辛建华+李若毅
摘 要：本文通过介绍某流化床锅炉机组为了达到环保指标，综合脱硫工艺配置情况，提出了仅靠流化床锅炉炉内脱硫不能满足《火电厂大气污染物排放标准》时，所需的深度脱硫城市高层建筑地基工程的施工技术，处理可选择采用烟气循环流化床半干法脱硫技术方案并介绍了其特点及其存在的问题。
关键词：循环流化床锅炉 深度脱硫工艺 烟气循环流化床半干法脱硫
中图分类号：X77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（c）-0093-02
据相关文献介绍，目前投产的流化床机组炉内喷钙脱硫效率一般在80%左右，因此污染物排放达不到我国最新环保要求。同时由于炉内不断喷入石灰石粉，脱硫剂分解吸热与脱硫放热影响锅炉热平衡，烟尘中粉尘的浓度提高，使电除尘器的二次电流减小，导致除尘器效率降低，可能会出现电晕闭塞现象，导致除尘效率下降。因此，燃烧高硫份燃料的流化床锅炉必须在炉后进行深度烟气脱硫。
1 循环流化床锅炉炉内脱硫简介
城市高层建筑地基工程的施工技术及其处理流化床锅炉自脱硫是一种炉内喷钙脱硫工艺，以石灰石粉为脱硫吸收剂，燃料和石灰石粉自锅炉燃烧室下部送入。石灰石进入流化床锅炉炉膛内的灼热环境时，其有效成分CaCO3遇热发生煅烧分解为CaO和CO2，燃料燃烧生成的SO2与CaO接触发生化学反应生成CaSO4而被脱除。
2 炉后烟气深度脱硫工艺选择
参考国家环境保护部出台的《燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南》（试行）及其他相关资料，燃煤电厂SO2污染防治最佳可行技术及排放水平表单中指出燃用中高硫煤的现役和新建机组采用循环流化床锅炉的，其SO2污染防治最佳可行技术方案为：炉内脱硫+石灰石/石灰—石膏法、炉内脱硫+烟气循环流化床法。
其中提到的第一种方案是传统的工艺路线，但是流化床机组与传统煤粉炉所对应的湿法脱硫有所不同，流化床锅炉烟气含尘浓度高，同时该种情况下炉内脱硫后的烟尘比电阻高，因此流化床机组配置布袋除尘器居多。同时，第一种方案中，锅炉排出烟尘中的未完全反应的CaO被直接排走，造成资源浪费并且脱硫废水处理及烟囱防腐问题依然比较难以处理。所以这种传统的先除尘后脱硫的工艺方案，更加适用于煤粉炉，对于流化床机组来说，有一定的局限性。
2.1 半干法脱硫工艺系统介绍
半干法烟气脱硫兼有干法与湿法的一些特点，就目前来看主要是在湿状态下脱硫，在干状态下处理脱硫产物。主要工艺流程如下：锅炉出口烟气直接进入该系统，利用吸收塔下部的文丘里管加速作用，使进入的烟气和物料在塔内形成循环流化床床体。物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，具有很好的传质和传热效果。同时，借助在文丘里出口扩管段的雾化喷水降温作用，使得吸收剂表面形成液膜，消石灰可与烟气中SO2完成离子型的脱除反应。在吸收塔中，吸收剂可脱除烟气中几乎全部的SO3、HCl、HF酸性物质。净化后的含尘烟气从脱硫吸收塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后布袋除尘器进行气固分离。除尘器收集的大部分粉尘物料通过循环斜槽返回吸收塔，其中未完全反应的吸收剂继续参与脱硫反应，除尘后净烟气经烟囱排往大气。
固定和脱除烟气中SO2的基本原理是酸碱反应，采用在湿状态下脱硫。半干法烟气脱硫的过程是一个包括了传质、传热以及化学反应的综合过程，主要由以下几个步骤组成。
（1）SO2由气相向吸收剂颗粒表面的扩散过程。
（2）SO2在吸收剂颗粒表面的吸附、溶解及离解反应。
（3）碱性吸收剂（以Ca（OH）2为例）颗粒在液相中溶解。
（4）酸碱反应，以固定和脱除硫离子。
