導(dǎo)讀：化工廠一般都配有自備熱電站或鍋爐房，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-91)和《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-91)中都對(duì)二氧化硫的排放作出了嚴(yán)格的規(guī)定。
　　
　　從化工鍋爐除塵的特點(diǎn)出發(fā)，簡(jiǎn)要介紹在設(shè)計(jì)中根據(jù)燃料煤質(zhì)特性和鍋爐型式，選用除塵設(shè)備的情況及實(shí)際運(yùn)行效果，并提出一些改進(jìn)措施及建議。
　　
　　一、概述
　　
　　化工廠一般都配有自備熱電站或鍋爐房，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-91)和《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-91)中都對(duì)二氧化硫的排放作出了嚴(yán)格的規(guī)定。近幾年隨著國(guó)家對(duì)的日益重視，國(guó)家環(huán)保局1999年頒布了新的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GWPB3-1999)以代替GB13271-91標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)二氧化硫排放提出了更高的要求：即從2001年1月1日起，建成使用的燃煤鍋爐中二氧化硫含量的排放要達(dá)到900mg/m3以下。這樣對(duì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)燃燒高硫份燃料煤鍋爐煙氣方面增加了一定的難度。目前，對(duì)于一般大中型火力發(fā)電廠，我國(guó)已經(jīng)建成了幾個(gè)較大的煙氣脫硫工程，但全部都是由國(guó)家資助引進(jìn)外國(guó)設(shè)備或技術(shù)進(jìn)行建設(shè)。這些項(xiàng)目投資大、工期長(zhǎng)、而且布點(diǎn)少，不能從根本上解決大氣中二氧化硫的污染問(wèn)題，所以我們必須走適合本國(guó)國(guó)情的道路，要由中國(guó)人自己設(shè)計(jì)和制造煙氣脫硫設(shè)備來(lái)滿足中國(guó)環(huán)保的要求。特別是作為耗煤大戶的化工，怎樣利用其特點(diǎn)，有效地利用自身?xiàng)l件做好煙氣脫硫工作，意義十分重大。
　　
　　鑒于目前國(guó)內(nèi)煙氣脫硫設(shè)備還極不完善的情況，本文就我們?cè)谠O(shè)計(jì)中針對(duì)具體工程怎樣進(jìn)行鍋爐煙氣除塵脫硫的具體做法作一簡(jiǎn)要的介紹。
　　
　　二、工程設(shè)計(jì)實(shí)例
　　
　　云南某化肥廠與合成氨及尿素配套的2×20t/h次中壓鏈條鍋爐，燃料煤分析含硫分高達(dá)2.1%,屬高硫煤，低位發(fā)熱量20070KJ/Kg。根據(jù)計(jì)算，鍋爐排出煙氣原始SO2濃度為：
　　
　　Bj---接入煙囪總耗煤量
　　
　　q4---鍋爐機(jī)械未*燃燒損失，%
　　
　　sy---燃料中應(yīng)用基含硫分，%
　　
　　k---燃料應(yīng)用基在鍋爐內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2的份額，%
　　
　　MSO2---煙囪排入大氣的SO2排放量
　　
　　通過(guò)計(jì)算得到MSO2=278.5kg/h,根據(jù)煙氣量折算成每立方米毫克即3935mg/m3。
　　
　　該地區(qū)屬旅游區(qū)，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)要求煙氣SO2排放要達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)家環(huán)保部門(mén)規(guī)定的1200mg/m3以下，這就要求脫硫設(shè)備的脫硫效率必須在69.5%以上。如果選用專(zhuān)門(mén)的脫硫設(shè)備，在當(dāng)時(shí)的情況下，從脫硫設(shè)備技術(shù)和投資狀況等因素方面考慮都是根本不可能的，我們經(jīng)過(guò)方案論證，zui終選用了雙文丘里、主筒帶內(nèi)筒及溢水槽、一層旋流隔板和一層脫水器的除塵、脫硫一體化水膜除塵脫硫裝置。該裝置全部采用花崗石制作(包括旋流隔板和脫水器)，煙氣從立式文丘里進(jìn)入，再進(jìn)入水平段文丘里，煙氣通過(guò)兩級(jí)文丘里喉部產(chǎn)生負(fù)壓，在此處絕熱膨脹而冷凝，以粉塵顆粒為核心，蒸汽冷凝在其上。