供暖鍋爐煙氣濕法脫硫工藝的比較與分析
近幾年北京率先實(shí)行集中供暖，供暖鍋爐相對(duì)于電站鍋爐有它自身的運(yùn)行特點(diǎn)。根據(jù)其運(yùn)行特點(diǎn)，應(yīng)該選取合適的鍋爐煙氣脫硫工藝。
就供暖鍋爐煙氣脫硫而言，應(yīng)用較為成熟的煙氣脫硫技術(shù)有多種，較常用的就有：氧化鎂法、石灰法、鈉鈣雙堿法等工藝，這些脫硫工藝都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，為了更好的掌握各種脫硫工藝的特點(diǎn)，能夠熟練應(yīng)用這些工藝，本文就石灰法、氧化鎂法這兩種常見的脫硫工藝做簡(jiǎn)單的分析比較。
1 兩種工藝的比較
1.1 石灰法脫硫工藝
概述及原理：
用石灰作為脫硫劑，和水發(fā)生水合反應(yīng)，生成Ca(OH)2，與煙氣中的SO2進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)生成CaSO3或CaSO4的一種成熟的濕式脫硫工藝。
特點(diǎn)：
⑴該工藝較成熟，運(yùn)行可靠，應(yīng)用比較廣泛，市場(chǎng)占有率高，應(yīng)用歷史較長(zhǎng)。
⑵脫硫劑儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，生成的脫硫產(chǎn)物十分穩(wěn)定，易于處理及利用。
2.2 氧化鎂脫硫工藝
概述及原理：
氧化鎂屬難溶堿性氧化物，脫硫機(jī)理與氧化鈣的脫硫機(jī)理相似，利用氧化鎂的漿液作為脫硫劑對(duì)煙氣進(jìn)行
洗滌脫硫，其反應(yīng)生成亞硫酸鎂和硫酸鎂。
特點(diǎn)：
⑴裝置小型化，配套設(shè)備少，建設(shè)費(fèi)用低。
⑵氧化鎂活性高，液氣比明顯比石灰法小，耗電少。
⑶安全性能好，可靠性高。運(yùn)行時(shí)，吸收液在pH值中性附近，只要控制吸收液pH值，并防止亞鹽過(guò)飽和，就能做到基本無(wú)腐蝕、無(wú)結(jié)構(gòu)堵塞。
⑷我國(guó)氧化鎂資源豐富，該法在我國(guó)有發(fā)展前途。
2 在供暖鍋爐上適應(yīng)性
2.1投資
《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》中有如下規(guī)定，見表1
表1 脫硫裝置主要技術(shù)指標(biāo)
| 序號(hào) | 脫硫方法 | 液氣比 | 鈣硫比 |
| 1 | 石灰法 | ＞5 | ＜1.10 |
| 2 | 氧化鎂 | ＞2 | ＜1.05 |
由表1可以看出氧化鎂法的漿液循環(huán)泵流量是石灰法的40%，所以漿液循環(huán)泵的投資比石灰法小。
由于氧化鎂的分子量、鈣硫比都比石灰法的小，因此氧化鎂法脫硫工藝的系統(tǒng)比石灰法規(guī)模小，設(shè)備占地面積小。
氧化鎂法在pH接近中性時(shí)運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的防腐等級(jí)不是很嚴(yán)格，而石灰法在低pH值下運(yùn)行迫使設(shè)備的防腐處理及設(shè)備材質(zhì)的選擇更加嚴(yán)格。
氧化鎂法較石灰法脫硫配套的設(shè)備較少，例如，氧化鎂法的除霧器前后一般情況下就沒有必要設(shè)置沖洗裝置，在供暖結(jié)束后對(duì)除霧器進(jìn)行清洗即可，即使設(shè)置了沖洗裝置，其沖洗次數(shù)也大大減少。而石灰法由于易結(jié)垢，在除霧器前后必須設(shè)置除霧器沖洗裝置，而且石灰法必須設(shè)置曝氣系統(tǒng)，否則生成的CaSO3· H2O將會(huì)嚴(yán)重堵塞管道及設(shè)備，而在氧化鎂法脫硫中可以不設(shè)曝氣系統(tǒng)。
針對(duì)供暖中心的建設(shè)資金有限的實(shí)際情況，占地面積小，建設(shè)費(fèi)用低的氧化鎂法脫硫應(yīng)該是建設(shè)方應(yīng)該優(yōu)先選用的工藝。
2.2 運(yùn)行費(fèi)用
決定脫硫系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的主要因素是脫硫劑的消耗費(fèi)用和水、電的消耗費(fèi)用。
氧化鎂法的用量約是石灰法的60%，雖然氧化鎂的價(jià)格比氧化鈣的價(jià)格高一些，但石灰法在脫硫劑費(fèi)用上沒有節(jié)省很多。而在水、電等動(dòng)力消耗方面，氧化鎂法的節(jié)能性卻更加明顯。循環(huán)水量氧化鎂法是石灰法的40%，這就大大減低了循環(huán)泵的耗電量，而循環(huán)泵又是整個(gè)脫硫系統(tǒng)功率最大的設(shè)備。
具體數(shù)據(jù)分析詳見表3
2.3 安全運(yùn)行方面
供暖鍋爐負(fù)荷變化大，這對(duì)脫硫設(shè)備的安全運(yùn)行影響較大，尤其測(cè)控儀器儀表設(shè)備，氧化鎂法配套的設(shè)備較少；而石灰法為了保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，配套了較齊全的測(cè)控設(shè)備。氧化鎂法整個(gè)系統(tǒng)的事故率及維修率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石灰法。
