石灰石法与双碱法脱硫除尘应用对比分析_徐小方 (1).pdf

第 卷第期 年月 科技和产业 ，石灰石法与双碱法脱硫除尘应用对比分析徐小方，王华（中国飞行试验研究院，西安 ）摘要：石灰石法与双碱法是工程应用较为成熟与广泛的两种燃煤锅炉脱硫除尘技术方法。本文对两种方法的技术特点进行了较为详细的分析，并以某单位的燃煤锅炉为例，计算了两种方法的经济成本，并对二次污染、职业健康风险等因素进行了分析。通过综合权衡上述各种影响因素及两种方法的优缺点，给出了推荐的燃煤锅炉脱硫除尘方法。关键词：燃煤锅炉；脱硫除尘；石灰石法；双碱法；对比分析中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：徐小方（），女，江苏连云港人，中国飞行试验研究院，工程师，环境工程硕士，目前从事安全环保管理工作。随着国民经济的发展能源消耗不断增加，尤其是我国煤炭的大量消耗引起了大气中烟尘和 的严重污染。燃煤锅炉运行过程中排放的烟气是大气污染物主要来源之一，我国北方大部分地区冬季供暖仍以燃煤为热源，随着国家对节能减排工作越来越重视，环保标准逐年提高，大多数锅炉的烟气处理装置已经不能满足新环保标准要求。“十一五”规划中，国家要求 排放量要比 年下降。如图所示，陕西省 排放量居高不下，所以，严格控制燃煤锅炉的 和烟尘排放成必然趋势。根据 西安市环境保护局关于规范我市中小型燃煤锅炉烟气脱硫工程建设标准的通知（市环发 号）要求脱硫装置在满足排放标准和总量控制要求的前提下，除尘和脱硫分开设置设计脱硫效率应大于 以上，排放浓度限值应在 以下，烟尘排放浓度限值应在 以下；总出力大于 的燃煤锅炉脱硫装置出口应安装烟气在线监测系统。但是，在上述相关环保政策调整之前，已有大量的燃煤锅炉投入使用。为了满足调整后的环保法规、政策对大气污染物排放的限制要求，必须对现有的排放不达标的锅炉设备进行改造。目前市场上常用的两种燃煤锅炉脱硫除尘方法是双碱法和石灰石法，上述两种方法均比较成熟、适用范围广，并且脱硫除尘效率差别也不大，因而难以确定在两种方法中如何进行取舍。现以某院燃煤锅炉的脱硫除尘改造为例，对石灰石法和双碱法的经济成本、次生污染和职业健康等因素进行综合分析，最终给出推荐的改造方法。改造对象简介该院锅炉房共有台 燃煤锅炉，其中、锅炉建于 年，锅炉建于 年，锅炉建于 年，两用两备，、锅炉由于当时国家对燃煤供热锅炉脱硫效率要求很低，设计时没有考虑到脱硫措施。现有除尘措施采用的是麻石水膜除尘，建于 世纪 年代，筒体及烟道漏风严重，除尘效率已有所下降。目前，该院锅炉大气污染物排放量严重超标，必须进行脱硫除尘装置改造。图陕西省历年 排放量该院燃煤锅炉现使用煤炭的煤质参数见表，锅炉运行参数见表。两种脱硫方法应用对比分析 工作原理简介石灰石法主要使用石灰石粉作为脱硫剂，加水配制成一定浓度的石灰石浆，注入吸收塔内，在塔内经过水喷淋，与烟气中 发生化学反应，以达到去除烟气中 的目的。