試論燃煤供熱鍋爐除塵脫硫設備的分析與選用

作者： 2016年08月17日來源：瀏覽量：

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文章結合工程實例，從技術經濟角度，對3種爐型以及除塵脫硫裝置的配置方案進行了詳細的對比、分析，最終建議采用循環流化床燃燒技術加設相應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　　　

　　文章結合工程實例，從技術經濟角度，對3種爐型以及除塵脫硫裝置的配置方案進行了詳細的對比、分析，最終建議采用循環流化床燃燒技術加設相應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煤的供給，可對煤層厚度、爐排運行速率，還有進風量進行實時調整，從而實現對熱功率的控制。另外，燃煤種類的選擇需要參考爐膛的結構。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、不結焦等條件。鏈條爐優點如下：成本低，不僅表現在造價低，還表現在運行成本低上;對除塵裝置要求不高;技術已經趨于成熟，運行安全、可靠，操作也較為簡單。鏈條爐缺點如下：無法在爐內進行脫硫;在煤種適應性方面不盡如人意，較差;高溫燃燒過程中易產生NOx;熱效率較低，對負荷變化適應性較差。

　　1.2 循環流化床鍋爐

　　近些年來，循環流化床鍋爐開始走進了人們的視野，該設備優點如下：高效;低污染;較好的煤種適應性;NOx生成率較低，可在爐內進行脫硫;可在負荷狀態實現性能的有效調節。該設備的缺點如下：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行;維修花費大，運行操作比較復雜。

　　2 除塵脫硫裝置及一體化技術

　　依據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、強磁分離法，燃燒中脫硫裝置采用爐內噴鈣、循環流化床燃燒技術，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可以分為干式和濕式兩種，干式為可控超強湍流傳質除塵脫硫技術，它的效果明顯，但是造價及運行成本極高，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93%～99%、80%～85%，是一種能夠較好滿足實際需要的除塵脫硫設備，不僅技術成熟，而且運行穩定。

　　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化氣體和堿性水發生化學反應，從而起到除塵脫硫的效果，區別在于二者所用的制作材料是不同的。該種除塵脫硫設備不僅技術成熟，而且運行穩定，相較靜電除塵器而言，具有投資小的優點，另外，排煙中不管是含塵量，還是含硫量都在國家現行《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求之內，獲得了用戶的一致認可和好評。

　　高溫(大約為250℃)含塵含硫煙氣以某種規定的煙速進入到除塵器的內部，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，使其進入到旋流式除水器中，在圓筒壁高速旋轉作用之下，煙氣中的塵粒將會被甩到筒壁上，隨著水滴進入旋流筒中的溢水槽中，經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。

　　將含塵含硫高溫煙氣(大約為250℃)沖入預制的堿性水中，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生化合反應，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，導致設備體積龐大，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，因而降低了工業廠房土建施工所需的相關費用，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，但在運行維護方面成本較低，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，一方面要考慮技術上可行，另一方面要考慮經濟上可承受，除此之外，還要考慮節能環保的相關要求。鏈條爐是沒有辦法做到爐內脫硫的，因此，一定要有煙氣脫硫除塵裝置的配置。循環流化床鍋爐使用過程中，通常利用石灰石進行爐內脫硫，不需要專門為其配置相關的煙氣脫硫裝置，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。

　　從技術角度和經濟角度分析，初步確定三種方案：(1)鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設備(麻石水膜除塵增效脫硫設備);(2)循環流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內脫硫裝置;(3)循環流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內脫硫裝置。

　　以華北地區非產煤區某單臺熱功率為58MW熱水鍋爐為例，供暖期設定為4個月，煤價設定為408元/t。

　　從經濟角度分析，方案1“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設備”最優，方案2“循環流化床鍋爐+布袋除塵器+爐內脫硫裝置”第二，方案3“循環流化床鍋爐+靜電除塵器+爐內脫硫裝置”最次。

　　4 結語

　　方案1，即“鏈條爐+濕式煙氣除塵脫硫一體化設備”在經濟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。長遠看來，循環流化床燃燒技術加設除塵裝置的配置方案有一定的應用前景。

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