石灰石双效脱硫除尘技术在中小型燃煤锅炉的应用研究

吴磊

摘 要：该文简要介绍了目前国内中小型燃煤锅炉的现状与所面临的问题，讨论了国内中小型燃煤锅炉烟气处理工艺现状，以及脱硫除尘技术的研究进展。通过实地考察，结合石灰石双效脱硫除尘一体化技术优势，重点探讨了其在中小型燃煤锅炉的应用前景。

关键词：石灰石 脱硫除尘技术 烟气

中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0003-02

煤炭是我国的主要能源，根据BP公司发布的2012年世界能源统计[1]，2011年全球能源消费总量增长2.5%，其中增幅的71%来自中国，且中国煤炭消费总量同比增长9.7%，占全球煤炭消费总量的49.5%，使得中国成为最大的能源消费国和煤炭消费国。以煤为主的能源生产和消费结构在我国未来相当长时期内难以改变，同时，随着国民经济的持续发展，煤炭生产和利用引发的环境、碳排放等问题也将会日益突出。

1 中小型燃煤锅炉现状与面临的问题

目前全国共有16万座以上燃煤工业窑炉，主要集中在建材、冶金、化工及陶瓷等行业，年耗煤量即达到3亿吨。工业燃煤窑炉平均热效率仅40%左右，比国外先进水平低10%～30%。主要用于水泥、砖瓦、石灰等生产，普遍存在规模小、装备陈旧、技术落后、运行管理粗放、污染环境等情况。

近年来，国内一些城市和地区采取了熱电联供、锅炉大型化或集中供热、清洁燃料（天然气、液化石油气等）替代等措施，一定程度上缓解了燃煤污染。整体而言，我国的工业锅炉呈现容量小、效率低、排放高的特点。燃煤工业锅炉以层燃式链条炉为主，占90%以上，其次为层燃式往复炉，以及流化床、抛煤机炉和煤粉炉。

2 中小型燃煤锅炉烟气处理工艺现状、脱硫除尘工艺的研究进展

我国中小型工业锅炉和生活锅炉量大面广，且主要分布于人口相对集中的大中城市，其污染物多属低空排放，难以及时扩散，对人们的身体健康和环境危害更为直接。

中小型工业锅炉排放的灰尘和二氧化硫总量较大，但控制其排放造成污染的措施有限，由于资金、场地等条件受限，脱硫形式主要有：湿式旋风除尘脱硫技术、湿式冲旋式除尘脱硫技术、水幕麻石除尘脱硫装置等，其共同特点是结构简单，价格低，操作维护方便，但存在脱硫效率低，烟尘排放浓度高等缺点。随着我国大气排放标准的提高，以上几种方法，已经无法满足环保要求。对中小型锅炉烟气排放的控制还不能同大型电站那样投入大量的资金，而且就中小型锅炉而言，不能忽略实际，完全照搬大型电站烟气除尘脱硫的方法和技术，必需立足国内现实情况，紧密结合国情，结合目前企业经济承受能力和管理技术水平以及国家的排放标准要求，研制和开发投资省、运行费用低、便于管理、技术可靠、净化度高、具有真正实用价值和推广前景的除尘脱硫一体化设备。这对缓解我国空气污染状况，促进国民经济持续发展具有重大的意义。

3 石灰石脱硫除尘一体化技术

该技术采用廉价的石灰石原料，将其破碎到10 mm以下与燃煤同步送入炉排煤层。高温火焰将石灰石分解形成氧化钙，氧化钙与炉内的二氧化硫进行第一次反应（脱硫效率达到20%左右）。混有石灰的煤渣排出炉底，被冲渣水带入渣池。石灰融入冲渣水，生成碱性的氢氧化钙溶液。渣池内的冲渣水沉淀后将澄清的碱性水用泵打入脱硫除尘洗涤塔，烟气在塔中被喷淋碱水洗涤脱硫除尘，形成第二次湿法脱硫过程（脱硫效率高于98%）。石灰石双效脱硫技术主要有以下技术优势：（1）减少燃煤烟气粉尘和二氧化硫排放量；（2）对比其他除尘脱硫技术更加节电，节水，且无排放污水；（3）操作难度低，劳动量小；（4）运行稳定，维修工作量小；（5）在烟气同等排放标准下，投资更省，运行费用更低。

4 技术应用分析

为探讨此技术应用的可行性，笔者综合考察了山东省某市几所中小型燃煤循环流化床电厂锅炉，通过与现场技术人员探讨，结合现场条件以及当地环保技术要求，进一步论证了该技术在中小型电厂应用的可行性。

