浅谈供暖锅炉脱硫除尘设备选型应注意的问题

1浅谈供暖锅炉脱硫除尘设备选型应注意的问题（北京利徳衡环保工程有限公司卢来印、王强、杨文奇）北京地区从2003年11月1日起执行了锅炉烟气排放的新标准，即SO2≤150mg/Nm3，尘≤50mg/Nm3。新标准执行两年来，纵观各项脱硫技术，真正不结垢，不堵塞，不带水，能连续稳定达标的用户为数不多。究其原因，一是技术工艺路线不成熟，二是运行管理水平较低。下面，结合我公司脱硫除尘实践谈几点体会。一、北京地区普遍选用的三种脱硫除尘技术为适应新的锅炉烟气排放标准，近两年来在北京市场上活跃着40多个脱硫除尘设备供货商，各家技术、工艺路线各不相同，但归结起来有三种类型：1.塔板型。该类技术采用文丘里水膜除尘，塔板脱硫，脱硫剂为石灰或氧化镁。该技术液气比低，一般为1-1.5L/m3；气液传质好，单板脱硫效率高；系统阻力小，一般改造项目不用换风机，省电。塔板主要有两种结构形式，一种是泡沫床型，属穿流降液式，单板脱硫效率为60％，除尘脱硫效率受锅炉负荷变化的影响较大，采用喷嘴补水，易堵塞，系统阻力较大。另一种是XP型塔板（利徳衡公司专用塔板形式），属溢流降液式，单板脱硫效率为80％，除尘脱硫效率受锅炉负荷变化的影响不大，采用大口径不锈钢布水器布水，不用喷头，不堵塞，系统阻力较小。采用塔板作为脱硫除尘部件，运行操作要求较高，必须严格控制脱硫液的供给量、PH值及钙、镁和硫酸根离子浓度，否则容易引起塔板结垢、堵塞。2.旋流板型。该类技术采用旋流板作为脱硫除尘部件，一般采用氧化镁法或钠钙双碱法，除尘水和脱硫液于一体，脱硫除尘同时进行，对原有脱硫除尘设备改动小，由于旋流叶片间距较大，较塔板不易堵塞，堵塞后也易于清理，但由于脱硫液中粉尘浓度大，对旋流板和供液系统磨蚀大，寿命短。此外，单板脱硫效率较低，一般需2-3层旋流板才能达标（塔板1-2层），材料消耗多，系统阻力大；最低层旋流板接触的烟气粉尘浓度大，往往由于供液量不足或布水不均易堵塞结垢；又由于强旋流场作用，脱硫除尘后烟气雾PDF文件以FinePrintpdfFactoryPro试用版创建沫携带严重，脱水负荷大，容易导致风机带水。旋流板有两种结构形式，一种为化工系统中常用的普通旋流板，另一种是采用空气动力学原理设计的能产生强旋流场的旋流板，又称风洞结构。前者效率低，阻力小，后者效率高，阻力大，且对脱硫部件磨损大。3.冲击水床型。该种类型技术采用S型通道或挡板，烟气反复冲激水床，进行脱硫和除尘作用，一般采用火碱、纯碱或氧化镁做脱硫剂。该法结构简单，不需要沉淀池和大功率循环水泵，但气液接触状态差，脱硫效率和脱硫剂的利用率都较低，要实现持续稳定达标有一定难度，因而主要应用在北京市周边区县小吨位锅炉上。二、脱硫除尘设备选型应注意的几个问题北京地区为适应新的环保标准而进行的脱硫除尘设备改造已进行了两年多，很多用户通过多方参观、学习、比较，对脱硫除尘设备有了一个比较清楚地认识，在选择技术工艺路线上采用科学、慎重的态度，订到了较好的设备，保证了系统连续稳定达标运行。但也有一些用户在认识上存在误区，认为脱硫过程仅仅是简单的酸碱中和反应，应用的是初中化学知识，没有什么了不起的，还有些人认为各家技术工艺都差不多，运行中都不同程度地存在结垢、堵塞和风机带水等问题，结果是哪家的价格低就优先考虑哪家，放弃了科学求实的态度，最终是花了钱不能稳定运行或根本就达不了标准，给企业造成损失。我们认为脱硫除尘是一项多学科的技术，它涉及到机械学、热力学、流体力学、反应化学、建筑学、材料学等学科。脱硫除尘是一项系统工程，它包括脱硫除尘设备、脱硫除尘工艺、脱硫除尘使用管理等三个子系统。因此，选用脱硫除尘技术要采用科学求实的态度，树立系统的观念，运用价值工程原理，综合评判各种技术、工艺的性能价格比，具体地讲，应注意以下几个方面。1.脱硫效率。在国家日益严格的二氧化硫排放要求下，脱硫效率应成为各用户对脱硫除尘设备首要考察的指标。