循環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、熱電聯產于一體的大型化工企業集團，目前化工廠產生的乙炔的副產品電石廢渣每天可達近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污染土壤和淺層地下水，使土壤鹽漬化和鹽堿化。

    熱電廠現有240t/h循環流化床鍋爐五臺，型號為YG-240/9.8-M1，并配有石灰石脫硫系統一套。石灰石經振磨機磨成粒度適當的石灰石粉，然后經刮板輸送機、圓盤給料機輸送至給煤皮帶和燃料煤混和后，爐內實現脫硫。目前鍋爐采用本地煙煤和白煤末摻燒，含硫量較高，達2%，SO2排放濃度遠遠高于國家排放標準。若用石灰石脫硫，根據計算，每年需要石灰石約15~20萬t，成本很高。

    一、循環流化床鍋爐特點、脫硫機理及脫硫影響因素

    循環流化床鍋爐具備許多*的優點，主要有（1）燃料適應性廣；（2）燃燒效率高；（3）易于實現脫硫；（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硫和黃鐵礦硫兩大部分，硫分在加熱時析出，如果環境中的氧濃度較高，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，脫硫劑進入爐內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。

    影響循環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摩爾比被認為是影響脫硫效率和SO2排放的首要因素，根據試驗表明，隨著Ca/S比的增加，脫硫效率在Ca/S比低于2.5時增加很快，而繼續增加Ca/S比或脫硫劑量時，脫硫效率增加較慢，不僅如此，繼續增加脫硫劑的投入量會帶來其他副作用，如增加物理熱損失、影響燃燒工況等。因此，存在一個較為經濟的Ca/S比，對于循環流化床鍋爐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速度、固體產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，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）循環倍率的影響。循環倍率越大，飛灰的再循環延長了脫硫劑在床內的停留時間，提高了脫硫劑的利用率，脫硫效率高。
    二、電石渣脫硫工藝

    熱電廠經過論證，認為利用電石渣作為鍋爐脫硫劑是可行的，決定對脫硫系統進行改造。改造后的脫硫系統，不再運用石灰石磨成粉末進行脫硫，而是利用化工廠產生的電石渣直接加入爐膛進行脫硫。具體方案是，新上一套電石渣輸送系統，電石渣經料斗、給料機、輸送帶、卸料器輸送到給煤皮帶，和煤一起進入爐內實現脫硫，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，用來計量物料。

    1．利用電石渣脫硫的理論計算用量

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

    2．脫硫試驗

    為了驗證脫硫效果，對四臺正在運行的鍋爐同時加電石渣進行脫硫試驗，并選擇了煤質和工況相對穩定的3天時間作為考核對象，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．數據分析

    （1）按照一定的比例加入電石渣，Ca、S摩爾比2.5左右時，脫硫效率可達到90%，能夠將SO2的排放濃度降到國家環保要求的400mg/m3以下。

    （2）鍋爐效率與風機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，負荷調整困難。

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

    5．建議

    （1）控制進廠煤的含硫量

    進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減少20%，電石渣與入爐煤的比例可控制15％以內。

    三、結論

    1．電石渣脫硫的方法是可行的，脫硫效果能夠達到國家環保要求。

    2．按照每年用煤炭100萬t計算，可消耗近20萬t電石廢渣。開發對廢電石渣的綜合利用，減少了環境污染，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備，投資小，技術可靠，便于調控。降低了熱電廠的生產成本。

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