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28环保与安全Aug.Chlor-AlkaliIndustry20232023年8 月No.8Vol.59第8 期第5 9 卷碱业氯热电脱硫系统处理蒸发固碱烟气的研究任志荣*，杜元鹏，郭宏（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西榆林7 19319）【关键词脱硫；脱硝；固碱；烟气【摘要】介绍了陕西北元化工集团股份有限公司如何利用热电脱硫脱硝系统对固碱蒸发燃煤烟气进行治理。从脱硫脱硝角度对烟气处理能力、风机输送能力、脱硫效率等进行分析测算。计算结果表明：原有热电脱硫脱硝系统能满足固碱蒸发烟气处理需求。中图分类号 X781.2文献标志码 B文章编号10 0 8-133X(2023)08-0028-05Treatment of flue gas from solid alkali evaporationby thermoelectric desulfurization systemREN Zhirong,DU Yuanpeng,GUO Hong(Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co.,Ltd.,Yulin 719319,China)Key words:desulfurization;denitration;solid alkali;flue gasAbstract:This article introduces how Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co.,Ltd.utilizes athermoelectric desulfurization and denitrification system to treat coal-fired flue gas from solid alkalievaporation.The flue gas treatment capacity,fan conveying capacity,desulfurization efficiency areanalyzed and calculated from the perspective of desulfurization and denitrification.The calculation resultsindicate that the original thermoelectric desulfurization and denitrification system can meet therequirement in the treatment of flue gas from solid alkali evaporation.随着我国火电行业发展，大气污染治理已引起社会的广泛关注，为提高环境治理力度，2 0 12 年，国家环保部发布的火电大气污染物排放标准（GB132232011）开始实施；2 0 14年7 月1日，位于重点控制区47 个城市主城区的现有火电行业燃煤机组开始执行环保部关于执行大气污染物特别排放限值的公告的相关浓度限值，即SO2的排放质量浓度不大于5 0 mg/m,NO，的排放质量浓度不大于100mg/m，烟尘的排放质量浓度不大于2 0 mg/m。陕西北元化工集团股份有限公司（以下简称“北元化工”）氯碱分厂固碱蒸发装置于2 0 18 年底具备投用条件，且熔岩炉采用燃煤锅炉，烟气系统采用石灰石炉内喷钙脱硫工艺，废气不能满足火电厂大气污染物排放标准（CB132232011）重点区域标准。为满足国家和地方环保法规要求，北元化工对原燃煤烟气处理系统进行脱硫脱硝一体化技术改造。预将固碱熔盐产生的烟气并人热电分公司脱硫工段，经1#脱硫岛处理烟气后排出。现对氯碱分厂固碱工段及热电分公司脱硫工段烟气处理设备能力进行理论分析测算。1工艺流程蒸发固碱烟气处理工艺流程如图1所示。2氯碱分厂固碱工段计算依据固碱工段计算依据如下：引风机烟气流量144 000 m/h;引风机出口烟气温度57;引风机出口烟气含尘26 mg/m;脱硝进口烟气量33 000 m/h;【作者简介】任志荣（198 7 一），男，工程师，硕士研究生学历，化学工艺专业，现供职于陕西北元化工集团股份有限公*司项目管理部，主要从事化工技术、科研项目管理、化工项目建设管理等工作。收稿日期 2 0 2 3-0 3-0 729任志荣脱硫系统处理蒸发固碱烟气的研究第8 期环保与安全脱硝进口烟气温度180;脱硝出口烟气温度65。