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工业锅炉除尘脱硫装置存在的问题及改进措施

本文结合某工业锅炉除尘脱硫装置的实际运行状况,针对存在的问题提出了切实可行的改进措施,确保除尘脱硫装置的有效性。

某工厂有2台黑液燃烧锅炉(碱回收炉)、3台35t/h的循环流化床锅炉和3台6000kW的汽轮发电机组。

除尘脱硫系统采用旋风分离器、立式文丘里除尘器及水膜除尘脱硫塔三级除尘脱硫装置(如图1所示),设计除尘效率≥96.7%;设计阻力:旋风分离器400Pa,文丘里除尘器600Pa,水膜除尘脱硫塔800Pa,合计阻力为1800Pa。

工业锅炉除尘脱硫装置存在的问题及改进措施

1、存在问题分析

因除尘脱硫设施在设计时主要只考虑了其除尘效率,其脱硫效率相对偏低,在燃用高硫煤时,为确保其脱硫效果,大量使用稀(浓)白液及氧强化的碱抽提(EO)段碱性废水除尘脱硫后,主要存在烟气带水严重、酸腐蚀及管道结垢、脱硫成本偏高等问题,其主要原因如下。

1.1烟气带水

结合运行实际,与除尘脱硫系统、锅炉厂家进行了交流和分析,烟气带水原因与系统设计缺陷有一定关系,气、水分离效果不佳,在以前使用清水除尘过程中,就存在烟气带水现象,特别是在水膜除尘脱硫塔投用后烟气带水情况十分明显,因而长时间未投用水膜除尘脱硫塔。

1.2 引风机酸腐蚀

引风机壳体、叶轮腐蚀及引风机前钢结构水平烟道腐蚀主要是由烟气中的水蒸气和硫燃烧后生成的SO2结合成的H2SO3造成的,属典型的低温硫腐蚀。低温硫腐蚀常发生在烟气温度较低的空气预热器、锅炉尾部烟道、除尘系统等处。在与烟气接触的受热面温度低于烟气的露点时,烟气中的水蒸气和SO2反应生成的H2SO3会凝结在受热面上,严重地腐蚀受热面并造成"堵灰"等现象。

1.3水平烟道及烟囱酸腐蚀

烟囱及水平烟道内衬涂层主要为耐火泥,其主要成分为Al2O3,部分为Ca(OH)2、CaO,其耐酸腐蚀能力不强,附着在烟囱内壁的H2SO4与耐火泥中Ca(OH)2、CaO等会发生化学反应,生成物体积松散、膨胀,遇水后极易水解粉化,致使混凝土或抹灰层逐渐被腐蚀解体,反应方程式如下:

Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4+2H2O

CaO+H2SO4→CaSO4+H2O

1.4除尘脱硫水管道结垢

使用碱性废水除尘脱硫后,因碱水pH值在11.5~12.8,且稀白液及EO段碱性废水中含有纤维等杂质,易在除尘脱硫水管道内壁形成碱垢。送到电厂的漂白EO段碱性废水水温在70~80℃,更易形成碱垢。为避免因管道结垢过多而阻塞除尘水管道,应制定方案定期进行酸洗除垢工作。

2、系统运行建议

由于现有烟气脱硫系统存在烟气带水、腐蚀、结垢等问题,在未对除尘脱硫系统进行技改前,为保证烟气的排放达标,尽量延长设备运行时间及减轻对设备的酸腐蚀,在运行过程中,应做好以下工作。

2.1锅炉运行

(1)调整好锅炉燃烧及风量配比,维持炉内适当的过剩空气系数,既保证煤的充分燃烧,又保证尾部烟道含氧量维持在较低水平,减少SO3的生成率,减缓烟道及风机腐蚀。调整以二次风(助燃风)为主,控制好二次风量。

(2)继续试用消化渣及白泥与煤掺烧,逐渐加大掺烧比例,试用中注意避免对锅炉燃烧及锅炉本体结构产生不良影响,必要时可外购石灰石粉碎试用。若条件成熟,可采用以炉内脱硫为主的运行方式,减少稀白液、液碱、EO段漂白废水用量,减轻烟气带水现象。

(3)在原煤中掺加适量脱硫剂,脱硫剂有一定节煤效果及固硫能力,使用后可缓

解除尘脱硫系统运行压力,减少稀白液、液碱、EO段漂白碱性废水用量。

2.2除尘脱硫系统运行及维护

(1)把开孔型文丘里除尘器喷头更换成不易结垢堵塞的螺旋型喷头,更换后因除尘脱硫水雾化良好,对除尘脱硫有更好效果。

(2)每天对除尘水管道进行检查,对结垢较多的部位及时疏通,定期对除尘水管网进行酸洗,疏通管道,保证其有较好的除尘脱硫效率。

(3)做好运行过程中出现锅炉漏风点的补漏工作,减少漏风影响。

2.3其他

(1)锅炉停炉后,及时进行锅炉、除尘脱硫系统清灰及补漏工作。

(2)采用适合当前该工厂使用除尘水水质的喷嘴,优化文丘里、水膜除尘脱硫塔洗涤喷淋装置(便于酸洗及日常维护保养),解决文丘里、水膜除尘脱硫塔的洗涤喷雾不均匀问题,提高除尘脱硫效率,降低用碱、用水量,保持尾部烟气温度,减缓烟气带水几率。

