现有4台型号WGZ35／39－10煤粉锅炉，简称1#、2#、3#、5#锅炉，1台CG130／3.82－M13型煤粉锅炉，简称6#锅炉，均采用本地煤作为燃料。2#、5#锅炉烟气除尘系统采用静电除尘器和麻石旋流板塔除尘器的联合除尘方式，1#、3#、6#锅炉烟气除尘系统采用静电除尘器除尘方式。由于1#、3#、6#锅炉烟气除尘设备的老化及环保要求的提高，其烟尘排放浓度已达不到<100 mg／m3的国家排放标准。同时1#、2#、3#、5#锅炉烟气含SO2浓度高，现有除尘系统没有脱硫功能，因此烟气的SO2浓度均超过国家排放标准。为减少对大气的污染，公司于2006年3月在1#、3#、6#锅炉现除尘系统后增设二级脱硫除尘系统，在2#、5#锅炉现除尘系统后增设脱硫系统，保留现有除尘系统设备，采用双碱法烟气脱硫除尘技术进行技术改造。改造后经过1年多的运行，效果较好，达到了预期目的。以下进行简要介绍。

1  改造参数及要求

    1#、2#、3#、5#、6#锅炉改造参数见表1。

    对锅炉烟气除尘装置的改造要求为：①SO2脱硫效率≥80％；②烟尘浓度ufh≤100 mg／m3；③脱硫液闭路循环，不产生二次污染；④脱硫除尘系统的操作运行不影响原有生产设备的运行和检修；⑤充分利用原有设备，节省投资；⑥脱硫除尘系统长周期稳定运行，且管理维护方便。

2  脱硫工艺的选择

    目前用于烟气脱硫的已工业化的主要工艺有干法、半干法、湿法3大类。各种脱硫工艺比较见表2。

2.1  干法脱硫

    干法脱硫属于传统工艺，常用的办法是向炉内喷钙、石灰／石灰石，金属吸收等。其脱硫效率普遍不高（<50％），且影响锅炉本体的操作，导致锅炉的出力降低，目前工业上应用较少。

2.2  半干法脱硫

    半干法使用较多的为塔内喷浆法，即将石灰制成石灰浆液，在塔内进行SO2的吸收。由于石灰浆中的水分蒸发很快，反应基本上是气固相反应。SO2的吸收反应速度较慢，对石灰的要求很高，脱硫剂的成本较高，喷钙反应效率较低，Ca／S比较大，一般在1.5以上，同时后续系统的除尘压力大，目前应用不多。

2.3  湿法脱硫

    湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的80％以上。湿法脱硫根据脱硫的原料不同可分为石灰石／石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化法、碱性硫酸铝法等。

    （1）石灰石／石灰法

    石灰石法是将石灰石粉碎成200～300目的石灰粉，制成石灰浆液，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟气接触，使碳酸钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，从而达到脱硫的目的。该工艺需配备石灰石粉碎系统和石灰石制浆系统。由于石灰石难溶、反应活性较低，需通过增大吸收液的喷淋量，提高液气比（液气比通常大于20）来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。石灰法是用石灰粉代替石灰石，利用石灰活性大幅高于石灰石的特点提高脱硫效率。石灰法存在的主要问题是塔内容易结垢，引起气液接触器（喷头或塔板）的堵塞。

    （2）钠碱法

    钠碱法是采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的二氧化硫，可副产高浓度二氧化硫气体或亚硫酸钠。该法具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、吸收系统不堵塞等优点，适合于处理烟气中二氧化硫浓度较高的场合，但也存在副产品回收流程较为复杂、投资较高、运行费用高等缺点。

    （3）氨法

    氨法是采用氨水作为二氧化硫的吸收剂，二氧化硫与氨反应可生成亚硫酸铵、亚硫酸氢铵与部分因氧化而产生的硫酸铵。根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨－酸法、氨－亚硫酸铵法和氨－硫酸铵法。

    氨法脱硫的主要特点：①脱硫效率高（与钠碱法相同），吸收剂氨水来源方便，副产物可作为农业肥料，但该肥料属于酸性肥料，含氮量低，长期使用易造成土壤板结；②由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高；③脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，不仅影响脱硫效率，而且水循环系统庞大，使运行费用增大；④浓度增大，势必导致蒸发量的增大，对工作环境产生影响；⑤氨易与净化后烟气中的二氧化硫反应，形成气溶胶，使烟气无法达标排放。