该工艺中采用钙基脱硫剂吸收 生成亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢，堵塞现象，严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系表煤质参数项目符号煤质数据碳 氢 氮 氧 硫 灰分 挥发分 全水分 发热量（）表锅炉运行参数序号参数符号单位数值年供暖时间 锅炉热效率 燃尽系数 过量空气系数 每小时用煤量 年总用煤量 统的正常运行，所以为了避免这种现象，该工艺大都需要配备相应的强制氧化系统，从而增加投资及运行费用，该工艺的生成脱硫产物是脱硫石膏（）。该方法的工艺流程示意图见图，反应方程式如下所示：（）双碱 法 主 要 利 用 碱 液（常 用 的 有 、）在脱硫塔内吸收，而脱硫产物被排入再生池内用（）进行还原再生，再生出的钠基脱硫剂循环使用，而固硫沉淀物氧化后脱水出力外排。该工艺生成的脱硫产物有 、，较难再生，需不断补充 或 而增加碱的消耗量，另外，的存在也将降低石膏的质量。工艺流程示意图如图所示。图石灰石法工艺流程示意图在这两种脱硫方法中采用的都是烟气湿法脱硫，在脱硫塔中用吸收剂吸收，使之反应，以固定沉淀物的形式去除烟气中的，从而减少排放烟气图双碱法工艺流程示意图中的 的量。上述两种方法的详细的技术特点对比见表。分别对该院两种脱硫除尘方法的效果进行了计算分析，计算结果见表。脱硫改造的目的是要满足 和烟尘的排放浓度达到国家和地方政府标准：排放浓度限值应在 （）以下，烟尘排放浓度限值应在 （）以下。从计算结果可见，采用双碱法的脱硫效果较好，而石灰石法的除尘效果较好；且两种方法的脱硫除尘效果均满足相关标准的要求。表两种方法技术特点对比项目石灰石法双碱法技术成熟程度成熟成熟适用煤种无限制无限制脱硫剂石灰石或石灰碱或碱金属脱硫剂的利用率 以上 以上副产物 废水有无占地面积大较大液气比 脱硫效率 除尘效率 表脱硫除尘效果对比项目名称单位石灰石法双碱法锅炉产生的 总量 锅炉产生的烟尘总量 锅炉产生的 量 锅炉产生的 量 烟气量流量炉 排放量 烟尘排放量 处理后产生的 浓度（）处理后产生的烟尘浓度（）脱除量 烟尘脱除量 脱硫剂耗量 水耗 实际电耗 石灰石法与双碱法脱硫除尘应用对比分析 经济成本对比脱硫总成本由污染治理成本（初始投资，年运行费用、维护费用）和排污费两部分组成。初始投资费用由改造对象（锅炉）的大小、脱硫技术的选择和设备国产化程度等因素确定；衡量运行费用的主要指标是脱硫剂费用、电耗、水耗、脱硫产物的后处理等，这些直接与表中的脱硫剂种类及利用率和液气比等直接相关；维护费用与主要 设 备质 量 和 服 务 费 用 相关。现以该院的台 燃煤锅炉为例，分别计算两种改造方法的经济成本，年运行费用计算结果见表（双碱法中脱硫产物的再生率按 计算）。表年运行费用对比（按年运行 计）耗量单价费用石灰石法双碱法脱硫剂 元 万元水耗 万 元 万元电耗 万 元（）万元脱硫剂 元 万元水耗 万 元 万元电耗 万 元（）万元根据 排污费征收标准管理办法 的相关规定，可计算需缴纳的排污费。燃煤锅炉排放的大气污染物主要有、烟尘、；排污费征收标准管理办法 中明确规定对每一排放口污染当量数最大的前种大气污染物征收排污费，该 院燃煤锅炉主要大气污染物的污染当量数见表。表污染当量数计算结果项目（石灰石法）（双碱法）烟尘 排放量 污染物污染当量值 污染物污染当量数 需要缴纳废气排污费的种大气污染物，按照污染当量数从多到少的次序，依次为、和烟尘。采用两种方法需要缴纳的排污费计算如下：石灰石法：元（）万元；双碱法：元（）万元。