优化循环流化床锅炉烟气脱硫运行的分析

（东莞市环境科学学会 广东 523000）

随着目前大气环境污染的加重，对二氧化硫进行有效治理愈发紧迫和重要。本文对优化循环流化床锅炉烟气脱硫措施展开详细论述，提出进一步完善和建议，促进大气污染治理。

1.烟气脱硫技术概述

烟气脱硫技术按脱硫剂的种类划分，可分为以下五种：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，和以有机碱为基础的有机碱法。

烟气脱硫技术按脱硫过程可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫三大类。燃烧前脱硫，是指采用洗煤技术对煤进行洗选，将煤中大部分的可燃无机硫洗去，降低燃烧煤中的含硫量，从而达到减少污染的目的。燃烧中脱硫（即炉内脱硫），是在煤粉燃烧过程中同时投入一定量的脱硫剂，在燃烧时脱硫将二氧化硫脱除，典型技术是循环流化床技术。燃烧后脱硫（即烟道气体脱硫），是在烟道外加装脱硫设备，对烟气进行脱硫的方法，典型技术有石灰石-石膏法、喷雾干燥法、电子束法、氨法等，其中应用最多的是石灰石-石膏法。

烟气脱硫技术按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法脱硫技术、干法脱硫技术和半干（半湿）法脱硫技术。

所谓湿法脱硫技术是以石灰石作为脱硫剂，将石灰石粉与水混合后制成脱硫浆液，喷入脱硫塔内与烟气充分混合，烟气中的SO2与脱硫浆液发生反应生成CaSO3，从而达到脱硫目的。该技术具有脱硫效率高、设备小、投资低、操作方便、易控制、占地面积小等优点；但易造成二次污染、废水后处理问题、能耗高，特别是洗涤后烟气温度低，不利于烟囱排气膨胀，易产生“白烟”，需要二次加热，腐蚀严重等缺点。该技术适用于含硫量较高的烟气。

所谓干法脱硫技术是将CaCO3喷入炉膛高温煅烧分解成CaO，与烟气中的SO2发生反应，生成硫酸钙；采用电子束照射或活性炭吸附使SO2转化生成硫酸氨或硫酸。该技术具有工艺简单、无污水和酸处理、能耗低，特别是净化后烟气温度高的优点，有利于烟囱排气扩散，无“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小；其缺点是脱硫效率低，设备大，投资大，占地面积大，运行技术要求高。吸附剂可以是干的、湿的或浆状的，喷射位置可以是炉子、省煤器和烟道。当钙硫比为2时，干法脱硫效率为50%-70%，钙利用率为50%。

所谓半干法脱硫是利用含有石灰（氧化钙）的干燥剂或干燥的消石灰（氢氧化钙）吸收二氧化硫。即脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理。脱硫效率在70%左右。

2.循环流化床烟气脱硫技术

循环流化床锅炉的脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，常见以石灰石为脱硫吸收剂，受热分解为氧化钙和二氧化碳，其中氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙达到脱硫目的。

影响循环流化床锅炉脱硫的因素较多，既有设备设计安装因素，例如炉膛高度布局设计，烟道位置尺寸设计、喷淋塔除雾器选型设计等。又有生产运行管理因素，如炉膛炉温控制、石灰石粉控制、烟气流速控制等。

3.烟气系统优化

（1）进气方式选用合适的角度，采用斜向下的方式。

（2）在烟气进入处的合适位置安装导流板，让气流的分布更加均匀，降低压降。

（3）膨胀节要选择柔性好、无反推力的非金属材质，避免烟道因高温扩展出现位移情况。

4.二氧化硫吸收系统优化

(1)吸收塔的影响因素

①设定液气比。选择合适的液气比数值可提升液气比能够增加塔内的喷淋密度和接触面积，进一步提升脱硫去除率。液气比一般选择8-25L/m3的范围之间。

②设定烟气速度。提升烟气速度能够适当减小吸收塔直径的设置，降低钢材耗材和其他设备的消耗。但不能将烟气速度设置过大，否则会增大吸收塔内部压力和负荷。烟气速度一般选择3.5m/s。

(2)吸收塔直径优化设计

吸收塔直径优化的关键是综合考虑脱硫塔内部的传质和气液分布情况。在烟气速度小的情况下，烟气流速的增加速度大于压降的增加速度，随着烟气速度持续增加，会出现液泛情况。因此，在设计吸收塔直径时应根据吸收剂液滴的大小设置烟气的速度值，通常设置为喷淋塔内部发生液泛时的50%-80%。

(3)喷淋层的计算选型优化

①喷淋层的设计选型。目前喷头材质主要是玻璃钢材质和碳钢材质。前者耐磨性好、耐化学腐蚀但硬度较低，只用来制作对硬度要求不高的支管。碳钢材质硬度高，可用来制作关键管道如支撑梁。