進(jìn)入擴(kuò)散管時(shí)，由于速度改變，三相氣流因慣性不同而產(chǎn)生相互碰撞，帶塵液滴越來(lái)越大，當(dāng)煙氣由切向進(jìn)入主筒時(shí)，帶塵液滴由于隨水膜向下通過(guò)水封槽溢流入灰水溝，初步凈化后的煙氣沿主筒繼續(xù)向上流動(dòng)，通過(guò)與水平面成一定角度的旋流隔板繼續(xù)加強(qiáng)煙氣和除塵脫硫水的混合與反應(yīng)，旋流隔板上設(shè)置有水噴嘴，為使煙氣盡量不帶水，保證引風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，在主筒煙氣出口處設(shè)置了脫水器。除塵脫硫沖灰水通過(guò)灰溝排入沉灰池進(jìn)行沉淀，沉淀以后的灰渣由汽車(chē)送往附近的磚瓦廠，沉淀后的沖灰水通過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入清水池，一般這時(shí)澄清水的PH值約為4-5。根據(jù)該廠的特點(diǎn)，化工生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生一定量的尿素(帶堿性)，該部分也是一般工廠環(huán)保要求中不好處理的，經(jīng)平衡計(jì)算，該用于灰水處理加藥劑，其劑量和化學(xué)成分剛好合適，實(shí)際加入量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水中PH值而確定，灰水補(bǔ)充水補(bǔ)入清水池中，一般要求混合水的PH值在10-12左右為宜。加入尿素廢液后的除塵沖灰水再由泵打入除塵脫硫裝置循環(huán)使用。這里必須說(shuō)明的是，由于除塵脫硫沖灰水中酸性較大，沖灰溝和沉灰池壁必須采用花崗巖或其它耐酸材料襯墊，沖灰循環(huán)水中堿性較大，應(yīng)定期進(jìn)行酸洗，以防管內(nèi)壁結(jié)垢。同時(shí)，該除塵脫硫一體化裝置阻力相對(duì)較大，必須根據(jù)鍋爐空氣動(dòng)力參數(shù)及管道布置情況、除塵脫硫裝置阻力選用合適的引風(fēng)機(jī)。
　　
　　該除塵脫硫一體化裝置與一般文丘里水膜的主要區(qū)別是充分加強(qiáng)了含塵、含硫煙氣與堿性(除塵水)水的混合機(jī)會(huì)，使其充分在文丘里、旋流隔板等不同部位不斷加強(qiáng)煙氣與水的混合與反應(yīng)，zui終達(dá)到除塵和脫硫的目的。
　　
　　鍋爐正式運(yùn)行后，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)對(duì)該除塵脫硫一體化裝置進(jìn)行了較為全面的測(cè)試，其中除塵效率為97.8%，脫硫效率為59.5%。按此實(shí)際脫硫效率，理論上煙囪中煙氣SO2排放量為1593.7mg/m3，與國(guó)家環(huán)保局當(dāng)時(shí)規(guī)定的1200mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)已相差不遠(yuǎn)，煙氣中含塵量*200mg/m3的排放要求。經(jīng)計(jì)算，采用這種除塵脫硫一體化裝置，如果當(dāng)初在鍋爐選型時(shí)將鏈條爐改用循環(huán)流化床鍋爐，其煙囪中二氧化硫的排放濃度會(huì)達(dá)到、甚至低于國(guó)家規(guī)定的排放要求。
　　
　　按當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)價(jià)格，兩臺(tái)鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置及灰水處理系統(tǒng)設(shè)備、土建及管道安裝費(fèi)用約128萬(wàn)元，與專(zhuān)門(mén)脫硫裝置或電除塵、布袋除塵裝置相比，投資要低得多，且裝置經(jīng)久耐用，運(yùn)行費(fèi)用低。
　　
　　三、一點(diǎn)體會(huì)
　　
　　一般情況下，化工廠自備熱電站或鍋爐房對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)裝置來(lái)講，只是一個(gè)輔助性的公用工程設(shè)施。按目前的情況，對(duì)燃用高硫分煤地區(qū)，如云南、貴州、四川、福建等地，工廠還不可能會(huì)拿出很大一部分資金，為這些工業(yè)鍋爐設(shè)置從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備或技術(shù)的脫硫裝置，而必須利用每個(gè)工廠不同的特點(diǎn)因地制宜地進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇適合于化工特點(diǎn)、盡量滿足國(guó)家環(huán)保要求的鍋爐煙氣脫硫裝置。為此，針對(duì)每一個(gè)具體工程，特別是那些燃燒含硫份較大燃料的中、小型鍋爐，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：
　　
　　1、設(shè)計(jì)盡量選用循環(huán)流化床鍋爐
