王伟权，张沁慧

（合肥水泥研究设计院，合肥 230051）

通过对垃圾焚烧发电厂烟气露点和近绝热饱和温度的研究，计算出脱酸反应的最佳温度。同时，在垃圾焚烧发电厂的实际运行中进行操作温度对脱酸效率的影响实验，要在保证脱酸效率的同时，避免设备的结露腐蚀。

垃圾焚烧烟气；干法脱酸；操作温度；脱酸效率

1 引言

垃圾焚烧发电厂烟气脱酸工艺的主要目的是去除烟气中的HCl和SO2等酸性气体。目前烟气脱酸工艺形式较多，按其系统中是否有废水排出，可分为湿法、半干法和干法三种。干法脱酸系统由急冷塔、袋式除尘器和碱性脱酸剂系统构成，工艺流程为：来自垃圾焚烧炉锅出口烟道的烟气由急冷塔上部进气口进入塔内，经过喷水雾化降温，使烟气温度快速下降，再由急冷塔下部侧面排气口，通过烟道进入袋式除尘器。碱性脱酸剂通过罗茨风机送至烟管内，烟气中含有的酸性物质在烟道和除尘器内与脱酸剂发生脱酸反应，反应产物被除尘器过滤捕集。干法脱酸工艺中的脱酸效率与钙硫比、钙氯比、烟气温度和湿度等因素有关。本文对影响脱酸效率的烟气温度这一因素进行简要分析。

2 烟气温度的理论分析

烟气温度对整个烟气净化系统非常重要。在干法脱酸工艺中，主要通过调节急冷塔内的喷水量控制烟气温度。仅考虑脱酸效果的话，喷水量越大，烟气温度越低越好。但是喷水量大，脱酸系统的急冷塔、除尘器、管道以及输送等设备容易发生湿壁和结垢，除尘器内的布袋容易发生结露，影响系统正常运行和设备的使用寿命。

2.1 近绝热饱和温度

烟气中的酸性气体与Ca(OH)2的反应为放热反应，因此烟气温度越低越有利于脱酸反应的发生。其理想值为绝热饱和温度，即湿空气绝热降温增湿至饱和时的温度。但同时烟气温度又要保证高于露点，以防止设备和烟道发生腐蚀与湿壁。露点温度是湿空气等冷却至饱和时的温度。绝热饱和温度高于露点温度，两者间的温度差即为近绝热饱和温度AAST。在运行的过程中AAST的选取直接影响脱酸效率和装置的运行稳定性。有研究表明，绝热饱和温度温差越小，相对湿度越大，水分吸附平衡量越大，由单分子层吸附量换算成的分子层数就越多，脱酸率就越大。脱酸率随水分子层数的增加近似呈线性增长的关系[1]。当温差从18K降到11K，脱酸效率增加30%，温差越低，脱酸效率越高[2]。 当AAST很小时，脱酸效率增幅变大，脱酸效率与AAST呈指数关系[3]。因此，AAST低，意味着塔内喷水量大，烟气温度低，脱酸效率高。

2.2 烟气露点温度

荷兰学者A.G.Okkes 根据Muller 实验数据[4]，提出的露点计算公式为：

式中：PH2o为烟气中的水蒸气分压，Pa；PSO3为烟气中的SO3气体分压，Pa。

上述公式计算精度比较高，适用范围广。其中：由于烟气检测中没有SO3的浓度监测，一般计算按SO2转化为SO3的比率在0.1%～3%。为了考虑焚烧烟气净化系统处理设备的安全，计算焚烧烟气酸露点温度时，建议采用3%的转化率[5]。

计算出烟气露点温度，选择合理的近绝热饱和温度AAST，就可以得出工程实际运用中最佳脱酸温度。

3 烟气温度对脱酸效率影响的实验

通过在某垃圾焚烧发电厂烟气脱酸工艺的现场研究，进行了烟气反应温度对脱酸效率的影响试验。该电厂的烟气露点温度约为129℃，波动不大。选择近绝热饱和温度AAST为11K，则最佳脱酸温度为140℃。从工程控制角度来说，以急冷塔出口烟气温度为控制参数。烟气从急冷塔出口经过一段风管后再与脱酸剂发生反应，此过程中管道散热，因此急冷塔出口温度需略高于发生脱酸反应温度，取值145℃。

实验方案：以急冷塔出口烟气温度为变动量，采用TESTO烟气分析仪在脱酸系统入口和出口对HCl和SO2浓度进行采样，分析温度的变化对HCl和SO2去除率的影响。急冷塔出口烟气温度通过喷水量进行调节，脱酸剂的投入量保持不变。在采样过程中，尽量保证急冷塔入口烟气中的HCL和SO2含量大致相同，以减少其他因素对试验结果的影响。具体实验数据见下表；急冷塔出口的温度对脱酸效率的影响见下图。

温度对脱酸效率的影响

温度对脱酸效率的影响曲线图

由图中可以看出，急冷塔出口的温度越低，脱酸效率越高。通过降温措施，SO2去除率最高只能达到85%左右，温度达到150℃后，再进行降温，对SO2去除率的影响不大。而对HCl言，随着温度的降低，其去除率可以不断提高。根据排放浓度来看，温度控制在160℃以下，HCl和SO2的排放指标可以达到欧盟2000标准。同时，除尘器和管道会造成15℃左右的温降，为防止烟气到达除尘器及除尘器后的风机时，烟气温度已降至露点温度以下而导致设备腐蚀问题，因此急冷塔出口的烟气温度最好控制在150℃～160℃。

4 结论

垃圾焚烧发电厂由于垃圾成分、锅炉类型、脱酸工艺的不同，其脱酸工艺中温度的控制也不尽相同，因此对于各个垃圾焚烧发电厂的脱酸温度必须进行单独研究。通过理论计算以及现场的调试，使急冷塔出口烟气温度能够保证烟气排放指标，也能够避免后续设备的结露腐蚀，保证系统的连续运行。

[1] 陆永琪，姚小红，等.飞灰浆液脱硫特性的初步研究[J].环境科学，1999.

[2] 钱枫，郑跃红，等.潮湿气氛下Ca(OH)2与SO2反应动力学研究[J].环境化学，1999.

[3] 李玉忠，马春元，董勇. 半干法烟气脱硫工艺中的近绝热饱和温度[J].环境保护科学，2003.

[4] A.G.Okkes，Badger B.V.Get Acid Dew Point of Flue Gas[J].Hydrocarbon Processing.July 1987.

[5] 胡满银，高香林，胡志光，刘忠.除尘系统中烟气露点的计算与分析[J].水利电力劳动保护，1996.

Temperature Control of Flue Gas Dry Process of De-acidification System in Power Generating Plants of Refuse Incineration

MU Lu-ying, WANG Wei-quan, ZHANG Qin-hui

X701

A

1006-5377（2014）12-0054-02