1#锅炉1#电除尘1#脱硫岛布袋除尘器引风机烟卤固碱烟气图1蒸发固碱烟气处理工艺流程图Fig.1Process flow of treatment of flue gas from solid alkali evaporation3热电分厂脱硫工段计算依据1电除尘处理数据如表1所示。表11电除尘处理数据Table 1 Data of electrostatic precipitator 1#项目设计量实际运行量烟气处理量/(m/h）960 000705000人口烟尘质量浓度/（g/m）25.38.85出口烟尘质量浓度/（g/m）3.8000.236进口烟气温度/136(最高 18 0)143出口烟气温度/129.61#脱硫岛进塔烟气量/(m/h）960000705 000进塔烟气温度/110170129.6出塔烟气温度/689080 113脱硫效率/%90971#布袋除尘器口烟气量960000705000人口含尘质量浓度/（g/m）6501000未检测出口含尘质量浓度/（mg/m）5030进口烟气温度/140180113出口烟气温度/8014089117以脱尘效率8 5%计。4固碱工段风机能力测算固碱工段相关参数说明如表2 所示。表2固碱工段相关参数说明Table2Parameter specification of solid alkali procedure名称单位符号锅炉阻力PaAH烟气密度kg/m3P气空气预热器阻力PaAHky烟气流速m/sV烟道阻力PaAH.d管道沿程摩擦阻力PaAhm脱硝塔阻力PaAHx续表2名称单位符号管道局部阻力PaAhf排烟系统总阻力PaAHpz局部阻力系数引风机风压PaHdy当地大气压力kPa6引风机风量m/hQ,进烟道烟气温度4.1锅炉阻力AH,固碱锅炉本体阻力为930 Pa，余热锅炉本体阻力5 0 0 Pa。4.2空气预热器阻力AH空气预热器阻力30 0 Pa。4.3烟道阻力AHP气=1.34 2 7 3-(2 7 3+tpy)=1.34 273(273+180)=0.808(kg/m)。V=33 000-3 600=(2.05 1.25)=3.58(m/s)。管道沿程摩擦阻力hm（Pa）。取摩擦阻力系数入为0.0 3，则Ahm=AV2-2P气=入(L+d)(V,-2)p气=0.0350-2(2.051.25(2.05+1.25)/(3.5 8 2-2)0.8 0 8=0.968 12.82 0.808=10.03(Pa)取局部阻力系数为1.2，则管道局部阻力hrAhr=(V2-2)p气=1.2(3.5822)0.808=2.66(Pa)。因此，烟道总阻力为：AHyd=Ahm+Ahr300.98134.X.273（2 7 3+10 0）PJ=1.34273:(273+tj)AHh+hycO烟顶端直径为5 m，底部直径为10 m，4 003.96(Pa)3 871.52+132.44AHydhm+h,局部阻力系数为1.2，则管道局部阻力h：AHhhyd2023年业碱氯环保与安全=10.03+2.66=12.69(Pa)。4.4脱硝塔阻力AH，从脱销系统人口到出口阻力小于10 0 0 Pa。4.5排烟系统总阻力AHpzAHpz=H b t +A H k y +H y d +A H,=500+930+300+12.69+1 000=2 743(Pa)。4.6引风机风压HHay=1.2 H p z(1.2 93-1.34)(2 7 3+65)(273+180)(101.32b)=1.2 2743 0.965 0.746 1.155=2 737(Pa)。4.7引风机风量Q、Q,=1.1 V,(273+tpy)-273 101.325+87.70=1.1 33 000 1.659 1.155=69 556(m/h)。4.8固碱引风机能力核算结果固碱引风机能力核算结果如表3所示。表3引风机能力核算结果Table 3Calculation results of draught fan capacity量设计值烟气并人后风量/(m/h)72.00069.556风压/Pa50002.737引风机能力满足需求。若再增加除尘系统,水膜除尘器约12 0 0 Pa（或袋式除尘器为12 0 0 Pa）。则系统排烟总阻力为3943Pa，此情况下引风机风压计算如下：Hl,=1.2 H z (1.2 93 1.34)(2 7 3+65）(2 7 3+18 0)）(10 1.32 b)=1.2 3 943 0.965 0.746 1.155=3 934(Pa)。风机设计风压为5 0 0 0 Pa，此时，仍可以满足系统运行。