2.4　技術(shù)論證

為保證整個脫硫裝置高效運行，從系統(tǒng)脫硫效率的影響因素出發(fā)，重點考慮幾個關(guān)鍵性技術(shù)問題并予以解決。

2.4.1　爐膛噴射石灰石的位置和顆粒度

根據(jù)脫硫反應機理要求，應在爐膛燃燒器上方溫度為950～1150℃的范圍內(nèi)噴射石灰石粉，才能確保爐內(nèi)脫硫效率，防止石灰石欠燒和過燒。同時作為改造工程，要避免對水冷壁做較大改動。為此，采用三維流動及燃燒數(shù)值計算軟件包對不同負荷下爐內(nèi)溫度分布進行了模擬，結(jié)合現(xiàn)場爐內(nèi)火焰溫度實測結(jié)果，確定了合適的噴鈣區(qū)域。要求石灰石品位達到CaCO3含量超過90%，制粉系統(tǒng)應確保80%以上的石灰石粉顆粒尺寸小于40μm。

2.4.2　Ca/S的影響

國內(nèi)外大量研究結(jié)果表明：系統(tǒng)的脫硫效率隨Ca/S的增加而增加，但在Ca/S≥2以后，脫硫效率的增加不顯著?？紤]到尾部增濕活化階段的脫硫作用，以及系統(tǒng)脫硫效率不要求太高，在脫硫改造中可選取Ca/S為2或略小于2為宜。

2.4.3　鈣粉氣力輸送系統(tǒng)

既要確保鈣粉以足夠的速度噴入爐膛，以便在爐內(nèi)與煙氣充分混合，又要盡量減輕管道磨損并減少送入爐內(nèi)的冷空氣量，以免對爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生不利影響。根據(jù)爐膛噴射和管道輸送的要求，合理設計噴口尺寸和結(jié)構(gòu)，開發(fā)輸送系統(tǒng)空氣動力計算軟件，確定了氣力輸送系統(tǒng)的阻力和通風量，從而根據(jù)現(xiàn)場條件合理布置管道和選擇設備，優(yōu)化系統(tǒng)設計。

2.4.4　對鍋爐運行的影響

爐內(nèi)添加固體吸收劑后，灰量增加，灰的物理和化學特性也發(fā)生了變化，可能會帶來爐內(nèi)受熱面沾污和結(jié)渣加重等問題。對此國內(nèi)外尚沒有一致的意見。近年來，國外的理論和試驗研究結(jié)果以及國內(nèi)外脫硫工程的實際運行情況都表明：爐內(nèi)噴鈣后在爐壁和熱交換面上形成的沉積物較為松軟，很容易用常規(guī)的吹灰器清除掉。噴鈣前后鍋爐主要運行參數(shù)無明顯變化，脫硫?qū)﹀仩t運行影響不大。

2.4.5　濕式除塵器脫硫改造

到達濕式除塵器的脫硫灰中含有部分未反應CaO，遇水生成Ca(OH)2，因此可重新利用?？煞謩e在文丘里管和捕滴器內(nèi)實現(xiàn)脫硫功能，在文丘里管喉部噴入水或石灰漿吸收劑(根據(jù)系統(tǒng)脫硫效率要求而定)，并在捕滴器內(nèi)設置再循環(huán)系統(tǒng)，增加液/氣比率，從而提高吸收劑利用率和脫硫效率，除塵效率也相應有所提高。相應改造主要包括：文丘里噴嘴的設計和布置，既要防止噴水粘壁效應，又要保證液滴與煙氣良好均勻混合，以保證良好的霧化效果；捕滴器濕段改造，旋流噴嘴的設計及其定位，使捕滴器成為具有噴淋塔功能的二次吸收塔；捕滴器出口段加裝葉片式導流器和除霧器，用來除去煙氣在洗滌過程中帶出的水霧；控制再循環(huán)系統(tǒng)中灰漿濃度和pH值，保證系統(tǒng)除塵脫硫效率，防止設備結(jié)垢、堵塞和腐蝕。整個改造要保證不過分增加阻力，減少煙氣帶水，以免影響引風機正常運行。

