电石渣—石膏法脱硫增容提效改造技术

2017-04-17福建鑫泽环保设备工程有限公司林晓凤

海峡科学 2017年2期

关键词：石渣烟道吸收塔

福建鑫泽环保设备工程有限公司林晓凤

电石渣—石膏法脱硫增容提效改造技术

福建鑫泽环保设备工程有限公司林晓凤

目前，国内许多火电厂、化工厂的湿法脱硫装置需要进行增容提效改造。该文介绍山东新龙集团有限公司电石渣—石膏法脱硫增容提效改造技术、改造内容及改造效果，对于后续同类型的脱硫增容提效改造具有良好的参考和借鉴价值。

电石渣脱硫增容提效改造吸收塔

1 概述

目前，国内许多火电厂、化工厂都将脱硫系统增容提效改造提上了日程。主要是因为，一方面由于机组燃用煤种变化，脱硫系统入口SO2浓度远大于系统设计值；另一方面是国家环保要求越来越严，特别是“超低排放”标准的实施，导致现有的脱硫系统无法稳定、达标排放。

山东新龙集团有限公司4#锅炉为东方锅炉厂生产的220t/h煤粉炉，已配置电石渣—石膏法脱硫设施及湿式电除尘器，脱硫设施为一炉一塔，4#吸收塔直径5800mm，配4台循环泵。吸收塔入口烟气SO2浓度小于4000mg/Nm3（干标，6%O2），脱硫效率95.0%，现有脱硫设施运行SO2排放浓度低于200mg/Nm3（干标，6%O2），无法达到“超低排放”的标准。现塔内氧化工艺氧化效果不佳，石膏品质较差，不能作为产品外卖。

山东新龙集团有限公司4#锅炉脱硫装置的增容提效改造工程由福建鑫泽环保设备工程有限公司于2016年8月总承包（土建施工除外），业主要求在土建具备施工条件后，60d完成改造并具备运行条件。改造中，要充分利用原有脱硫设备，提高脱硫副产物品质，施工周期短，投资造价低。改造后脱硫入口烟气SO2浓度小于5000mg/Nm3（干标，6%O2），脱硫效率99.3%，脱硫设施运行满足低于35mg/Nm3（干标，6%O2）的超低排放标准。

2 脱硫剂——电石渣

电石渣是山东新龙集团有限公司PVC厂的生产废料。

电石是该集团PVC厂生产聚氯乙稀的主要原料，电石的化学名称为CaC2，纯碳化钙是无色透明的固体，但工业上常用的碳化钙因含杂质较多而成暗灰色，电石的生产工艺为焦炭与石灰在高温条件下反应生成碳化钙，其反应方程式如下：

电石置于乙炔发生器中，加水进行强烈化学反应生成乙炔气和氢氧化钙，其反应式如下：

乙炔气体用于生产聚氯乙稀，而电石渣和其它杂质成为影响环境的废弃物。

福建鑫泽环保设备工程有限公司委托福建省分析测试中心对新龙电化集团电石渣的成分作分析，结果见表1。

表1 电石渣成分分析表

从中可见，电石渣的主要成分是Ca(OH)2，电石渣中的Ca(OH)2占比大于市场采购的生石灰制成的熟石灰中Ca(OH)2的百分含量。因此，电石渣—石膏法的脱硫原理与石灰—石膏法相同。

3 脱硫装置主要改造内容

电石渣—石膏法脱硫装置分为烟气系统、SO2吸收系统、脱硫剂储存及输送系统、石膏脱水系统、事故检修排空系统、工艺水系统及电气仪控系统。其中，脱硫剂储存及输送系统、石膏脱水系统、事故检修排空系统、工艺水系统大部分保持原状，仅在系统管道上进行改造修复。主要改造的是烟气系统、SO2吸收系统及电气仪控系统。改造范围及内容如下：