5固碱工段烟气并入热电脱硫后引风机能力测算5.1风压计算5.1.1烟窗抽力S计算S为烟卤抽力;H为烟窗高度；p空 P气为标准状态下空气和烟气的密度；t，为室外空气温度；t2为烟窗内烟气平均温度；tp为进烟气密度；6 为当地大气压；空气2 0 时的空气密度为1.2 0 5 kg/mp气=1.34 2 7 3(2 7 3+tps)=1.34 273(273+100)=0.981(kg/m)。S=H(Y空-Y&)=Hp 9.8 273(273+t)b-p,9.8 273+(273+t2)b)=180 1.205 9.8 273(273+20)87.70-0.981 9.8 273-(273+75)87.70=964.96 661.42=303.54(Pa)。5.1.2烟道总阻力H计算经查相关资料，大型装置烟气流速取值15 m/s，入为摩擦阻力系数。则管道沿程摩擦阻力h（Pa）：Ahm：=AV2-2p气=入(Ld)(V2-2)p气=0.03(2 000-2(2 1.5)(2+1.5)(15 2 -2)0.98 1=35.08 112.5 0.981=3 871.52(Pa)。Ah)=(V2+2)p气=1.2(152+2)0.981=132.44(Pa)。因此，烟道总阻力为：5.1.3锅炉本体总阻力H,热电燃煤锅炉本体烟气阻力32 0 0 Pa。5.1.4烟窗阻力AH烟卤烟气平均密度为：ppj=1.34 273 (273+tps)=1.34 273 (273+75)=1.051。进烟卤烟气密度为：出烟烟气密度为：31任志荣电脱硫系统处理蒸发固碱烟气的研究第8 期环保与安全Pc=1.34 273 (273+t。)=1.34 273 (273+50)=1.133。Ahy0m=x(HVem+2dm),Pm=0.04(180 152=15)1.051=113.51(Pa)。Ahyc=g(V,2-2)pc=1.0(152-2)1.133=127.46(Pa)。因此，烟卤阻力为：AHy.=Ahyem+hyycc=113.51+127.46=240.97(Pa)。5.1.5除尘器阻力H一般旋风除尘器阻力约为8 0 0 Pa，多管除尘器约为10 0 0 Pa,水膜除尘器约为12 0 0 Pa,静电除尘器约为30 0 Pa，袋式除尘器为12 0 0 Pa。热电脱硫工艺中电除尘阻力设计最大为2 0 0Pa，布袋除尘器阻力选取12 0 0 Pa,则除尘器总阻力H.为1 40 0 Pa。5.1.6脱硫塔阻力H一般脱硫塔本体阻力（不包括除雾器）约为1200Pa。除雾器阻力约为2 0 0 Pa，合计约140 0 Pa。5.1.7GCH的阻力H一般GGH清洁状态的阻力约为10 0 0 Pa。严重污染时可达17 0 0 Pa。5.1.8锅炉排烟系统总阻力HzAHpz=AHya+AHt+AHye+AHe+AHg+AHI+AHpz=4 003.96+3 200+240.97+1400+1 400+1 000+2 743=13 987.93Pa。5.1.9引风机风压HHuly=1.2（H p z-S）(1.2 93-1.34）(2 7 3+5 0）（2 7 3+10 0)10 1.32=b=1.2(13 987.93-303.54)0.96 0.87 101.32 87.70=15 845(Pa)5.2引风机风量Q、计算引风机风量计算参数如下：总烟气量V849 000 m/h;排烟温度100;py当地大气压687.7 kPa;标准大气压b。101.325 kPa;风量储备系数aQ,=1.1 V,(273+gp,）2 7 3 10 1.32 5 -8 7.7 0=1.1 849 000 1.366 1.155=1 473 442(m/h)。5.3引风机能力核算结果引风机风量设计值为2 5 2 0 2 0 0 m/h，烟气并人后为147 3442 m/h；引风机风压设计值为，2 9510Pa，烟气并后为15 8 45 Pa。6固碱工段烟气并入热电脱硫后脱硫率分析及测算6.1脱硫原理北元化工热电锅炉烟气采用半干法脱硫技术，即烟气从吸收塔的底部与加人的脱硫剂和脱硫灰混合后，通过文丘里管的加速而悬浮起来,形成激烈的溺动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时通过向吸收塔内喷水，湿润颗粒表面，烟气冷却到最佳的化学反应温度，此时烟气中的SO，和全部SO，、H Cl、H F等酸性成分被吸收而除去，生成2 CaSO3H,O和CaSO4等副产物。其主要原理如下。