2.4.6　增濕活化對溫度的要求

濕式除塵器的煙氣進口溫度一般為130～150℃，噴水會降低煙溫。增濕活化脫硫反應要求煙氣溫度越接近露點越好，但不應引起引風機結(jié)露，需要解決設備安全運行和提高脫硫效率間的矛盾。控制除塵器出口煙溫的關(guān)鍵在于控制噴水量，噴水量與煤的含硫量、Ca/S、煙氣進口溫度及當時煙氣露點等參數(shù)有關(guān)。為保證最佳噴水量，需要配備微機控制系統(tǒng)，以便根據(jù)運行參數(shù)控制除塵器出口煙溫，通常在80℃以上。

3　脫硫除塵的綜合治理

按照國家環(huán)保排放標準，配水膜除塵器的老機組粉塵排放普遍不合格，必須改造。實施上述脫硫方案，噴入的鈣粉又進一步增加了灰量。因此，使脫硫方案與除塵改造有機結(jié)合，達到全面綜合治理的目標，是人們最為關(guān)注的問題。

全面考慮改造技術(shù)的難易程度和資金投入等因素，采用水膜除塵器串聯(lián)一或二電場電除塵器的改造方案作為簡易一體化脫硫改造的配套工程。該方案簡單易行，既顯著提高除塵效率，又節(jié)省大量資金，還保留了濕式除塵器的脫硫功能。與燃燒產(chǎn)生的粉塵量相比，脫硫產(chǎn)物的生成量是比較小的，對電除塵器影響不大。同時，濕式除塵器的增濕，能夠改善煙氣性質(zhì)，降低粉塵比電阻，對改善后面電除塵器的總體工作性能是有利的，主要表現(xiàn)在以下方面：

3.1　煙氣溫度

飛灰比電阻值偏高，是影響電除塵器效率的關(guān)鍵因素，如何提高高比電阻灰的電除塵效率是一大難題。飛灰比電阻與煙氣溫度有關(guān)，其峰值根據(jù)煤灰特性出現(xiàn)在121～232℃之間，在232℃以上時，飛灰的比電阻與絕對溫度成反比，與煙氣成份無關(guān)；而在低于121℃時，飛灰比電阻與絕對溫度成正比，并與煙氣的濕度和其它成份有關(guān)。

空氣預熱器出口約150℃的煙氣流經(jīng)文丘里水膜除塵器后，煙氣溫度降至70～100℃。與電除塵器直接作為相比，鍋爐排煙容積縮小約1/6，有助于降低電除塵器造價。煙氣溫度偏離飛灰比電阻峰值所對應的溫度范圍，比電阻值降低，電除塵效率提高。

3.2　煙氣濕度

根據(jù)粉塵比電阻隨溫度和濕度的變化而發(fā)生改變的原理，常用煙氣增濕處理的方法進行煙氣調(diào)質(zhì)。通常直接向煙氣中噴入水或蒸汽，具體實施是在電除塵器前特制增濕塔中進行，處理比較經(jīng)濟，技術(shù)上較為成熟，國內(nèi)外采用較多。特別是在水泥干法窯電除塵器上普遍采用這一方法，現(xiàn)在國際上帶增濕塔的臥式電除塵器已成為現(xiàn)代化水泥廠不可缺少的組成部分。

在脫硫除塵一體化方案中，水膜除塵器起到增濕塔的作用。煙氣通過文丘里水膜除塵器后，含水量增加，粉塵比電阻隨溫度的降低和濕度的增大而降低。對遼寧發(fā)電廠15號爐文丘里水膜除塵器入口和出口的飛灰比電阻進行現(xiàn)場實測，最終測試結(jié)果為：入口在1011～1012Ω.cm范圍波動；出口在108～109Ω.cm范圍波動。

