半干法烟气脱硫及袋式除尘器的应用

半干法烟气脱硫及袋式除尘器的应用宋七棣 徐天平 陈安琪（江苏科林集团有限公司，江苏吴江215222）摘要：本文介绍循环悬浮式半干法烟气脱硫技术和袋式除尘器在此脱硫技术上的应用，结合锅炉的实际运行工况，讲述燃煤锅炉使用循环悬浮式半干法烟气脱硫的系统以及袋式除尘器的有关问题和看法。关键词：燃煤锅炉；半干法脱硫；循环悬浮式流化床；袋式除尘器；烟气净化前言江苏科林集团有限公司与浙大蓝天环保设备有限公司在垃圾焚烧炉及燃煤锅炉烟气净化除尘系统中（例：安徽芜湖、浙江嘉兴步云、义乌、长兴双峰等垃圾厂、广东珠啤、宁夏银川等燃煤锅炉厂），采用半干法烟气脱硫及高效管喷袋式除尘组合技术已有多年成功合作的经验。本文就着重通过广东珠啤、宁夏银川市热电公司中有关设计配套的半干法烟气脱硫及袋式除尘器的设计、应用提出一些问题和看法。循环悬浮式半干法烟气脱硫近年来被广泛应用在锅炉和垃圾焚烧炉的烟气脱硫工程中。它是利用热烟气来蒸发脱硫剂的浆液或水，使脱硫剂与烟气中的SO2反应生成相应的盐类，然后进入除尘器，将粉尘捕集，使烟气得到净化。最终产物是干粉尘，一般可用气力输送到灰库，进行处理比较方便。1循环悬浮式半干法烟气脱硫技术的特点循环悬浮式半干法烟气脱硫是上世纪80年代后期德国鲁齐公司开发的。这一技术原理是根据循环流化床理论，采用悬浮方式，使吸收剂在吸收塔内悬浮、反复循环，与烟气中的SO2充分接触，利用循环流化床强烈的传热和传质特性在吸收塔内进行脱硫反应的一种半干法烟气脱硫方法。其特点是：1利用锅炉飞灰作循环物料，在吸收塔内形成高浓度的固体颗粒物，其表面积大，气、固、液三相之间有极大的反应活性和反应表面积，混合、接触良好，传热、传质十分强烈。形成一个对于烟气SO2去除的理想的条件。2由于锅炉飞灰的反复循环，使脱硫剂在吸收塔中停留时间延长，从而提高了脱硫剂的利用率。3脱硫效率高，尤其对SO3去除率更高。4工艺简单可靠，维护费用少。5吸收塔内喷水或浆，使烟气温度降至接近绝热饱和温度，因此用水少，不需要大的水处理设备和沉淀池，设备占地面积较小。6反应器不易腐蚀磨损，降低投资费用。7一般情况下，无需对净化后的烟气再加热。8脱硫产物是干态的，易于处理。2循环悬浮式半干法烟气脱硫技术流程及系统江苏科林集团有限公司和浙江大学蓝天环保设备设备工程有限公司使用的烟气脱硫净化技术流程如图1所示。图1锅炉烟气脱硫工艺流程该系统包括以下几部分：1吸收塔及烟气系统吸收塔及烟气系统主要包括吸收塔、烟道、袋式除尘器等。锅炉来的烟气由脱硫塔下部进入吸收塔。雾化水由吸收塔下部的双流体雾化喷嘴喷入吸收塔，以很高的传质速率在吸收塔中与烟气混合，烟气中小液滴与氢氧化钙颗粒很高的传质速率混合反应，并与烟气中的SO2发生反应，生成CaSO4和CaSO3等反应产物。这些干态产物小部分从脱硫塔塔底排灰口排出，大部分经除尘器除尘后从除尘器灰斗排灰口排出。净化后的烟气经过风机、烟囱排出。2吸收剂存储、输送、循环系统吸收剂制备和输送系统主要包括储粉仓、空气斜槽、空气加热器、流化风机、螺旋输送机、电动星形阀等，熟石灰粉由厂外的制粉厂用密封罐车运至厂内，通过车载压缩空气正压输送到储粉仓，储粉仓容量设计满足每台设备要求的用量，采用钢结构，布置在吸收塔的附近。熟石灰粉通过空气斜槽进入吸收塔，与含湿烟气中微小液滴以高传质的混合反应，吸收烟气中的SO2。袋式除尘器捕集到的粉尘大部分通过螺旋输送机、空气斜槽再进入吸收塔，增加脱硫剂在吸收塔内的停留时间和反应时间，以及塔内吸收剂浓度，以提高系统脱硫效率。