(1)脱硫剂消化：1）脱听剂滑化：Ca(OH)2(S)Ca(OH)2(1);(2)SO,被液滴吸收：SO2(g)+H,O H,SO,(1);(3)脱硫剂与SO2反应：Ca(OH)2+H,SO,CaSO3+2H,O;（4）液滴中的CaSO，过饱和析出：CaSO,(1)CaSO;(s);（5）被溶于液滴中的氧气氧化生成硫酸钙：2CaS0,+022CaS04;(6)CaSO4难溶于水,沉淀析出固体CaSO4:CaSO4(1)-CaSO4(s)。6.2烟气系统及SO,吸收系统的计算北元烟气脱硫采用循环流化床脱硫技术，电除尘出来的烟气向下经主烟道从底部进人吸收塔，在吸收塔内高温烟气与加人的电石渣粉和循环脱硫灰充分混合发生反应；在文丘里的出口段设喷水装置，用以降低烟气温度，并使得反应加快，脱除烟气中的SO2、SO，等有害物质。脱硫后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向下进入布袋除尘器，布袋除尘器收集下的灰通过物料循环系统返回吸收塔继续参加反应，净化后的可达标排放的烟气由引风机进人烟卤，排人32编辑：蔡春艳2023年碱业氯环保与安全大气。部分脱硫灰通过气力输灰输送至脱硫灰库，少量的事故排灰直接由小推车运走。在燃用设计煤种，锅炉BMCR工况下，脱硫效率不低于90%，净烟气中二氧化硫质量浓度30 mg/m，脱硫后粉尘质量浓度小于10 mg/m。影响循环流化床脱硫率的因素主要有床层温度、钙硫比、固体停留时间及脱硫剂的粒度。蒸发固碱烟气参数如表4所示表4蒸发固碱烟气参数Table 4Parameters of flue gas fromsolidalkali evaporation项目单位数值烟气量m/h33000粉尘浓度8/m325S02mg/m31500氮氧化物浓度mg/m3700锅炉出口烟气温度4504806.2.1脱硫塔烟气处理量热电脱硫塔是设计流量为96 0 0 0 0 m/h，实际运行流量为7 0 5 0 0 0 m/h；蒸发固碱炉设计烟气量为330 0 0 m/h;将蒸发固碱烟气并人热电脱硫系统，总烟气量为705 000 m/h+33 000 m/h=738 000 m/h1,脱硫效率大于90%，保证脱硫效率。将烟气并入系统后,启动SO，排放控制系统，根据SO2出口排放标准，启动电石渣粉给料系统。电石渣加人量的大小视SO2浓度而定，由于SO，浓度控制需要一定时间，因此在投人运行前期，控制回路置手动不仅可以节约电石渣粉而且相对更加稳定。6.2.3停留时间循环流化床里，SO，脱除反应大部分都发生在13s的浆滴蒸发期内，当液相蒸发完毕时反应基本停止。为提高石灰中钙的利用率,把除尘器收集的固体颗粒部分返回到反应器中。增加固体物的停留时间，同时在反应器内形成沸腾床，增加气固反应接触的面积和反应机会，从而提高脱硫率。将蒸发固碱烟气并人热电脱硫系统，烟气总量未超过设计流量，故按照设计要求能满足停留时间要求，保证了脱硫效率。6.2.4脱硫剂的粒度脱硫剂品质应符合规定的要求（电石渣粒径20100m，含水率2%，吸收剂比表面积2 0m/g,w(Ca(OH)2）8 8.0 1%）。若电石渣的粒度增大，比表面积减小，将大大降低吸收剂的反应活性，导致Ca/S急剧增加，吸收剂耗量也随之增大。同时由于烟气与物料的接触面积减少，还会引起水分蒸发效果不好、脱硫灰含水率增加，引起布袋除尘器糊袋和物料输送设备堵塞。电石渣含水率必须2%，当含水率增加，会加大电石渣的粘性，降低物料的流动性，极易引起吸收剂系统的堵塞。当电石渣的纯度下降，且杂质成分多时，电石渣的耗量将增加，目前北元采用电石渣脱硫完全能满足设计要求。7结论热电1脱硫岛排烟气引风机（2 台）可提供风量为10 40 40 0 m/h，而实际固碱烟气并人脱硫工段经1脱硫岛处理烟气后，需引风机风量为147 3442m/h,因此现有风机能力不足，需置换2 台风机。热电脱硫系统烟气处理量设计为96 0 0 0 0m/h，目前运行处理烟气量约7 0 5 0 0 0 m/h，而固碱烟气烟气量1440 0 0 m/h，总烟气量为8 490 0 0m/h,脱硫系统烟气量处理能力及脱硫效率可以满足要求。电除尘系统设计最大处理烟气量为96 0 0 0 0m/h，实际进系统总烟气量为8 490 0 0 m/h，人口烟尘浓度设计2 5.3g/m，实际人口烟尘含量约8.88g/m。因此，除尘系统满足运行需求。参考文献1康新园.燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展J.洁净煤技术,2 0 14,2 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