導讀：化工廠一般都配有自備熱電站或鍋爐房，國家標準《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-91)和《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-91)中都對二氧化硫的排放作出了嚴格的規(guī)定。
　　
　　從化工鍋爐除塵的特點出發(fā)，簡要介紹在設計中根據(jù)燃料煤質(zhì)特性和鍋爐型式，選用除塵設備的情況及實際運行效果，并提出一些改進措施及建議。
　　
　　一、概述
　　
　　化工廠一般都配有自備熱電站或鍋爐房，國家標準《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-91)和《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-91)中都對二氧化硫的排放作出了嚴格的規(guī)定。近幾年隨著國家對的日益重視，國家環(huán)保局1999年頒布了新的《鍋爐大氣污染物排放標準》(GWPB3-1999)以代替GB13271-91標準，對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到900mg/m3以下。這樣對我們在設計燃燒高硫份燃料煤鍋爐煙氣方面增加了一定的難度。目前，對于一般大中型火力發(fā)電廠，我國已經(jīng)建成了幾個較大的煙氣脫硫工程，但全部都是由國家資助引進外國設備或技術進行建設。這些項目投資大、工期長、而且布點少，不能從根本上解決大氣中二氧化硫的污染問題，所以我們必須走適合本國國情的道路，要由中國人自己設計和制造煙氣脫硫設備來滿足中國環(huán)保的要求。特別是作為耗煤大戶的化工，怎樣利用其特點，有效地利用自身條件做好煙氣脫硫工作，意義十分重大。
　　
　　鑒于目前國內(nèi)煙氣脫硫設備還極不完善的情況，本文就我們在設計中針對具體工程怎樣進行鍋爐煙氣除塵脫硫的具體做法作一簡要的介紹。
　　
　　二、工程設計實例
　　
　　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2.1%,屬高硫煤，低位發(fā)熱量20070KJ/Kg。根據(jù)計算，鍋爐排出煙氣原始SO2濃度為：
　　
　　Bj---接入煙囪總耗煤量
　　
　　q4---鍋爐機械未*燃燒損失，%
　　
　　sy---燃料中應用基含硫分，%
　　
　　k---燃料應用基在鍋爐內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2的份額，%
　　
　　MSO2---煙囪排入大氣的SO2排放量
　　
　　通過計算得到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?shù)丨h(huán)保部門要求煙氣SO2排放要達到當時國家環(huán)保部門規(guī)定的1200mg/m3以下，這就要求脫硫設備的脫硫效率必須在69.5%以上。如果選用專門的脫硫設備，在當時的情況下，從脫硫設備技術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入，再進入水平段文丘里，煙氣通過兩級文丘里喉部產(chǎn)生負壓，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。進入擴散管時，由于速度改變，三相氣流因慣性不同而產(chǎn)生相互碰撞，帶塵液滴越來越大，當煙氣由切向進入主筒時，帶塵液滴由于隨水膜向下通過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，通過與水平面成一定角度的旋流隔板繼續(xù)加強煙氣和除塵脫硫水的混合與反應，旋流隔板上設置有水噴嘴，為使煙氣盡量不帶水，保證引風機的安全運行，在主筒煙氣出口處設置了脫水器。除塵脫硫沖灰水通過灰溝排入沉灰池進行沉淀，沉淀以后的灰渣由汽車送往附近的磚瓦廠，沉淀后的沖灰水通過過濾后進入清水池，一般這時澄清水的PH值約為4-5。根據(jù)該廠的特點，化工生產(chǎn)過程產(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)平衡計算，該用于灰水處理加藥劑，其劑量和化學成分剛好合適，實際加入量根據(jù)現(xiàn)場實測水中PH值而確定，灰水補充水補入清水池中，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，應定期進行酸洗，以防管內(nèi)壁結(jié)垢。同時，該除塵脫硫一體化裝置阻力相對較大，必須根據(jù)鍋爐空氣動力參數(shù)及管道布置情況、除塵脫硫裝置阻力選用合適的引風機。
　　