（5）脱硫产物水份蒸发，最终以“干态”形式排出。
在吸收塔中，吸收剂可脱除烟气中几乎全部的SO3、HCl、HF酸性物质。由于去除了几乎全部的SO3，使烟气酸露点温度有一定的降低。
2.2 半干法脱硫工艺效率的影响因素
据相关文献介绍，二氧化硫在水中的溶解吸收是放热过程，介质温度越高，二氧化硫的溶解度越小，吸收率越低，越不利于反应的进行，所以在烟气二氧化硫脱除过程中应尽量降低反应温度，以提高脱硫率。
二氧化硫溶于水后，立即与碱性物质发生化学反应，生成亚硫酸盐；碱过剩时，即生成硫酸盐；二氧化硫过剩时会生成酸式盐，这是半干法脱硫技术机理之一。由于在半干法烟气脱硫中以水作溶剂，烟气中的二氧化硫首先溶解于水，再与碱性物质反应。所以应尽量降低烟气温度，使尽可能多的二氧化硫溶解于水中与碱性物质反应；否则即使吸收液中性碱性物质浓度高，脱硫效率也不会很高。烟气温度是控制脱硫率的关键因素，烟气温度越低，SO2溶解也多，同时反应时间越长，从理论上说越有利于提高脱硫效率。烟气的含湿量越大，进而为脱硫反应的进行创造了有利条件。随着烟气含湿量增大，液滴干燥时间长，延长了烟气中SO2与脱硫剂在液相离子状态下反应时间，而液相离子反应速率比干燥后气固吸附反应快数倍。
但是出口烟气湿度大，容易引起物料粘结，严重时会造成脱硫塔堵塞，影响运行过程，甚至会对后续设备如除尘器、引风机及烟囱造成恶劣影响，另外，过高的湿度意味着较长的水分蒸发时间，反应器（脱硫吸收塔）的高度必须增加，相应的设备投资及运行费用提高，因此需要根据实际情况设计一个最佳值，目前，工业应用的半干法脱硫工艺中，脱硫吸收塔出口烟温与烟气露点温度差值一般取15℃～20℃。按以上理论，并经设备供货方实际优化，某1180t/h的流化床锅炉炉后吸收塔烟道顶标高取63.0m，保证脱硫烟气停留时间大于6s，并使布袋除尘器出口烟气温度≥75℃，高于烟气露点温度20℃以上，保证除尘器后管道和设备不用采取特殊防腐措施，目前运行良好。
3 半干法脱硫工艺特点及存在问题
3.1 半干法脱硫工艺特点
根据实际工程运行经验及与湿法脱硫工艺对比可知，半干法脱硫工艺特点如下。
（1）利用排出烟尘中含有的大量未完全反应的CaO作为吸收剂补充，大幅度降低了运行成本，减少了深度脱硫吸收剂的耗量。
（2）由于循环流化床反应塔，具有SO2、SO3、HCl、HF等多组份污染物净化能力。因此，净化后的烟气，进一步提高了滤袋的使用寿命，大大降低了对布袋除尘器滤料的化学侵害。
（3）节约水资源。
半干法工艺的操作温度高于湿法脱硫工艺20℃以上，据相关文献介绍，可较湿法脱硫节水35%左右。
3.2 该工艺存在的问题
（1）该工艺采用高品位的生石灰作为吸收剂，品质要求比较高。
（2）脱硫副产品的综合利用。目前，国内外专家对于半干法脱硫灰综合利用的研究主要集中在用作水泥缓凝剂、改良土壤和制造人工礁岩方面，其他新的利用途径正在开发。
（3）脱硫除尘系统的压降约2500～3300Pa，使得厂用电率增加，增加引风机运行费用等。同时，对于循环流化床锅炉引风机选型TB点压头也将达到10kPa左右，大于炉膛瞬时耐压9800Pa，需要进一步和锅炉厂配合。
（4）反应塔的内的压力降波动较大，需要加强炉内压力监视。
4 结语
烟气治理是燃煤电厂烟气二氧化硫、粉尘等污染控制的重要控制手段，作为“三同时”环保工程，烟气脱硫、除尘装置是电厂建设的重点项目。选择何种工艺，不但直接决定污染物减排效果、初始投资和后期的运行费用情况，也关系到电厂建设运营的整体经济、节能、环保和社会效益。经过以上理论分析及初步比较，半干法脱硫工艺具有一定的工程优势，可以作为燃用中高硫份流化床锅炉炉后深度脱硫的工艺形式。
参考文献
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