可见，石灰石法须缴纳的排污费略高。两种改造方法年均总成本对比情况见图。石灰石法的成本费用为 万元，低于双碱法的 万元。图经济成本对 其它因素分析在分析经济成本预算时，脱硫产物的后处理没有进行计算，这里单独进行一个比较。石灰石法的脱硫产物主要是 ，主要用于建筑上做石膏等，所以也能带来一定的经济效益，进而降低了该方法的成本。双碱法脱硫产物虽可再生，但是再生难度较大，要配有大制浆池，大功率的给浆泵和循环泵，增加循环流量，才能保证 再生，再生率最好的时候能达到；受成本与场地等因素的限制，中小型锅炉应用脱硫剂再生技术的效果较差，脱硫过程中产生的大部分 只能和 一起成为副产品，所以相比较石灰石法，脱硫产物的二次污染情况较重。另外，中小型锅炉使用的吸收剂的上料系统基本还是人工操作，而双碱法使用的吸收剂碱性较强，对操作人员的身体健康和人身安全具有较大的威胁。综合分析石灰石法与双碱法各有优缺点。双碱法的主要优点是：脱硫效率较高、脱硫除尘一体化且设备的堵塞问题小。但其投资大，需用场地面积大、且运行成本较高。在中小型锅炉脱硫除尘应用中，受场地和投资成本等因素的限制，其脱硫率的再生率也较低，相对增大了运行成本和二次污染。另外，其对操作人员的身体健康和人身安全的威胁较石灰石法要高。石灰石法的主要缺点是脱硫效率较低，且设备易堵塞，但是通过下述技术手段的改进可以较好的解决或缓解上述问题：科技和产业 第 卷第期）改进脱硫塔的设计，采用多层喷淋加高效传质部件的布置方式，增加脱硫剂和烟气的接触面积，保证的高 效 的脱 硫效 率，同时 可 进 一 步 减 少 运 行 成本；）控制 值可以一定程度上减少结垢，实践证明，值控制在 左右，脱硫效果是最好的，结垢程度最小化；同时对除尘器进行改进，增大除尘器的引风机的功率，加大引风量，基本可以解决设备堵塞的问题。通过上述改进，石灰石法的脱硫效率已接近于双碱法（见表），设备易堵塞的问题也可以得到较好的解决。相较于双碱法，石灰石法的经济成本明显较低，且二次污染和职业健康风险也较低。综合考虑上述因素，该院采用石灰石法进行了燃煤锅炉脱硫除尘改造，在两年的运行过程中，设备运行良好，且污染物排放量完全符合国家与地方相关法规标准的要求。结论通过上述分析，并结合该院燃煤锅炉脱硫除尘应用实例，可以得到如下结论：）经改进后，石灰石法的脱硫除尘效率与双碱法的脱硫除尘效率相近，且设备堵塞问题也可以较好的得到解决；）应用于中小型燃煤锅炉脱硫除尘时，石灰石法的经济成本较双碱法低；）应用于中小型燃煤锅炉脱硫除尘时，双碱法相对于石灰石法具有较高的二次污染；）双碱法职业健康风险相对于石灰石法要高。在工程应用中使用石灰石法进行中小型燃煤锅炉的脱硫除尘，可以降低成本，减小二次污染和职业健康风险。因此，推荐选用石灰石法应用于中小型燃煤锅炉的脱硫除尘设备的设计或改造。参考文献李素真，王运民燃煤电厂运行中环境成本分析与计算环境科学与技术，（）：中华人民共和国排污费征收标准及计算方法 杨超，何绪文，竹涛，吴琼双碱法烟气脱硫技术影响因素分析 环境科学与管理，（）：朱国刚中小型锅炉烟气湿法脱硫系统的优化设计中国环保产业，（），锅炉大气污染物排放标准北京：中国标准出版社，燃煤锅炉房脱硫除尘装置改造项目建议书中国飞行试验研究院，；，（）：，（）：，（，）：，：；石灰石法与双碱法脱硫除尘应用对比分析