浅谈电厂硫化床锅炉脱硫系统的探讨

熊永峰，高应兴

湖北兴瑞化工有限公司

浅谈电厂硫化床锅炉脱硫系统的探讨

熊永峰，高应兴

湖北兴瑞化工有限公司

针对未来电力行业的发展态势以及我国对环境保护的高度重视，以电厂为代表的锅炉脱硫工艺备受瞩目。本文以电厂硫化床锅炉脱硫系统为例，介绍了硫化床锅炉脱硫系统的基本原理以及常见脱硫收尘系统运行基本流程，并根据笔者长期实践经验，重点分析了硫化床锅炉系统改造中的关键技术和值得引起注意的问题，对于后期深入开展电厂硫化床锅炉脱硫系统的研究工作具有一定的指导意义。

电厂；硫化床锅炉；脱硫系统；改造

引言

近年来，随着社会的快速发展，我国电力行业方兴未艾。而电厂锅炉中产生的二氧化硫气体、烟尘等对环境造成了极大的污染，随着我国对环境问题的持续重视，并于2011年发布了最新的《火电厂大气污染物排放标准》，要求未来电厂锅炉中的烟尘低于50mg/m3，烟尘浓度低于20mg/m3，对此也促使我国电力行业必须改变原有发展模式，开展通过系统改造对含硫原料进行脱硫处理研究工作。其中，电厂中，硫化床锅炉脱硫系统研究工作取得了显著成效，相关资料表明，经过脱硫工艺后排放出的二氧化硫浓度可降低90%。因此，继续深入开展电厂硫化床锅炉脱硫系统研究工作具有重要意义。

1.硫化床锅炉脱硫系统原理

通常，电厂硫化床锅炉中所选的脱硫剂为石灰石，其主要成分为碳酸钙，在锅炉内经过高温反应后释放出二氧化碳气体。在石灰石燃烧时，石灰石进行硫化作用，二氧化碳被吸收，之后石灰石变为石膏。该过程中，石灰石物理性能降低，易形成粉末，通过炉内引风将其带走。总的来说，为确保适当的脱硫率，需加大石灰石的使用量，以弥补燃烧中的损失。硫化床锅炉脱硫过程包括：（1）煅烧过程：即将石灰石转变为生石灰的过程；（2）硫酸盐化过程：将煤燃烧产生的二氧化硫与氧化钙、氧气等进行化学反应，合成硫酸钙，以实现脱硫目的。其中脱硫剂的作用在于将硫化床内受热分解产生氧化钙，以实现上述脱硫反应过程。

2.脱硫收尘系统流程

常见脱硫收尘工艺流程如图1所示，含硫烟气从锅炉的引风机送至吸收塔内，在吸收塔内同充满钙离子的循环浆液接触，烟气中的二氧化硫易溶解于水，当与雾滴相遇时，分解形成的氢离子、硫酸氢根离子等同钙离子进行化学反应，生成亚硫酸钙，达到收尘目的。此外，在富有亚硫酸钙的吸收液的液体在塔内受到氧化，生成硫酸钙，并结晶为二水石膏，经过过滤后，石膏可回收至灰砖厂，滤液也可继续利用。

图1 烟气脱硫除尘工艺流程图

3.硫化床锅炉脱硫系统改造关键技术

3.1 关键技术

湍流传质吸收技术是基于渗透表面更新理论的一项技术，使用液体作为分离剂，分离出废气中的烟尘等有害气体，由于其操作简单方便、效率较高、能耗偏低的特点得到了广泛运用。该技术成功实现了除尘和脱硫并行的操作模式，且众多实践表明，其运行费用低，无明显堵塞结垢现象，效果显著，对于大部分固硫剂具有较强的适用性，如氧化钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸钠等。

双碱法脱硫工艺具有较长的发展和应用历史，且脱硫效果良好。当双碱法脱硫效率降低时，需持续补充碱液，并根据锅炉内的配置情况，在确保效率的的前提下，进行对比分析后可进行脱硫系统的改造。对于脱硫系统的改造需考虑以下原则：系统改造不能对正常生产过程；改造后需完全满足脱硫要求；做到一次性投资并确保费用的可行性；保证改造后的系统使用后不会出现新的污染。

3.2 需注意的问题

在脱硫系统的改造中，除注意上述基本原则外，需注意以下问题：（1）石灰石对锅炉及相应系统设备的影响：在对系统进行改造时，石灰石反应带来的物理热以及脱硫反应形成的生成物过程会带走一定的热损失，对此应当予以考虑，此外还包括煅烧反应中的吸热以及硫酸盐化反应的放热因素。根据硫酸盐化放热损失以及碳酸钙煅烧的的热损失公示显示，脱硫反应需消耗氧气，这也意味着锅炉的燃烧的理论空气量会增长，烟气量增加，风机的运行负荷会出现一定变化，需要进行校核。（2）脱硫剂用量以及粒径分布的确定：脱硫剂的活性对锅炉内的脱硫化学反应具有很大影响，因此石灰石的选择需尽可能选择活性较好的。石灰石的用量问题可由钙硫比进行确定，对此，钙硫比的选择需考虑要有较多的富余量，并满足相应规范标准，在脱硫系统改造中更需注意此问题。事实证明，在锅炉设计时，若未曾考虑到脱硫因素的影响，当石灰石过多时一方面会对锅炉内燃烧造成影响，同时也会增加烟尘排放量，对除尘系统造成一定的影响，甚至出现排放超标的情况。（3）其它形式：目前，气力输送石灰石逐渐得到应用，该系统灵活性强，易控制，具有一定的可靠性，但对石灰石的粒径要求较高，且所需费用较高，能耗大。对此，笔者以为在实现硫化床锅炉脱硫系统改造与创新的过程中，需要考虑多方面因素影响，尽可能提升性价比。

结语

随着环保意识逐渐深入人心，对于有害气体的排放标准有了更为严格的要求，对此电厂面临着前所未有挑战，但我们也应当意识到，近年来，经过大量专家学者的共同努力，随着科学技术的发展，通过先进技术对相应设备进行改造以降低运行费用，降低有害气体排放量已取得良好效果。实际硫化床锅炉实际改造过程中，应当严格按照相应设计规范和排放标准，贯彻安全、可靠的基本原则，同时考虑多方面因素影响，尽可能提升性价比。只有如此，方能保证电厂硫化床锅炉脱硫系统改造的顺利完成，最终实现我国电力行业的长期稳定发展。

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