　　該除塵脫硫一體化裝置與一般文丘里水膜的主要區(qū)別是充分加強了含塵、含硫煙氣與堿性(除塵水)水的混合機會，使其充分在文丘里、旋流隔板等不同部位不斷加強煙氣與水的混合與反應，zui終達到除塵和脫硫的目的。
　　
　　鍋爐正式運行后，當?shù)丨h(huán)保部門對該除塵脫硫一體化裝置進行了較為全面的測試，其中除塵效率為97.8%，脫硫效率為59.5%。按此實際脫硫效率，理論上煙囪中煙氣SO2排放量為1593.7mg/m3，與國家環(huán)保局當時規(guī)定的1200mg/m3的排放標準已相差不遠，煙氣中含塵量*200mg/m3的排放要求。經(jīng)計算，采用這種除塵脫硫一體化裝置，如果當初在鍋爐選型時將鏈條爐改用循環(huán)流化床鍋爐，其煙囪中二氧化硫的排放濃度會達到、甚至低于國家規(guī)定的排放要求。
　　
　　按當時的市場價格，兩臺鍋爐煙氣除塵脫硫一體化裝置及灰水處理系統(tǒng)設備、土建及管道安裝費用約128萬元，與專門脫硫裝置或電除塵、布袋除塵裝置相比，投資要低得多，且裝置經(jīng)久耐用，運行費用低。
　　
　　三、一點體會
　　
　　一般情況下，化工廠自備熱電站或鍋爐房對整個化工生產(chǎn)裝置來講，只是一個輔助性的公用工程設施。按目前的情況，對燃用高硫分煤地區(qū)，如云南、貴州、四川、福建等地，工廠還不可能會拿出很大一部分資金，為這些工業(yè)鍋爐設置從國外引進設備或技術的脫硫裝置，而必須利用每個工廠不同的特點因地制宜地進行設計，選擇適合于化工特點、盡量滿足國家環(huán)保要求的鍋爐煙氣脫硫裝置。為此，針對每一個具體工程，特別是那些燃燒含硫份較大燃料的中、小型鍋爐，設計時應考慮以下因素：
　　
　　1、設計盡量選用循環(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性廣、燃燒效率高等優(yōu)點外，還有一個較大的特點是低溫燃燒(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)驗統(tǒng)計，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，當然這樣會增加一定的運行費用。
　　
　　2、改進除塵脫硫一體化裝置的結(jié)構(gòu)
　　
　　單從脫硫的角度出發(fā)，為了達到堿性水和含硫煙氣充分混合反應的目的，而又不過分加大裝置本身阻力，我們在其后的工程設計中取消了裝置的文丘里部分，旋流隔板由原來的一層增加到三層，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)運行情況進行適當調(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，一般為150-250為宜。
　　
　　另外花崗石制作時，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，同時在運行中要加強對設備的檢測管理。
　　
　　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，工程建設時應充分考慮這些灰渣的去向，同時在廠區(qū)或廠外要留有一定的臨時灰渣場場地。
　　
　　灰水根據(jù)現(xiàn)場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)。有關除塵系統(tǒng)設備如灰漿泵等，除應具有一定的防腐功能外，還應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、利用是減少運行費用的根本途徑。
　　
　　5、加強對水質(zhì)的監(jiān)測
　　
　　灰水成分隨著鍋爐燃料和運行狀況的變化而變化，因此，工廠管理人員應高度重視，操作人員應經(jīng)常對灰水PH值進行監(jiān)督和測量，以便根據(jù)實測值確定加藥劑量的多少。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　花崗石材料我國儲量非常豐富，取之不盡、用之不褐，且防腐功能好、使用壽命長、價格低廉。目前，該除塵脫硫一體化裝置配套鍋爐可達到220t/h(一臺爐配兩臺或四臺裝置并聯(lián)運行)，福建、浙江、湖南等地廠家較多。隨著煙氣脫硫技術的不斷發(fā)展，該裝置還可以根據(jù)其基本原理不斷改進完善。作為將來*解決大氣硫污染的過渡，對中、小型鍋爐煙氣處理采用這種簡單的除塵脫硫一體化裝置，既達到了一定脫硫效果，又節(jié)省投資、減少運行費用，不失為一種切實可行的辦法。當然在目前形勢下，當務之急還是必須加快我國真正的煙氣脫硫設備的國產(chǎn)化工作，*解決大氣中硫的污染問題，為子孫后代造福。