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低效除尘设备对锅炉脱硫效率的影响

2016/4/21 14:32:33点击:


我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家,而中小型燃煤锅炉一般采用除尘、脱硫分体式装置,即除尘设备与脱硫设备为独立处理单元。低效的除尘设备会使锅炉的脱硫效率下降、磨损设备、堵塞风管,造成资源的浪费,因此,必须重视除尘设备的除尘效率。


根据2002年我国批准了《京都议定书》,工业锅炉的节能减排势在必行。各地环保部门均出台相应的法律、法规,限制或取消中、小型锅炉的报批申请,逐步淘汰中小型锅炉,已有或在建项目均需要执行更加严格的环保排放指标,而这项指标又以二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的减排指标尤为明显。因此,各地原有的中小型锅炉纷纷进行改造以应对新出台的政策。


在这个过程中,大部分企业单位采取的方式为,在原有脱硫除尘设备基础上,新增一套脱硫设备。但部分单位并不重视原有除尘设备的改造与维护,导致在一定运行时间后,由于原有除尘设备的运行不当,而影响了新增脱硫设备运行的现象。以西安一家企业为例,厂内共设有20吨锅炉2台(一用一备),15吨锅炉4台(2用2备),配备有陶瓷多管旋风除尘器5套,静电除尘器1套。该企业在2010年新增3套脱硫设备,保证排放指标满足最新发布的环保排放指标。脱硫、除尘系统运行2年后,该企业发现其在线监测仪显示SO2排放浓度高于允许排放值,在进行调整未能得到解决的情况下,邀请设计单位调试人员对脱硫、除尘超标排放现象进行调查,并提交了调查结果。


1 浆液密度


脱硫系统使用的运行工艺为石灰-石膏湿法脱硫,系统内浆液的密度为一个重要参数,反映出系统内部脱硫反应物质的量,浆液密度控制在1.05~1.08范围内,脱硫效果最佳。因此,首先对浆液密度进行调整,并绘制出浆液密度与SO2排放值的曲线。


从浆液密度曲线与SO2排放值曲线对比可知,在设定范围内,浆液密度与排放浓度成反比关系,浆液密度越高,排放浓度越小,但排放浓度仍未能达到厂区排放要求,因此需要对浆液及系统其他部件进行进一步分析。


2 水样分析


浆液中固含量实验室设定取值:


该企业对系统中的浆液进行固含量及钙基含量分析。结果显示,浆液密度为1.08时,试样中的固含量均值为26%,钙基含量为12%。实验室配制的试样颜色呈灰或灰白色,而现场浆液的颜色则呈灰黑或灰绿色,且黏度很大。经进一步化验得知,浆液中含有大量的锅炉灰,此时的浆液密度并不能准确地反映浆液中含有的脱硫反应物质的量。


3 除尘器分析


以其中一台20t锅炉配备的多管旋风除尘器为例,其设计参数为处理风量60000Am3/h,除尘效率90%~95%,本体漏风率≤3%,本体阻力650~900Pa,处理后排放浓度≤250mg/Nm3,经调查发现,该除尘器本体漏风率为6%,除尘效率为65%。漏风点为除尘器上筒体焊缝、下锥体焊缝、卸灰阀、除尘器检修门等。根据除尘手册可知,当下锥体或卸灰阀漏风1%,除尘效率下降5%;漏风5%,除尘效率下降30%。现场情况与此参数基本相符。


原设计烟风道为δ8.0碳素钢板制作,150mm厚度岩棉保温层,运行2年后,70%烟风道钢板厚度减少为δ5.0~4.0,弯头、变径、进出风口位置减少为δ2.0,个别流速高的位置已出现不同程度的点蚀及穿孔。


4 脱硫设备分析


脱硫系统使用循环水泵为耐磨耐腐合金泵,管道为内衬塑无缝管,衬塑厚度为5mm。由于循环浆液中含有大量的灰尘,系统运行2年期后,水泵叶轮明显磨损,水泵流量减量10%~20%,轴封等易损件1年1换;管道弯头、阀门和变径等1年2换,主体管道内衬层亦出现不同程度的磨损。


石灰-石膏湿法脱硫的一个重要技术参数为液气比,即循环液总量与处理烟气量的比值。脱硫系统循环水泵总流量已经明显低于原设计流量,因此未能达到设计的排放浓度。


综上所述,致使系统运行异常和排放超标的主要原因是除尘器的故障问题,而除尘器的故障又是由于在日常运行中,缺乏对除尘设备进行维护及清理工作。该企业对除尘设备进行了检修,并修复了烟风道的漏风点,对循环水泵进行了叶轮更换后,二氧化硫、烟尘等各项指标均达标排放。该企业计划更换更高效的布袋除尘器,保证锅炉、脱硫除尘设备长期运行运行。