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試論燃煤供熱鍋爐除塵脫硫設(shè)備的分析與選用

作者： 2016年08月17日 來源： 瀏覽量：
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文章結(jié)合工程實例，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度，對3種爐型以及除塵脫硫裝置的配置方案進(jìn)行了詳細(xì)的對比、分析，最終建議采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)加設(shè)相應(yīng)除塵脫硫裝置的配置方案。 　　 　　1燃煤供熱鍋爐的兩種基本爐型 　　 　
　　文章結(jié)合工程實例，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度，對3種爐型以及除塵脫硫裝置的配置方案進(jìn)行了詳細(xì)的對比、分析，最終建議采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)加設(shè)相應(yīng)除塵脫硫裝置的配置方案。
　　
　　1 燃煤供熱鍋爐的兩種基本爐型
　　
　　1.1 鏈條爐
　　
　　鏈條爐通過爐前煤斗實現(xiàn)煤的供給，可對煤層厚度、爐排運(yùn)行速率，還有進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行實時調(diào)整，從而實現(xiàn)對熱功率的控制。另外，燃煤種類的選擇需要參考爐膛的結(jié)構(gòu)。爐排是煤層燃燒的主要“場所”，所以爐排上的煤層不僅要保證粒度均勻，還要滿足易燃燒、不結(jié)焦等條件。鏈條爐優(yōu)點(diǎn)如下：成本低，不僅表現(xiàn)在造價低，還表現(xiàn)在運(yùn)行成本低上;對除塵裝置要求不高;技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，運(yùn)行安全、可靠，操作也較為簡單。鏈條爐缺點(diǎn)如下：無法在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫;在煤種適應(yīng)性方面不盡如人意，較差;高溫燃燒過程中易產(chǎn)生NOx;熱效率較低，對負(fù)荷變化適應(yīng)性較差。 
　　
　　1.2 循環(huán)流化床鍋爐
　　
　　近些年來，循環(huán)流化床鍋爐開始走進(jìn)了人們的視野，該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)如下：高效;低污染;較好的煤種適應(yīng)性;NOx生成率較低，可在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫;可在負(fù)荷狀態(tài)實現(xiàn)性能的有效調(diào)節(jié)。該設(shè)備的缺點(diǎn)如下：造價高;對除塵裝置要求較高;耗電量較大;不利于長時間不間斷運(yùn)行;維修花費(fèi)大，運(yùn)行操作比較復(fù)雜。
　　
　　2 除塵脫硫裝置及一體化技術(shù)
　　
　　依據(jù)鍋爐煙氣中粉塵的原始排放濃度，可以將常用的除塵裝置分為旋風(fēng)除塵器、多管除塵器、水膜除塵器、布袋除塵器和靜電除塵器，其中前三種適用于鏈條爐，而后兩種適用于循環(huán)流化床鍋爐。常用的脫硫裝置主要有三種，即為燃燒前脫硫裝置、燃燒中脫硫裝置和燃燒后脫硫裝置。其中燃燒前脫硫裝置采用洗選法、強(qiáng)磁分離法，燃燒中脫硫裝置采用爐內(nèi)噴鈣、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，而燃燒后脫硫裝置則采用石灰石-石膏濕式脫硫的方法。
　　
　　除塵脫硫一體化技術(shù)可以分為干式和濕式兩種，干式為可控超強(qiáng)湍流傳質(zhì)除塵脫硫技術(shù)，它的效果明顯，但是造價及運(yùn)行成本極高，不易推廣。而濕式為噴霧旋流煙氣除塵脫硫和麻石水膜除塵增效脫硫，其造價、運(yùn)行成本低。
　　
　　水浴高效除塵脫硫器具有較高的除塵效率和脫硫效率，分別高達(dá)93%～99%、80%～85%，是一種能夠較好滿足實際需要的除塵脫硫設(shè)備，不僅技術(shù)成熟，而且運(yùn)行穩(wěn)定。
　　
　　鋼制(麻石)高效除塵脫硫器具有相同的工作原理，二者都是利用某種強(qiáng)化氣體和堿性水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而起到除塵脫硫的效果，區(qū)別在于二者所用的制作材料是不同的。該種除塵脫硫設(shè)備不僅技術(shù)成熟，而且運(yùn)行穩(wěn)定，相較靜電除塵器而言，具有投資小的優(yōu)點(diǎn)，另外，排煙中不管是含塵量，還是含硫量都在國家現(xiàn)行《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求之內(nèi)，獲得了用戶的一致認(rèn)可和好評。