　　
　　大家知道，循環(huán)流化床鍋爐除具有煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)外，還有一個(gè)較大的特點(diǎn)是低溫燃燒(爐膛溫度一般為850~950℃左右)，這樣減少了爐內(nèi)SO2和NOX的生成量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，一般燃料煤中的硫分在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)轉(zhuǎn)化的份額為0.65-0.7，其它爐型在爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化份額一般取0.75-0.9。如果在燃料煤中摻入適量的石灰石，脫硫效果則更好，當(dāng)然這樣會(huì)增加一定的運(yùn)行費(fèi)用。
　　
　　2、改進(jìn)除塵脫硫一體化裝置的結(jié)構(gòu)
　　
　　單從脫硫的角度出發(fā)，為了達(dá)到堿性水和含硫煙氣充分混合反應(yīng)的目的，而又不過(guò)分加大裝置本身阻力，我們?cè)谄浜蟮墓こ淘O(shè)計(jì)中取消了裝置的文丘里部分，旋流隔板由原來(lái)的一層增加到三層，每層旋流隔板上配有水噴嘴，保留原有主筒上的溢流槽和內(nèi)筒，增加副筒，每層旋流隔板上旋流片數(shù)量可根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，與水平面的安裝角度，裝置生產(chǎn)廠家已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，一般為150-250為宜。
　　
　　另外花崗石制作時(shí)，要選料精良(包括粘接材料)，內(nèi)壁光滑，施工安裝符合規(guī)范要求，同時(shí)在運(yùn)行中要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢測(cè)管理。
　　
　　3、灰水處理系統(tǒng)要注意防止二次污染
　　
　　一般鍋爐灰渣可用于建材(制磚、制水泥、鋪路)、填埋等，工程建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮這些灰渣的去向，同時(shí)在廠區(qū)或廠外要留有一定的臨時(shí)灰渣場(chǎng)場(chǎng)地。
　　
　　灰水根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可考慮采用常規(guī)沉灰池、快速、污水凈化器、濃縮池等方案，真正做到污水閉路循環(huán)。有關(guān)除塵系統(tǒng)設(shè)備如灰漿泵等，除應(yīng)具有一定的防腐功能外，還應(yīng)留有較大的備用余地。
　　
　　4、加藥藥劑的選取
　　
　　煙氣脫硫就是把煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化成其它化合物從煙氣中除掉，所以一般堿性物質(zhì)如石灰石、氨、氫氧化鈉、化工廠廢燒堿、廢尿液等均可作為煙氣脫硫的加藥劑。盡量做到就地取材、利用是減少運(yùn)行費(fèi)用的根本途徑。
　　
　　5、加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)
　　
　　灰水成分隨著鍋爐燃料和運(yùn)行狀況的變化而變化，因此，工廠管理人員應(yīng)高度重視，操作人員應(yīng)經(jīng)常對(duì)灰水PH值進(jìn)行監(jiān)督和測(cè)量，以便根據(jù)實(shí)測(cè)值確定加藥劑量的多少。
　　
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　花崗石材料我國(guó)儲(chǔ)量非常豐富，取之不盡、用之不褐，且防腐功能好、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉。目前，該除塵脫硫一體化裝置配套鍋爐可達(dá)到220t/h(一臺(tái)爐配兩臺(tái)或四臺(tái)裝置并聯(lián)運(yùn)行)，福建、浙江、湖南等地廠家較多。隨著煙氣脫硫技術(shù)的不斷發(fā)展，該裝置還可以根據(jù)其基本原理不斷改進(jìn)完善。作為將來(lái)*解決大氣硫污染的過(guò)渡，對(duì)中、小型鍋爐煙氣處理采用這種簡(jiǎn)單的除塵脫硫一體化裝置，既達(dá)到了一定脫硫效果，又節(jié)省投資、減少運(yùn)行費(fèi)用，不失為一種切實(shí)可行的辦法。當(dāng)然在目前形勢(shì)下，當(dāng)務(wù)之急還是必須加快我國(guó)真正的煙氣脫硫設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化工作，*解決大氣中硫的污染問(wèn)題，為子孫后代造福。