    氨法回收过程较为困难，投资费用较高，需配备制酸系统或结晶回收系统（中和器、结晶器、脱水机、干燥机等），故系统复杂，设备繁多，管理维护要求高。此外，环保水体对氨氮要求较高，易产生氨氮二次污染。

    （4）金属氧化物法

    常用的金属氧化物法是氧化镁法。氧化镁与二氧化硫反应得到亚硫酸镁和硫酸镁，通过煅烧可重新分解出氧化镁，使吸收剂得到再生，同时回收较纯净的二氧化硫气体，脱硫剂可循环使用。由于氧化镁活性高于石灰水，故脱硫效率也比石灰法高。金属氧化物法的缺点是氧化镁回收需结晶、分离、蒸发、煅烧等工序，工艺较复杂；但若直接采取抛弃法，大量可溶性镁盐会进入水体导致二次污染，总体运行费用较高。另外，系统的管路易结垢，当水质硬度较高时管路结晶堵塞更加严重。

    （5）纳钙双碱法

    钠钙双碱法（碳酸钠/氢氧化钙）结合了石灰法和钠碱法的优点，利用钠盐易溶于水，反应活性高的特点，在吸收塔内部采用钠碱吸收二氧化硫，吸收后的脱硫液进入碱再生池内利用廉价的石灰进行再生，从而使钠离子得到循环吸收利用。该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，既解决了石灰法塔内易结垢的缺点，又具备了钠碱法吸收效率高的优点。

    脱硫副产物为亚硫酸钙或硫酸钙（氧化后）。亚硫酸钙配制合成树脂可生产新型复合材料钙塑，或将其氧化后制成石膏，或直接与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增强煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁相比，钙盐不具备污染性，因此不产生废渣的二次污染。

    本次改造采用钠钙双碱法作为改造工程的脱硫工艺。

3  吸收设备的选择

    湿法脱硫（除尘）器的选择原则主要是根据气液接触条件、设备阻力以及吸收液循环量。气液接触条件直接影响脱硫效率，设备阻力大则需增加引风机电耗，吸收液循环量大则需增加水泵电耗。各类吸收器性能比较见表3。

    由表3吸收设备的比较可以看出，旋流板塔具有负荷高、压降低、不宜堵、弹性宽等优点，适宜于快速吸收过程，且脱硫除尘效率高，可实现脱硫除尘的一体化。本次改造采用旋流板塔作为吸收设备。

4  钠钙双碱法脱硫原理

4.1  优点

    钠钙双碱法采用纯碱启动、钠碱吸收SO2以及石灰再生的方法。与石灰石法及其他湿法脱硫工艺相比，纳钙双碱法具有以下优点：①钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快、液气比小、运行费用低；②塔内钠基清洁吸收，吸收剂、吸收产物的溶解度大，塔外再生沉淀分离，可大幅降低塔内和管道内的结垢；③钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；④吸收过程无废水排放，吸收液中盐分不积累浓度稳定；⑤排放废渣xx，溶解度极小，无二次污染；⑥石灰作为再生剂，安全可靠，成本低廉；⑦无喷嘴，水泵扬程低，管路不堵塞；⑧运行过程液相比重不增加，从水易沉淀分离，可大幅降低水池的投资；⑨操作简便，系统可长周期运行。

4.2  脱硫过程

    Na2CO3＋SO2—→Na2SO3＋CO2↑    （1）

    2Na2CO3＋SO2—→Na2SO3＋H2O     （2）

    Na2SO3＋SO2＋H2O—→2NaHSO3     （3）

    以上反应视吸收液酸碱度不同而异：式（1）为吸收启动反应；式（2）为碱性较高时（pH＞9）的主要反应；式（3）为碱性降低到中性或酸性时的主要反应（5

    脱硫除尘工艺改造包括以下几个部分。

    （1）1#、3#、6#锅炉增设麻石旋流板塔脱硫除尘一体化装置。

    （2）1#、2#、3#、4#、5#、6#锅炉增设脱硫液循环再生系统、脱硫剂制备系统和自动化控制系统。

    （3）锅炉烟气经过电除尘后，1#、3#锅炉粉尘浓度为300 mg／m3，6#锅炉粉尘浓度为455 mg／m3。烟气进入旋流板塔后的除尘效率xx能够满足排放要求。

    （4）新增的脱硫液循环再生系统包括循环水泵（3台）、渣浆泵（2台）、循环沉淀池（使用老沉淀池）、循环管路和阀门等。每台35 t／h锅炉的旋流板塔的循环水量为70 m3／h，130 t／h锅炉旋流板塔的循环水量为225m3／h。脱硫除尘系统的循环量按435 m3/h考虑。