　　
　　高溫(大約為250℃)含塵含硫煙氣以某種規(guī)定的煙速進(jìn)入到除塵器的內(nèi)部，對水面形成沖擊，并激起水花，形成一定量的水霧，水滴便會與塵粒進(jìn)行有效接觸，最終煙氣中所含有的塵粒便會在慣性力的作用下被沖入水中，此時，塵粒受水表面張力黏附力的影響，質(zhì)量變大，和水滴融為一體，最終沉降在除塵器的底部，形成泥漿，并將之定期排出。少量粒徑約為1um的塵粒有一定的幾率會隨著洗滌處理后的煙氣上升，最終被擋水板攔截，隨水滴一起落下。為了實現(xiàn)對煙氣更為徹底的凈化，可以給煙氣施加一個特定的流速，使其進(jìn)入到旋流式除水器中，在圓筒壁高速旋轉(zhuǎn)作用之下，煙氣中的塵粒將會被甩到筒壁上，隨著水滴進(jìn)入旋流筒中的溢水槽中，經(jīng)過一定時間的沉淀之后由排污閥排出。最后，將得到處理后的純凈煙氣，并由煙囪排出。
　　
　　將含塵含硫高溫?zé)煔?大約為250℃)沖入預(yù)制的堿性水中，然后和激起的水花或者水霧混合在一起，此時，煙氣中所含有的CO及SO2等有害氣體便會和堿性水發(fā)生化合反應(yīng)，并生成H2CO3及H2SO3溶于水中，從煙氣中脫離出來，這樣煙氣中有害氣體便得到了較好的凈化，最終實現(xiàn)了脫硫的目的。
　　
　　鋼制高效除塵脫硫器和麻石高效除塵脫硫器相比，整體投資小，但維修成本較大，通常不建議在室外布置。29～58MW中型燃煤鍋爐，由于鍋爐排煙量有所提升，導(dǎo)致設(shè)備體積龐大，即需占用較大的廠房面積，因此，也不適用。
　　
　　麻石高效脫硫水浴除塵器，常見于中型燃煤鍋爐，可布置在室外，因而降低了工業(yè)廠房土建施工所需的相關(guān)費(fèi)用，但多了一項灰水沉降池的施工。綜合比較，麻石高效脫硫水浴除塵器的造價略高于鋼制高效脫硫水浴除塵器，但在運(yùn)行維護(hù)方面成本較低，而且服役壽命較長。
　　
　　3 配置方案的確定與選擇
　　
　　確定爐型和除塵脫硫裝置配置方案的過程中，一方面要考慮技術(shù)上可行，另一方面要考慮經(jīng)濟(jì)上可承受，除此之外，還要考慮節(jié)能環(huán)保的相關(guān)要求。鏈條爐是沒有辦法做到爐內(nèi)脫硫的，因此，一定要有煙氣脫硫除塵裝置的配置。循環(huán)流化床鍋爐使用過程中，通常利用石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，不需要專門為其配置相關(guān)的煙氣脫硫裝置，值得注意的事，它的煙氣中含有較高濃度的煙塵，因此，需要配置布袋除塵器或者利用靜電除塵器予以處理。
　　
　　從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度分析，初步確定三種方案：(1)鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備(麻石水膜除塵增效脫硫設(shè)備);(2)循環(huán)流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置;(3)循環(huán)流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置。
　　
　　以華北地區(qū)非產(chǎn)煤區(qū)某單臺熱功率為58MW熱水鍋爐為例，供暖期設(shè)定為4個月，煤價設(shè)定為408元/t。
　　
　　從經(jīng)濟(jì)角度分析，方案1“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備”最優(yōu)，方案2“循環(huán)流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置”第二，方案3“循環(huán)流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內(nèi)脫硫裝置”最次。
　　
　　4 結(jié)語
　　
　　方案1，即“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設(shè)備”在經(jīng)濟(jì)方面好于其他兩種方案，但其SO2以及NOx的排放量則劣于其他兩種方案。長遠(yuǎn)看來，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)加設(shè)除塵裝置的配置方案有一定的應(yīng)用前景。
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