甲电厂锅炉为2台75 t/h，一台40 t/h锅炉，采用3台抽汽式机组，机组功率为6 MW。脱硫工艺采取炉内直接喷钙粉，将石灰石粉末直接通过专门管道喷入锅炉内部。锅炉燃烧煤泥为主，煤含硫0.5%以下，炉内脱硫钙硫比在4以上。目前，当地烟气排放标准分别为二氧化硫：200 mg/m3，氮氧化物200 mg/m3，烟尘30 mg/m3。现场考察发现甲电厂只有二氧化硫排放达到标准，氮氧化物和烟尘超标较为严重，与有关技术人员了解后发现，其循环流化床床温较高，实际运行时，床温达1 100℃。目前电厂目前运行环保压力较大，由于脱硫工艺简单，电厂为达到环保要求，正逐渐加大脱硫钙硫比，进一步增加成本，但除尘效果仍不能满足当地环保要求。电厂厂区布置合理，留有一定的建筑空间，可为石灰石双效脱硫除尘技术中澄清池等相关设施布置提供空间，且与现场工作人员交流了解到，电厂引风机压头与该技术要求契合，可直接采用该技术，减少改造费用，达到环保要求，进一步缓解电厂环保压力、节省投资且便于操作。

乙电厂锅炉为3台40 t/h锅炉，采用3台抽汽式机组，机组功率为6 MW。锅炉燃烧煤矸石为主，混烧煤泥。脱硫工艺同样采取炉内直接喷钙粉，将石灰石粉末直接通过专门管道喷入锅炉内部。煤含硫0.5%以下，灰含量30%～50%，炉温控制在900℃左右，炉内脱硫钙硫比在4以上。其烟气排放中氮氧化物和烟尘均超标较为严重，目前厂内正改建电袋除尘器，以期达到环保标准，考察发现虽然乙电厂厂区布置较为紧凑，但是仍有可利用空间，与现场工作人员交流了解，其现场可进一步提供布置澄清池的场所及相关设施，且引风机压头与该技术要求契合，如能采用该工艺，可有效解决企业目前所面临的问题，在投资收益方面也更具优势。

丙电厂为2台75 t/h锅炉，1台35 t/h锅炉，采用3台抽汽式机组，两台机组功率为6 MW，一台为12 MW，是国内锅炉第一个燃烧煤泥为主的发电项目。电厂目前脱硫工艺采用氨法脱硫，脱硫效果较好，但是存在较为严重的液氨逃逸，且由于设备容易磨损、腐蚀，检修不方便，运行维护成本较高，每年的维护费用占据电厂很大的一部分投资。虽然氨法脱硫可以达到预期的效果，但是对于中小型电厂而言，投资回报效果不理想。

考察发现，三个电厂分别通过直接喷钙粉、氨法脱硫等工艺保证其烟气硫排放达到地方标准，但是烟尘、以及氮氧化物的排放效果都不尽如人意，而且如果要进一步降低烟气硫排放，势必要以提高钙硫比、增加投资为代价，对于中小型燃煤锅炉而言增加投资负担，其技术工艺有进一步改进的空间。采用石灰石双效脱硫除尘一体化工艺，在节能降耗，节省投资方面有一定的优势，而且尘、硫混除，烟尘排放达到30 mg/m3以内；SO2排放50 mg/m3以内，对于中小型电厂而言，是一种更为经济合理的方法。另一方面，该脱硫工艺要求煤渣随冲渣水送入渣池，最后产物为湿灰，对于多数企业而言灰渣这一资源无法继续利用，因此可以采用部分灰渣入池的方案，在不影响脱硫效果的前提下，保证企业的综合效益。该技术对于电厂要求不高，特别是对于场地有限的中小型电厂，只需提供澄清池布置空间，技术改造相对比较简易。

5 结语

中小型燃煤锅炉除尘脱硫设备的研究与开发不能脱离我国国情，要紧密结合目前企业经济承受能力和管理技术水平以及国家排放标准要求，研究开发价格便宜、管理简单、运行费低、除尘效率高、脱硫效率高的除尘脱硫设备。通过考察分析论证，石灰石双效脱硫除尘一体化工艺在技术上可以应用于中小型循环流化床锅炉，由于其洁净度高，操作难度小，投资成本省的优点，结合各地方烟气处理情况，可以在中小型燃煤锅炉推广实施。

参考文献

[1] 赵钦新，王善武.我国工业锅炉未来发展分析[J].工业锅炉，2007（1）：6-14.

[2] 张翠清，杜铭华，郭治，愈珠峰.工业锅炉及窑炉节能减排技术途径与关键问题分析[J].中国能源，2008，30（2）：17-20.

[3] 机械工业联合会.中国机械工业年鉴2002[M].北京：机械工业出版社，2002.