3.1 烟道系统改造

从4#炉引风机出口膨胀节后接口至现有4#湿式电除尘器入口，工艺需要的烟道改造和新增烟道（含保温、防腐）均属福建鑫泽环保施工范围。

3.2 SO2吸收系统改造

从4#炉引风机出口烟道到现有4#湿式电除尘器入口，烟道之间所有主辅设备（包括氧化塔）的建设等。

3.3 电气仪控系统改造

电气系统方面，山东新龙公司只提供电源接点，其余全部由福建鑫泽环保公司负责。仪控系统方面，本次改造的DCS卡件安装在原有3#脱硫氧化塔改造的DCS柜内，本次包含1台上位机及1套软件，并做组态修改；不含控制柜、主处理器等，主控单元、电源、通讯等均利用原有器材。

具体的改造内容详见图1。

改造后烟气系统的工艺流程为：锅炉引风机→氧化塔→原吸收塔→原湿式电除尘器→原烟囱，即在锅炉引风机和原吸收塔中间增加了进出氧化塔的烟气管道。图1中，虚线方框内为新建的氧化塔。新建的氧化塔工艺流程为：在氧化塔底部设塔釜，经脱硫后的脱硫液落入塔釜，脱硫浆液由氧化塔循环液泵输送至塔顶喷淋。新增的氧化风机将空气鼓入氧化塔塔釜，在搅拌器的作用下，空气被破碎并充分分散于浆液中，将亚硫酸钙氧化为石膏。原吸收塔内的浆液通过浆液排出泵输送到氧化塔的塔釜，使原脱硫浆液在吸收塔和氧化塔进行两级氧化，延长了氧化时间，提高了脱硫效率及脱硫石膏的品质。氧化塔内的浆液通过氧化塔石膏排出泵输送至原有水力旋流器进行脱水处理。

图1 脱硫改造工艺流程图

4 新建氧化塔的原因

SO2吸收系统是整个烟气装置的核心，也是增容提效改造的核心。对于喷淋塔而言，煤种的适应性与浆液的循环量、系统塔氧化槽的容积以及是否有足够的氧化风量密切相关。目前，脱硫提效改造的措施有：①增加液气比（增加喷淋层数及增加喷淋密度），塔内提效构件（均流装置及防烟气逃逸装置）；②单塔双循环；③新建塔外浆池；④串塔方式；⑤吸收塔重建。

针对山东新龙项目，吸收塔进口SO2浓度由4000mg/Nm3（干标，6%O2）提高为5000 mg/Nm3（干标，6%O2），且出口SO2浓度由200mg/Nm3（干标，6%O2）降为35 mg/Nm3（干标，6%O2）。脱硫效率需大幅提高，且需氧化的SO32-浓度增大，原系统氧化能力严重不足，故选择增设氧化塔的串塔方式。新建氧化塔的净烟道作为原吸收塔的入口烟道，实现两个塔串联处理烟气。通过新增的氧化塔对SO2及其他污染物进行部分脱除，再进入原来的吸收塔脱除剩余的污染物，通过两级脱硫，满足排放要求。新建的氧化塔可提前独立施工，在烟道与原系统烟道接通时，主机才需停机。因此大大缩短了主机停机时间，也缩短了整个施工周期。

5 脱硫改造效果

经过调试，系统运行正常稳定，山东新龙集团有限公司4#锅炉脱硫增容提效改造工程取得良好的脱硫效果。脱硫改造效果见表2。

由表2可见，改造后，脱硫效率由95.0%提高至99.3%，锅炉每小时多脱除SO2247kg；锅炉脱硫每小时多消耗电石渣0.34t（因脱硫总量增加），按一年运行8000h计，一年可减少电石渣外排2720t，减少了这些废渣对环境的污染。原有脱硫装置产生的石膏品质较差。改造后，锅炉脱硫装置每小时产生3.45t石膏（含水率10%），改造后产生的脱硫副产物石膏，亚硫酸钙含量低，游离水含量为10%，可以作为产品外卖，节省了脱硫产物的排污费。因此，山东新龙集团有限公司4#锅炉脱硫增容提效改造工程产生了良好的经济效益和环保效益。