首先要看脱硫过程反应器的结构型式，它直接影PDF文件以FinePrintpdfFactoryPro试用版创建响到气液的接触状态，进而影响到脱硫效率和脱硫剂的利用率。其次要看设备在正常运行条件下的脱硫效率，在北京可以考察其已投用设备平时运行的在线监测数据，不能单纯相信厂家样本或方案中的数据。最后，考察设备运行脱硫效率是在何种因素下取得，如pH值，液气比，锅炉负荷等，特别是采用石灰或石灰石做脱硫剂，在脱硫液pH值大于8时，所取得的高脱硫效率基本上是非稳定状态的脱硫效率。2.投资费用。一般，供热厂是微利企业，要求投资费用低。实际上，一项好的技术工艺是依靠好的技术、好的材料和好的施工工艺来保证的，科学的评判标准应该是系统的性能价格比高。如果要求过低投资费用将导致设备选型的失败、重复投资和真正有技术含量的脱硫设备在市场上无法立足和自我完善，也影响到国产脱硫技术的发展和成熟。3.运行费用。从长远考虑，应尽量降低运行费用，主要包括三方面内容：a.脱硫剂。常用的脱硫剂一般为石灰或氧化镁，同等烟气条件下，脱硫剂石灰和氧化镁消耗量相差不大，一般脱硫技术钙硫比都得大于1.0，但CaO脱硫较MgO脱硫有明显的优势，对比如下：（1）MgO脱硫需要配备完善的排水处理设备，否则会造成环境水体的二次污染；CaO脱硫不需排水处理设备，也不会造成水体的二次污染。现将两种脱硫方法的产物及溶解度列表如下：脱硫剂脱硫产物产物溶解度（g/100g水）CaO脱硫CaSO3CaSO40.0043（18℃）0.223（0℃）MgO脱硫MgSO3MgSO40.65（25℃）26.0（18℃）PDF文件以FinePrintpdfFactoryPro试用版创建可见，MgSO3的溶解度是CaSO3的151倍，MgSO4的溶解度是CaSO4的116.6倍。由于CaO脱硫产物的溶解度极低，基本上都以固体进入除尘灰渣，排水中CaSO3和CaSO4很少，不会对水体造成二次污染；MgO脱硫产物的溶解度极高（特别是MgSO4），如果不设排水处理设备，大量脱硫产物随污水排放，势必造成环境水体的二次污染。国内近年来少数中小型锅炉采用MgO脱硫，排水未作处理直接排放，实际上是以牺牲环境水体质量为代价的。对此，北京市环保局予以了高度重视，在《京环控【2003】7号》通知中明确地提出了要求。（2）MgO的价格比CaO高一倍以上，去除单位重量SO2的成本比CaO脱硫高。（3）MgO的活性比CaO低，吸收SO2的速度较慢，其使用的液气比要比CaO脱硫大一些，所以泵的功率消耗比CaO的大。（4）MgO的来源较窄，远不如CaCO3或CaO宽。由于以上原因，目前全世界90％的湿法脱硫装置都采用CaCO3或CaO脱硫，很少采用MgO脱硫。而且，国外有限的MgO脱硫装置采用的工艺与国内的不同，没有二次污染问题。国外采用的MgO-MgSO4工艺，产物主要是MgSO3（沉淀物）和MgSO3沉淀物吸附的少量MgSO4，其脱硫产物（固体）在高温下干燥焙烧，焙烧过程产生的高浓度SO2用于制硫酸：MgSO3（固体）高温MgO+SO2MgSO4（少量、固体）+C+O29000CMgO+SO2+CO2由于MgO再生后循环使用，SO2用于制酸，所以没有二次污染。b.电耗。（1）系统阻力小，风机压头小，耗电少。脱硫中，引风机的选择功率不能过小，因为一是保证风机压头有一定富余量，以防系统局部堵塞所带来引风机出力不够，影响锅炉燃烧；二是避免因引风机的超电流工作而PDF文件以FinePrintpdfFactoryPro试用版创建烧坏电机，因为现行大多数类型引风机的设计温度为200℃，实际进入引风机的烟气温度大约40-50℃。（2）气液传质好，循环液流量少，循环泵功率小。脱硫循环泵的功率主要由循环液量和泵的压头所决定，液气比大，布液装置中有雾化喷头，则要求循环泵功率大。