    （5）从塔内引出的脱硫液通过排水沟（排水沟每15 m设1个高压喷头，用于定期清洗排水沟，清洗水采用循环水池的出水）排入脱硫液循环再生池内，与脱硫剂制备系统流入的石灰浆液发生再生反应，使吸收液得到再生，以增强对二氧化硫的吸收能力。再生后的脱硫液在澄清池内澄清后，流入泵前池由循环水泵送入塔顶，形成脱硫液的吸收、再生循环。塔内、塔外脱硫液均为闭路循环，无废液排放。循环沉淀池内的沉淀物定期由渣浆泵抽出，送入灰场处理。

    （6）新增的脱硫剂装备系统包括斗式提升机、石灰储罐、螺旋加料机、化灰器等设备。由斗式提升机将石灰粉送入石灰储罐，再有螺旋加料机将石灰粉定量加入化灰器内，经化灰器搅拌后将石灰制成石灰浆液流入再生池与脱硫液进行再生反应。设计按消耗石灰0.3t／h计算。化灰过程中，需将石灰粉制成浓度为10％的石灰浆，化灰水所用量约3 t/h。

    脱硫过程中约有2.5％的循环水被蒸发，脱硫除尘系统蒸发水量为11 t／h，出渣带出的水分按灰渣水含水量90％计算，被带走的水分约为7 t／h。因此总补充水量为18 t／h。脱硫液制备系统可利用清水进行化灰。

7  经济效益

    烟气脱硫除尘系统有4台35 t／h和1台130t／h锅炉，按平均运行7200 h／a计算。

    （1）运行费用  烟气脱硫除尘运行费用见表4。

    （2）效益分析  二氧化硫消减量为1999.3 t／a，免交排污费119.96万元／a（SO2 600元／t），实际受益为：119.96－56.77＝63.19万元／a。脱硫除尘系统改造取得了良好的经济效益和社会效益。

8  存在的问题

8.1  旋流板结垢和堵塞

8.1.1  原因分析

    （1）循环沉淀池偏小，含灰废水在沉淀池内停留的时间相对较短，导致含灰废水与脱硫剂反应不xx，灰渣沉淀不彻底。

    （2）再生后的脱硫液含灰量较大，进入脱硫塔后才开始洗涤烟气灰尘，到塔底时灰含量仍较高，沉淀在塔底旋流板上。

    （3）装置建成后，输液管没有更换，输液管管径偏小，为DN150 mm。循环泵出口压力0.4 MPa，在脱硫塔降至0.20 MPa，入塔流量不够，液气比较小，脱硫液在塔内偏流，到塔底后无法冲走积灰，致使积灰越积越多。

    （4）由于排水沟内积灰较快，而排水沟上架设的高压冲洗水喷头压力较低，冲不走积灰，导致堵塞排水沟，且人工挖沟费时费力。

8.1.2  改进措施

    （1)0加大循环沉淀池容积  由于脱水系统现场比较狭窄，此项方案暂未实施。

    （2）重新更换输液管  将输液管从DN150 mm扩大到DN250 mm，更换后输液管压降减少，输液量增多，塔底积灰明显减少。

    （3）提高冲洗水压力  将高压冲洗水由渣浆泵出口改到循环泵出口，提高冲洗水压力，冲灰能力加强，工人劳动强度降低。

8.2  引风机带水和腐蚀

8.2.1  原因分析

    （1）塔内除雾效率不高，雾滴随烟气带入引风机，导致引风机带水。

    （2）含水量较高的烟气经过烟道时降温过快，导致烟气温度低于露点温度，在风机内结露而带水。

    （3）系统带水导致二氧化硫溶解，形成酸性水，产生腐蚀。

8.2.2  改进措施

    （1）在脱硫塔顶部安装高效除雾器，使烟气不带雾滴。

    （2）对烟道采取有效的保温处理，防止因烟气降温而导致的结露现象。带水问题解决后腐蚀现象相应减少。