不返回塔的，则进入灰仓。3袋式除尘器由于袋式除尘器有一个很大的过滤表面，未完全反应的脱硫剂在这一表面上还可进一步与烟气中剩余的SO2发生反应，其脱硫率可达到系统总脱硫率的1530。另一方面，袋式除尘器要过滤的粉尘浓度大，含湿量高，烟气有可能接近饱和温度。4烟气雾化和增湿活化系统烟气雾化和增湿活化系统主要包括脱硫水泵、双流体雾化喷咀、管路阀门、添加剂罐、水箱等设备组成。雾化喷嘴的特性、位置、数量是为保证系统的脱硫效率。5自动控制系统循环悬浮式半干法烟气脱硫技术的主要控制参数有循环倍率、吸收塔浓度、烟气及脱硫剂在吸收塔内停留时间，吸收塔内温度、钙硫比、脱硫效率等。本系统根据净化后烟气中的SO2来控制吸收剂的喷入量；根据烟气温度来控制喷水量；根据阻力来控制再循环灰量。系统除具有循环悬浮式半干法烟气脱硫的共同特点外，还具有以下特点：1本系统没有制浆系统，直接在吸收塔内喷水，可减化系统结构和减少喷嘴的磨损。2通过固体物料的多次循环使脱硫剂具有很长的停留时间，从而大大提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。3因系统的循环倍率高，因此进入袋式除尘器的粉尘浓度很高。4由于工业锅炉容量不大，吸收剂的用量相应也不大，除个别有条件者外，从外面直接采购新鲜吸收剂更合适，更合理。5脱硫产物是干态，易处理，故采用直接装车较合适。系统耗水量低，特别适合我国缺水地区，且无需水处理装置。3系统性能及实例该系统用在广东珠啤2台75t/h燃煤锅炉上使用性能如表1所示。表1广东珠啤2台75t/h燃煤锅炉实测数据锅炉号测点位置烟尘浓度mg/m3SO2浓度mg/m3NOX浓度mg/m3除尘效率%脱硫效率%1进气口1.56104267896599.8793.27出气口22.51946112进气口1.04104274025999.7592.60出气口37.0298242由此可见，这种脱硫除尘的技术性能是很不错的。与该系统配套的袋式除尘器的有关参数如表2所示。表275t/h燃煤锅炉配套袋式除尘器参数项目参数处理烟气量（m3/h）172700烟气温度（）120150入口粉尘浓度（g/m3）1000出口粉尘浓度（mg/m3）50过滤面积（m2）3100过滤速度（m/min）0.93设备阻力（Pa）1500半干法脱硫应用越来越广泛，在工艺流程上各公司也有不同的做法。如在银川就有三个公司使用了三种不同的工艺。现将三种方法以系统A、B、C、分别介绍如下：1系统A：这是一台150t/h的锅炉（见图2）。从锅炉出来的烟气从下部进入脱硫塔中，烟气向上流动的过程中，通过喷嘴向塔内喷射水雾和干的吸收剂，也可将吸收剂制成浆液喷入塔内，经过吸收塔的烟气进入气箱式脉冲袋式除尘器过滤后，干净的气体由引风机送入烟囱。袋式除尘器收下的粉尘，一部分返回吸收塔，多余的则输入灰仓。图2系统A的流程2系统B：这也是一台150t/h的锅炉（见图3）。从锅炉出来的烟气从下部进入脱硫塔中，烟气向上流动的过程中，通过喷嘴向塔内喷射水雾和干的吸收剂，经过吸收塔的烟气进入电除尘器过滤后，干净的气体由引风机送入烟囱。电除尘器收下的粉尘，一部分返回吸收塔，多余的则输入灰仓。图3系统B的流程3系统C：这是由江苏科林集团有限公司和浙江大学蓝天环保设备设备工程有限公司设计、制造的。它是由三台75t/h的锅炉共用一套脱硫系统（见图4）。