(3)加强入厂煤含硫量的控制,外购煤尽量选择低硫煤,并加强对不同煤种的混、配工作,防止高硫、高灰分煤集中进入锅炉,降低除尘脱硫系统负荷。

3、系统改进建议

因使用煤种灰分较高,进入除尘系统的烟尘初始浓度高,除尘脱硫系统若未进行大的改动,系统运行面临较大压力,在条件具备时应优先考虑技术改造。从当前国内外烟气除尘脱硫设施运用情况来看,因灰分对脱硫效果有一定影响,在使用脱硫装置前最好先充分除去烟气中所含灰分,以提高脱硫装置脱硫效果。

最好考虑使用三电场以上静电除尘或布袋除尘器,再加上新型除尘脱硫升温一体化装置。三电场静电除尘再加上后面的湿法除尘脱硫装置,烟尘排放浓度可稳定地达到100mg/m3以内,布袋除尘加上后面的湿法除尘脱硫装置,烟尘排放浓度可稳定地达到50mg/m3以内,但从改造成本来看,增加电除尘或布袋除尘装置费用较高。从节省投资考虑,尽量考虑保留原有设备,并在原有设备基础上进行技改,达到既减少改造费用又可满足除尘脱硫效果的目的。

经与除尘脱硫系统厂家咨询与交流,在保留原有旋风除尘器情况下,对后两级除尘脱硫装置进行改造,可达到脱硫效果。采用XXS-35除尘脱硫升温一体化装置,在保证烟气排放达标的情况下,可解决现有设备存在问题即引风机运行中带水、积灰振动的情况,并尽量利用厂内碱性废水除尘脱硫,降低废水处理成本,减少脱硫剂的投入

为增加脱硫剂与烟气中SO2的接触和反应时间,XXS-35除尘脱硫升温一体化装置采用了三级串联式除尘脱硫,装置内安装了三级除尘脱硫塔。经旋风沉降后的烟气从烟气进口进入沉降升温室,烟尘受重力作用与烟气分离,大粒烟尘掉入灰斗在干灰出口排出,烟气依次再进入一级、二级、三级除尘脱硫筒,处于高速旋转紊流状态,利用液柱式和多道逆向喷淋法组合将碱液喷入烟气中,水气逆向接触以强化水雾化效果,在高速旋转气流的带动下,碱液被吹成雾状,比表面积大,气液接触更加充分,与SO2反应充分、快速。气液充分接触后,必须对脱硫后的烟气进行脱水和除雾,避免烟气带水进入烟道和烟囱,同时要做好系统的保温,避免烟气温度过低。

本装置采用大直径离心脱水除雾,烟气到达三级除尘脱硫筒底部再切向出风进入脱水筒,烟气继续保持旋转,速度降低到小于4m/s,在离心力的作用下水气尘进一步分离。液柱式和逆向喷淋法均属高效脱硫机理,两种技术单独使用时脱硫效率均可达到95%以上,本方案将两种机理组合,可确保长期稳定达到环保提出的脱硫要求。

与除尘脱硫塔一体化的是烟气再升温装置,该装置利用脱硫前的高温烟气对脱硫后的低温烟气进行再升温,将脱硫后的烟气温度升到露点以上,解决引风机积灰振动和腐蚀问题,确保锅炉长期稳定运行。

从事除尘脱硫系统设计及制造的厂家较多,除以上改造方案外,除尘脱硫装置还可采用湍流除尘脱硫装置(除尘脱硫机理主要是液滴和烟尘颗粒之间的吸附、惯性碰撞和截流作用使烟尘颗粒通过液滴相互吸附在一起,由于惯性作用而向下落与吸收液一起排除),也能取得较好除尘脱硫效果。

在条件许可时,可彻底淘汰原有系统,采用布袋除尘器(或电除尘器)加脱硫装置方式,引风机布置在除尘器及脱硫装置间,而脱硫装置及其后烟道、烟囱等要做好防腐,该方式既可避免引风机处积灰、腐蚀等不利影响,又能满足系统运行要求。

结语

除尘脱硫装置对控制燃煤工业锅炉污染物排放和改善我国大气质量具有重要作用。通过我们不断探索,上文所述除尘脱硫装置存在的问题得到了解决,经过1年的运行,改进后的脱硫除尘装置运行稳定,效果明显,很好地控制了污染物的排放。

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