②喷淋层安装布置优化。应确定喷嘴在塔内的具体位置，根据提供的管径情况、喷嘴和支管的距离来设计，防止脱硫浆液和喷管出现碰撞。

③喷嘴款式选择优化。脱硫塔喷嘴需具备耐磨和耐腐蚀的特性，应为螺旋式或锥切形。大口径的设计可避免喷嘴出现堵塞和结垢，使得气液充分接触，提升雾化效果。

(4)除雾器的优化

①除雾器选型优化。折流板型除雾器在垂直放置时，设定折流板支间的数值为20-70mm，控制烟气流量为2-3m/s；在水平放置时，控制烟气流量为6-10m/s。波形板除雾器是通过液滴惯性力而对其进行分离。在气流速度固定的情况下，大体积液滴拥有更大的惯性会出现分离现象。临界分离粒径是除雾器能力的重要指标，其数值越小表示能力越强。

②烟气停留时间优化。除雾器的优化要充分考虑烟气流速和在脱硫喷淋塔中的时间长短等因素，通常设定其高度为7m-10m之间。另外，为减少脱硫浆液进入烟道，第一层脱硫喷淋层高应设为3m-3.5m，喷淋层间设为2m-2.5m，可使烟气在脱硫塔有充分停留时间以去除二氧化硫。

③除雾器冲洗优化。冲洗时应清除雾器的固体残渣和残留浆液，避免出现结垢和堵塞，否则会增加烟气流动时阻力，降低脱硫效果。可将第一层冲洗水的流量设定为1L/s·m2，第二层冲洗水的流量设定为0.34L/s·m2。

5.运行过程优化调整措施

(1)优化炉内脱硫效率

①床温控制。锅炉床温会对脱硫剂的使用产生影响，当锅炉床温小于800℃时或大于870℃时，都不利于发生脱硫反应，降低脱硫效率，所以锅炉床温应控制在800℃-870℃之间，才能使脱硫剂发挥最佳状态，从而保证脱硫剂效果。

②充分利用炉内脱硫特性。炉内脱硫之后烟气会有活性氧化钙的存在，可通过降低吸收剂的使用量、有效利用活性氧化钙的方式来进一步脱硫，少用甚至不用吸收剂即可完成脱硫要求，降低脱硫成本。

③石灰石品质控制。石灰石粉的高含量有助于脱硫性能的提高，并尽可能减少石灰石粉的含水率，最好含水率低于1%。石灰石粉碎系统设计和设备的选择应遵循分级粉碎原则，粗碎采用破碎机，细碎采用柱磨机。当石灰石来料粒度≤30mm时，可直接采用磨机。一般石灰石颗粒粒径选在0.2-1.5mm为宜。

④物料滞留时间控制。炉膛内烟气中的二氧化硫与氧化钙有效反应时间越长，脱硫效果越好。因此，要合理控制流化风速、循环倍率、烟气速度等参数。

(2)脱硫运行过程优化

①设计加装浓浆槽、并联已有的浓浆槽，达到可切换使用的效果，可增加浓浆的浓缩时间，增大颗粒的径度，提高固液的分离效率。同时，可安装测量循环浆液密度计，确保颗粒物的含量在标准范围之内，降低设备的磨损情况。

②一般运行两台循环泵。供浆泵、排污泵及2#搅拌机保持常开，形成浆液循环。当pH值保持在6时，SO2折算值仍在280mg/m3以上，则多开一台循环泵。若3台循环泵开启，pH值保持在6时，SO2折算值仍在280mg/m3以上，则把pH值升到最高6.4。若pH值保持6时SO2折算值100mg/m3以下，可尝试关掉一台循环泵，但要密切注意数据变化，若有升高趋势，则重新变为开两台循环泵。

③若供浆泵、排污泵在开启的情况下，pH值升不到6，则先开启2#搅拌机，再开启给料机，开始加石灰，直到pH值能缓慢上升，关闭给料机；若制浆池水位不够，补水泵自动抽锅炉废水到制浆池或开启排污泵补水。

④反应池液位应随时保持5m左右，即离平台1m左右。若液位过低，应打开自动冲洗的开关，并将时间改为10s进行快速补水。液位离平台1m左右时，把时间改回正常值。

(3)优化锅炉装置废水处理

①可将废水处理系统的中间槽换为第二个浓浆槽，增加石膏浆液的反应时间，充分结晶石膏颗粒，提升压滤机的工作效率。

②要注意对沉淀池进行清理，降低污水颗粒物的数量，提升废水处理效率。

③排污泵保持常开，若出的渣过稀（全是水）则停止出渣。每天必须把转鼓过滤机冲洗干净。排污泵和供浆泵需轮换使用，不能一直开其中一个，更不能在没打开阀门的情况下开启泵（其他泵同理）。

6.结语

综上所示，循环流化床锅炉烟气脱硫能够有效减少烟气中的污染物，具有较高的推广价值，有利于生态保护和改善环境，为居民提供舒适的生活空间，并为环保事业提供新动力。