从锅炉出来的烟气经原有的电除尘器后，用管道连接，从下部进入脱硫塔中，烟气向上流动的过程中，通过喷嘴向塔内喷射水雾、循环灰和干的吸收剂，经过吸收塔的烟气进入管喷式的脉冲袋式除尘器过滤后，干净的气体由引风机送入烟囱。袋式除尘器收下的粉尘，大部分经流化风机、空气斜槽与干的吸收剂混合后返回吸收塔，多余的则输入灰仓。图4系统C的流程这三套系统工艺的不同之处在：第A套在脱硫塔中不仅可以喷水、干的吸收剂和循环灰，也可以将吸收剂制成浆喷入塔内。这对适应不同煤种，调节试验脱硫效率有好处，但系统变得较复杂。另外，使用的袋式除尘器是气箱式的脉冲袋式除尘器，据反应，袋式除尘器的阻力较高，正打算进行改造。第B套系统不喷浆，只喷水，所以系统要简单一些。净化设备用的是电除尘器。第C套系统也不喷浆，只喷水，所以系统也简单一些。但由于是三台锅炉用一套脱硫装置，所以系统管道布置等不同，此外，在系统改造时，没有拆除原有的电除尘器，这一方面可以在不使用脱硫系统时，仍能对烟气净化；另一方面，原有煤粉灰的利用渠道可以不变。这第三套系统用的是管喷式的脉冲袋式除尘器。从烟囱观察到的情况看，显然第三套的净化效率要好得多，烟囱看不到烟灰，而第二套的烟囱有明显的烟尘。从现场的情况看，如果系统能正常运行，这样的方式脱硫和除尘的效果都是比较好的。4小结对于半干法脱硫，我们有以下几点看法：1利用循环悬浮式半干法最大特点和优势是：可以通过喷水将吸收塔内温度控制在最佳反应温度下，达到最好的气固紊流混合并不断暴露出未反应的消石灰的新表面；同时通过固体物料的多次循环使脱硫剂具有很长的停留时间，从而大大提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。与湿法烟气脱硫相比，具有系统简单、造价较低，而且运行可靠，所产生的最终固态产物易于处理等特点。2虽然工艺流程、设备等都比较紧凑，但从投资看，比简易湿法还是高一些。这主要是贵在自动控制和袋式除尘器上。而袋式除尘器则因过滤材料一般为进口的，或进口的纤维生产的，其价格几乎占袋式除尘器总价格的13左右。随着滤料国产化的进程，有望得到解决。3系统中使用袋式除尘器不仅可提高脱硫率，对严格控制锅炉烟尘的排放也是极重要的。4在袋式除尘器的选用上，我们认为应当注意以下几点：1）选用良好高效清灰效果的袋式除尘器型式。因为半干法脱硫要在塔内喷雾，使烟气的含湿量增加，而且大量的循环灰返回吸收塔，再进入除尘器，使除尘器的负荷很大，如果清灰效果不良，就会使设备的阻力增加，导致恶性循环，最后可能影响系统的正常运行。2）在袋式除尘器过滤速度的选用上，宜在1m/min左右。这也是为了使袋式除尘器能在这种脱硫工况下长期稳定运行。3）袋式除尘器选用上，也要注意袋间速度的大小。这对清灰时粉尘的降落有较大的影响。4）在袋式除尘器本体设计上要能处理高浓度，故应考虑沉降技术及良好的气流分布，尤其要避免含尘气体对滤袋的直接冲刷。这是因为袋式除尘器是由很多的滤袋构成的，任何一个滤袋的破损，都会带来灾难性的后果。5）袋式除尘器设备一定要有好的保温，灰斗应有加热装置。6）袋式除尘器的灰斗如果用作灰仓使用时应有可靠的料位计报警装置，要避免存放过多的灰后，易产生灰斗积灰搭桥卸灰困难，而且严重时，还会淹没滤袋，将滤袋损坏。7）灰仓下的输送设备一定要质量好，要能在灰仓有负荷的情况下也能自如启动。5该系统由于脱硫时只是喷雾，脱硫剂也是干的喷入塔内，产生的粉尘和最后收集的粉尘都是干的粉尘，而且粒度也细，