循環(huán)流化床鍋爐石灰石脫硫工藝探討

【資料簡介】

    山東恒通化工股份有限公司是集化肥、化工、熱電聯(lián)產(chǎn)于一體的大型化工企業(yè)集團(tuán)，目前化工廠產(chǎn)生的乙炔的副產(chǎn)品電石廢渣每天可達(dá)近1000t。電石渣的主要成分是Ca（OH）2，易溶于水。電石廢渣長期露天堆放會(huì)污染土壤和淺層地下水，使土壤鹽漬化和鹽堿化。

    熱電廠現(xiàn)有240t/h循環(huán)流化床鍋爐五臺(tái)，型號(hào)為YG-240/9.8-M1，并配有石灰石脫硫系統(tǒng)一套。石灰石經(jīng)振磨機(jī)磨成粒度適當(dāng)?shù)氖沂郏缓蠼?jīng)刮板輸送機(jī)、圓盤給料機(jī)輸送至給煤皮帶和燃料煤混和后，爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫硫。目前鍋爐采用本地?zé)熋汉桶酌耗綗蛄枯^高，達(dá)2%，SO2排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。若用石灰石脫硫，根據(jù)計(jì)算，每年需要石灰石約15~20萬t，成本很高。

    一、循環(huán)流化床鍋爐特點(diǎn)、脫硫機(jī)理及脫硫影響因素

    循環(huán)流化床鍋爐具備許多*的優(yōu)點(diǎn)，主要有（1）燃料適應(yīng)性廣；（2）燃燒效率高；（3）易于實(shí)現(xiàn)脫硫；（4）氮氧化物排放低。由于使用低溫燃燒和分段燃燒，氮氧化物生成量少。

    煤燃燒過程中，燃煤中的硫可分為有機(jī)硫和黃鐵礦硫兩大部分，硫分在加熱時(shí)析出，如果環(huán)境中的氧濃度較高，則大部分被氧化為SO2而很少部分殘存于爐渣中。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒脫硫過程是將脫硫劑（石灰石、白云石或消石灰）送入爐內(nèi)，脫硫劑進(jìn)入爐內(nèi)首先鍛燒生成氧化鈣，氧化鈣再與燃料燃燒生成的SO2氣體反應(yīng)。

    影響循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率的主要因素為：（1）Ca/S摩爾比的影響。Ca/S摩爾比被認(rèn)為是影響脫硫效率和SO2排放的首要因素，根據(jù)試驗(yàn)表明，隨著Ca/S比的增加，脫硫效率在Ca/S比低于2.5時(shí)增加很快，而繼續(xù)增加Ca/S比或脫硫劑量時(shí)，脫硫效率增加較慢，不僅如此，繼續(xù)增加脫硫劑的投入量會(huì)帶來其他副作用，如增加物理熱損失、影響燃燒工況等。因此，存在一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)的Ca/S比，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐Ca/S比一般控制在1.5~2.5之間。（2）床溫的影響。床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫效率和脫硫劑的利用率。（3）脫硫劑粒度的影響。采用較小的脫硫劑粒徑時(shí)，脫硫效果好，故一般采用0~2mm，平均100~500μm的脫硫劑粒度為宜。（4）循環(huán)倍率的影響。循環(huán)倍率越大，飛灰的再循環(huán)延長了脫硫劑在床內(nèi)的停留時(shí)間，提高了脫硫劑的利用率，脫硫效率高。
    二、電石渣脫硫工藝

    熱電廠經(jīng)過論證，認(rèn)為利用電石渣作為鍋爐脫硫劑是可行的，決定對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造后的脫硫系統(tǒng)，不再運(yùn)用石灰石磨成粉末進(jìn)行脫硫，而是利用化工廠產(chǎn)生的電石渣直接加入爐膛進(jìn)行脫硫。具體方案是，新上一套電石渣輸送系統(tǒng)，電石渣經(jīng)料斗、給料機(jī)、輸送帶、卸料器輸送到給煤皮帶，和煤一起進(jìn)入爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫硫，采用變頻器來控制電石渣量。另外，在輸送帶上部裝有電子皮帶秤，用來計(jì)量物料。

    1．利用電石渣脫硫的理論計(jì)算用量

    按照給煤含硫量2%，Ca、S摩爾比2.5計(jì)算，電石渣中含水、雜質(zhì)比例35%（其中含水30%，雜質(zhì)5%），其余成分Ca（OH）2，按照全年總耗煤100萬t量計(jì)算，需要消耗電石渣17.8萬t。

    2．脫硫試驗(yàn)

    為了驗(yàn)證脫硫效果，對(duì)四臺(tái)正在運(yùn)行的鍋爐同時(shí)加電石渣進(jìn)行脫硫試驗(yàn)，并選擇了煤質(zhì)和工況相對(duì)穩(wěn)定的3天時(shí)間作為考核對(duì)象，以便于分析比較。其中11日未加電石渣，12日與13日則按照一定的比例加入了電石渣。

    3．?dāng)?shù)據(jù)分析

    （1）按照一定的比例加入電石渣，Ca、S摩爾比2.5左右時(shí)，脫硫效率可達(dá)到90%，能夠?qū)O2的排放濃度降到國家環(huán)保要求的400mg/m3以下。

    （2）鍋爐效率與風(fēng)機(jī)耗電量沒有明顯變化。

    （3）鍋爐的除塵器灰量、返料器放灰量、爐渣量都有所增加，三種灰渣的增加比例約為1:1:1，其中返料器放灰量增加幅度較大。

    4．存在問題

    （1）由于電石渣中含水量較大，需加入大量的電石渣，造成鍋爐返料器放灰量增多，爐膛差壓較高，床溫下降，負(fù)荷調(diào)整困難。

    （2）電石渣的含水量較高，黏性較大，造成了鍋爐給煤系統(tǒng)落料斗篷煤，易產(chǎn)生堵塞。振動(dòng)篩的篩分效率下降，環(huán)錘式破碎機(jī)的出力增加。

    5．建議

    （1）控制進(jìn)廠煤的含硫量

    進(jìn)廠煤的含硫量要控制在1.5％以下，加入的電石渣與入爐煤的比例可控制在15％以下。

    （2）控制電石渣的含水量

    若電石渣中的水分控制在20％以下，電石渣的加入量相對(duì)減少20%，電石渣與入爐煤的比例可控制15％以內(nèi)。

    三、結(jié)論

    1．電石渣脫硫的方法是可行的，脫硫效果能夠達(dá)到國家環(huán)保要求。

    2．按照每年用煤炭100萬t計(jì)算，可消耗近20萬t電石廢渣。開發(fā)對(duì)廢電石渣的綜合利用，減少了環(huán)境污染，并為以廢治廢開辟了新的途徑。

    3．電石渣脫硫工藝簡單，只需一套給料和輸送設(shè)備，投資小，技術(shù)可靠，便于調(diào)控。降低了熱電廠的生產(chǎn)成本。

    4．恒通化工熱電廠電石渣作為脫硫劑運(yùn)用于循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝是經(jīng)濟(jì)、可行的，具有一定的推廣意義。