運(yùn)行中石灰法對(duì)pH值的控制十分嚴(yán)格，而鍋爐實(shí)際運(yùn)行人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)備結(jié)垢和管路堵塞現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，設(shè)備腐蝕現(xiàn)象也比較嚴(yán)重。鎂法脫硫相對(duì)于鈣法的最大優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生設(shè)備結(jié)垢堵塞問(wèn)題，能保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)能夠安全有效的運(yùn)行，同時(shí)鎂法pH值控制在6.5~7.5之間，在這種條件下設(shè)備腐蝕問(wèn)題也較容易解決。總的來(lái)說(shuō)，鎂法脫硫在實(shí)際工程中的安全性能擁有非常有力的保證。
供暖鍋爐的運(yùn)行具有時(shí)段性，且鍋爐間經(jīng)常倒換運(yùn)行，氧化鎂法在鍋爐在短期停運(yùn)后可將排空、沖洗的步驟省去，短時(shí)間停運(yùn)后再次啟動(dòng)脫硫附屬設(shè)備，形成的物理垢很快被水流沖開，基本上不會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞。而石灰法脫硫系統(tǒng)中，操作人員必須對(duì)停運(yùn)的設(shè)備管路立即進(jìn)行排空、沖洗操作，否則很容易在管道及設(shè)備上結(jié)成硬垢，再次啟動(dòng)設(shè)備時(shí)對(duì)設(shè)備造成損壞。
相比較氧化鎂法的操作比較簡(jiǎn)單，故障率和維修率低。這種運(yùn)行方式是符合供熱廠的實(shí)際情況的。
氧化鎂法和石灰法脫硫工藝比較見表2
表2 工藝比較
| 脫硫工藝項(xiàng)目 | 石灰法 | 氧化鎂法 |
| 脫硫效率％ | 90~98 | 90~98 |
| 吸收劑 | CaO | MgO |
| 可靠性 | 高 | 高 |
| 結(jié)垢 | 易結(jié)垢 | 不結(jié)垢 |
| 堵塞 | 堵塞 | 不堵塞 |
| 占地面積 | 大 | 小 |
| 運(yùn)行費(fèi)用 | 高 | 低 |
| 投資 | 大 | 小 |
3 實(shí)例
以單臺(tái)70MW供暖鍋爐為例，對(duì)兩種工藝循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行成本進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較，煙氣量為250000m3/h（工況），初始SO2濃度為2000mg/Nm3，達(dá)標(biāo)濃度為400mg/Nm3，運(yùn)行時(shí)間3600h/年。
相關(guān)費(fèi)用：石灰價(jià)格200元/噸（純度≥75%），氧化鎂價(jià)格500元/噸（純度≥85%），水費(fèi)4.6元/噸，電費(fèi)0.77元/度。對(duì)表分析見表3
表3 運(yùn)行費(fèi)用分析表
| 項(xiàng)目單位 | 單位 | 石灰法數(shù)值 | 氧化鎂法數(shù)值 | |
| 脫硫劑 | 年耗量 | 噸/年 | 1166.4 | 702 |
| 年費(fèi)用 | 萬(wàn)元/年 | 23.3 | 35.1 | |
| 電量 | 年耗量 | 度/年 | 792000 | 324000 |
| 年費(fèi)用 | 萬(wàn)元/年 | 61.0 | 24.9 | |
| 水量 | 年耗量 | m3/年 | 10980 | 10944 |
| 年費(fèi)用 | 萬(wàn)元/年 | 5.1 | 5.0 | |
| 合計(jì) | 萬(wàn)元/年 | 89.4 | 65.0 | |
4 結(jié)論
從投資、運(yùn)行費(fèi)用和運(yùn)行穩(wěn)定性上比較看氧化鎂法明顯比石灰法優(yōu)越，雖然全世界范圍氧化鎂資源不普遍，但是，對(duì)于我國(guó)氧化鎂資源豐富，在發(fā)展和實(shí)施鎂法脫硫方面我國(guó)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件，在供暖工業(yè)鍋爐脫硫行業(yè)應(yīng)當(dāng)成為符合我國(guó)國(guó)情的實(shí)用技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]王中原,王倆,宋寶華.氧化鎂濕法煙氣脫硫廢水處理技術(shù)探討[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2010, (03)
[2]程繼增,王成華.氨法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用[J].小氮肥, 2010, (10)
[3]計(jì)建華.濕法煙氣脫硫技術(shù)及應(yīng)用方案[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì), 2010, (05)
收稿日期：2011-05-22
作者簡(jiǎn)介：苗燦（1983-），女，設(shè)計(jì)員，助理工程師，研究方向：鍋爐煙氣脫硫治理。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