同等脱硫效率下，旋流板的液气比要比塔板高。c.水。水是保护资源，我国是缺水国家，北京市尤为突出。系统脱水效果好，烟气相对湿度控制在8％以内，水消耗量就少。此外，要加强脱硫除尘水的循环利用，减少外排水，有条件的单位要用中水脱硫除尘，以利于节水。4．脱硫设备的寿命在15年以上。采用麻石砌筑，塔内部件要用进口316L不锈钢，管网用316L不锈钢或厚壁工程塑料，循环泵采用耐腐耐磨泵。采用金属材料做壳体内衬防腐层的，要开检修孔，便于修补，并且每年检查修补一次。5．脱硫剂制备供给和PH值调控要自动化。脱硫剂的纯度70％，粒度180目。脱硫剂储存、运输、制备、供给及PH值调控的自动化，可以保证脱硫循环液PH值和浓度在可控范围内，从而保证系统稳定达标运行。此外，脱硫剂利用率高，脱硫剂没有二次污染，工人劳动强度低。6.脱硫产物应稳定化或经适当处理，没有二次释放二氧化硫的风险，外排液中的硫酸根离子和钙镁离子要进行处理，不能对水体造成二次污染。7.系统不结垢，不堵塞，能连续稳定达标运行。系统结垢包括设备结垢和管网结垢，这是湿法脱硫过程中一个很难解决的问题，要靠设备、工艺和运行管理三方面来保证。此外，在北方地区应保证冬天正常使用。8.除尘水和脱硫液分开循环运行，有利于防止结垢堵塞，一旦结垢堵塞要便于清理。PDF文件以FinePrintpdfFactoryPro试用版创建提供烟气基础数据。在我们做方案和设计过程中，很少有用户能提供较为完整的基础数据，包括锅炉常态运行时出口烟气量、烟温、出口二氧化硫和烟尘浓度、原有除尘器基本数据、锅炉房和沉淀池的平立面图等，而有些数据在停炉期间无法实际测量，只有靠用户平时注意收集和保存这方面资料（环保部门例行检测一般都有排烟方面的基础数据）。原始数据非常关键，直接关系到脱硫除尘系统的设计，如果无法取得，设计者只能按照相同吨位锅炉的经验数据进行设计，难免有时会出现偏差。10．认真考察。首先考察其用户业绩，最好是北京市的工程项目，因为北京锅炉烟气排放标准是全国最严格的，而且20吨以上锅炉全部要求在线监测，一般讲，能在北京脱硫市场立足，并取得较好业绩的厂家，相对来讲，技术是成熟可靠的。其次，考察供货商实力，供货商要有自己的研发队伍、制造能力和售后服务力量。由于脱硫除尘技术在我国尚不成熟使用管理方面要求严格，售后服务尤为重要，所以要为用户保驾护航，出现问题及时解决，确保锅炉稳定运行。此外，还要考察配套风机、循环泵等，这些配套件虽然不是主机，但对系统稳定达标运行异常关键。三、脱硫除尘系统要实行严格的科学管理在脱硫除尘系统中，技术和工艺是前提，科学的运行管理是保证。在运行过程中，大部分用户希望操作越简单越好，花费时间越少越好，但任何脱硫技术都有其自身的要求和操作的弹性范围。不同的用户即使采用同一技术工艺路线，但因锅炉形式、燃烧状况、烟气工况、燃煤质量、风煤比、脱硫剂质量、沉淀池容积、水质、水量、气候等条件的不同，操作规程各异，这就要求用户在供货商的指导下尽快摸索出一套适合本单位具体情况的最优的运行管理办法。主要应从以下几方面入手：PDF文件以FinePrintpdfFactoryPro试用版创建要向重视锅炉本体运行一样重视脱硫除尘系统的运行。实践证明，凡是运行管理好的用户都是领导亲自抓，例如北辰热力厂和北新建材动力厂，他们对脱硫除尘器的运行和管理要求相当严格，现已摸索出了一套适合本单位具体情况的运行管理办法，并给我们提供了很多值得借鉴的宝贵经验。2.严格控制系统的pH值，最好是在低pH值（弱酸）状态下运行，这样可以有效地防止结垢和堵塞。3.勤抓渣，保证沉淀池的有效容积，沉淀池要适当外排一部分水，从而降低沉淀池回用水亚硫酸根和硫酸根离子浓度，也可以适当加入絮凝剂加速灰渣沉淀，这样可避免回用水管路系统结晶堵塞。4.注意全面观察和记录在线监测数据，不仅仅只关注二氧化硫和尘的排放浓度，可分析烟气量、出口烟温、含氧量和系统总压降等数据。系统运行