可見，在濕式除塵器后，飛灰比電阻值明顯降低，且恰好處于電除塵器處理粉塵的最佳比電阻范圍內(nèi)，對改善電除塵器性能十分有利。但要注意嚴格控制水膜除塵器出口煙溫和濕度，防止電除塵器電極系統(tǒng)及殼體腐蝕。

3.3　煙氣含塵濃度

以水膜除塵器作為電除塵器前的預除塵器，能夠顯著降低電除塵器入口煙氣的含塵濃度，是克服電暈閉塞現(xiàn)象的有效措施，有助于提高電除塵器效率。

4　赤峰熱電廠6號爐初步設計

以赤峰熱電廠6號爐為藍本，進行了簡易脫硫除塵一體化技術(shù)方案的可行性研究和初步設計。

4.1　設備規(guī)范

鍋爐型號為BG-130/39-M4，投產(chǎn)日期1989年1月，額定蒸發(fā)量130t/h，設計排煙溫度145℃。燃煤特性見表2。

4.2　初步設計方案

設計中全面考慮了排放標準、場地條件、吸收劑的價格和可用性以及技術(shù)關(guān)鍵問題，以保證系統(tǒng)脫硫效果，避免影響鍋爐正常安全運行。

4.2.1　整套裝置的工藝流程主要包括以下系統(tǒng)：吸收劑(石灰石粉)制備系統(tǒng)；爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)；爐后煙氣增濕活化系統(tǒng)；自動化控制系統(tǒng)。主要工作包括：確定石灰石礦源和品位；準確進行空氣動力計算；優(yōu)化氣力輸送系統(tǒng)；完成制粉設備的選型和管道布置；合理設計爐膛噴射系統(tǒng)；進一步改造文丘里濕式除塵器以及系統(tǒng)運行監(jiān)控和連鎖保護等。裝置的連接布置是按6號鍋爐現(xiàn)場空間場地配置，從實地考察來看，現(xiàn)有空間位置能夠容納。

4.2.2　石灰石在爐內(nèi)的煅燒屬于吸熱分解反應，需要大約1396kJ/kg的熱量，而相應的硫化反應所釋放的熱量，恰好可以彌補上述熱量的損失。同時，噴入鈣粉必然對鍋爐爐內(nèi)燃燒、傳熱等方面產(chǎn)生影響，降低鍋爐效率?？紤]噴入的鈣粉和輸送介質(zhì)（冷空氣），對鍋爐熱力計算軟件進行了修改，重新計算，結(jié)果表明：噴鈣后同噴鈣前相比，鍋爐效率的降低不超過0.3%，影響不大。

4.2.3　鈣硫比是影響爐內(nèi)噴鈣脫硫效率的重要參數(shù)。鈣硫比越大，爐內(nèi)噴鈣脫硫的效果越好，吸收劑費用和灰處理量也越大。本方案中，由于采用了尾部濕式除塵器增濕活化系統(tǒng)，提高了吸收劑的利用率和脫硫效率，因而鈣硫比不必選擇過高，選取1.5較為合適，既能保證脫硫效果，又不過分增加灰量。

4　結(jié)論

綜上所述，簡易脫硫除塵一體化技術(shù)方案具有花錢少、效率較高、方法簡便、切實可行、擴展性好的特點。從工藝流程和技術(shù)特點分析，該工藝方案配套串聯(lián)電除塵器改造，能夠全面實現(xiàn)二氧化硫和粉塵排放的全面達標，適合于現(xiàn)有配備濕式除塵器的200MW及以下機組的環(huán)保改造。對于配備電除塵器的機組，可直接安裝增濕反應器構(gòu)成LIFAC工藝，同樣能夠達到期望的脫硫效果。根據(jù)環(huán)保要求，按目前的污染物排放總量，新擴建火電機組將受到限制。采用簡易脫硫除塵一體化工藝，按脫硫效率50%考慮，可以騰出可觀的環(huán)保容量，對電網(wǎng)長遠建設具有重要意義。