低效除塵設備對鍋爐脫硫效率的影響

在我國，中小型燃煤鍋爐一般采用除塵、脫硫分體式裝置，即布袋除塵器設備與脫硫設備為獨立處理單元。低效的除塵設備會使鍋爐的脫硫效率下降、磨損設備、堵塞風管，造成資源的浪費，因此，必須重視除塵設備的除塵效率。

　　我國是當今世界鍋爐生產和使用最多的國家。其中，中小型（非發電）鍋爐多應用于紡織、食品、機械制造等行業，多分布在發達城市的郊區，遠離中心城區，或二線城市的工業區內。根據2002年我國批準了《京都議定書》，工業鍋爐的節能減排勢在必行。各地環保部門均出臺相應的法律、法規，限制或取消中、小型鍋爐的報批申請，逐步淘汰中小型鍋爐，已有或在建項目均需要執行更加嚴格的環保排放指標，而這項指標又以二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的減排指標尤為明顯。因此，各地原有的中小型鍋爐紛紛進行改造以應對新出臺的政策。

　　在這個過程中，大部分企業單位采取的方式為，在原有脫硫除塵設備基礎上，新增一套脫硫設備。但部分單位并不重視原有除塵設備的改造與維護，導致在一定運行時間后，由于原有除塵設備的運行不當，而影響了新增脫硫設備運行的現象。以西安一家企業為例，廠內共設有20噸鍋爐2臺（一用一備），15噸鍋爐4臺（2用2備），配備有陶瓷多管旋風除塵器5套，靜電除塵器1套。該企業在2010年新增3套脫硫設備，保證排放指標滿足最新發布的環保排放指標。脫硫、除塵系統運行2年后，該企業發現其在線監測儀顯示SO2排放濃度高于允許排放值，在進行調整未能得到解決的情況下，邀請設計單位調試人員對脫硫、除塵超標排放現象進行調查，并提交了調查結果。

　　1 漿液密度

　　脫硫系統使用的運行工藝為石灰-石膏濕法脫硫，系統內漿液的密度為一個重要參數，反映出系統內部脫硫反應物質的量，漿液密度控制在1.05～1.08范圍內，脫硫效果最佳。

　　因此，首先對漿液密度進行調整，并繪制出漿液密度與SO2排放值的曲線。

　　從漿液密度曲線與SO2排放值曲線對比可知，在設定范圍內，漿液密度與排放濃度成反比關系，漿液密度越高，排放濃度越小，但排放濃度仍未能達到廠區排放要求，因此需要對漿液及系統其他部件進行進一步分析。

　　2 水樣分析

　　漿液中固含量實驗室設定取值：

　　該企業對系統中的漿液進行固含量及鈣基含量分析。結果顯示，漿液密度為1.08時，試樣中的固含量均值為26%，鈣基含量為12%。實驗室配制的試樣顏色呈灰或灰白色，而現場漿液的顏色則呈灰黑或灰綠色，且黏度很大。經進一步化驗得知，漿液中含有大量的鍋爐灰，此時的漿液密度并不能準確地反映漿液中含有的脫硫反應物質的量。

　　3 除塵器分析

　　以其中一臺20t鍋爐配備的多管旋風除塵器為例，其設計參數為處理風量60000Am3/h，除塵效率90%～95%，本體漏風率≤3%，本體阻力650～900Pa，處理后排放濃度≤250mg/Nm3，經調查發現，該除塵器本體漏風率為6%，除塵效率為65%。漏風點為除塵器上筒體焊縫、下錐體焊縫、卸灰閥、除塵器檢修門等。根據除塵手冊可知，當下錐體或卸灰閥漏風1%，除塵效率下降5%；漏風5%，除塵效率下降30%�，F場情況與此參數基本相符。

　　原設計煙風道為δ8.0碳素鋼板制作，150mm厚度巖棉保溫層，運行2年后，70%煙風道鋼板厚度減少為δ5.0～4.0，彎頭、變徑、進出風口位置減少為δ2.0，個別流速高的位置已出現不同程度的點蝕及穿孔。

　　除塵器漏風率變大，致使系統中的氧含量由原來的10%～11%增大至13%～15%，根據國家環境保護局發布的《固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ/T 76-2007）和《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）均指出，大氣污染物基準氧含量排放濃度折算方法：

　　…………①

　　c―大氣污染物基準氧含量排放濃度，mg/m3；c’―實測的大氣污染物排放濃度，mg/m3；O2’―實測的氧含量，%；O2―基準氧含量，%（燃煤鍋爐為6%）。

　　公式①表示，當實測的氧含量越大時，根據大氣污染物基準氧含量折算的排放濃度則越大，氧含量為13%時的折算排放濃度為10%的1.22倍，氧含量為15%時的折算排放濃度為10%的1.83倍。因此，不能忽視除塵器和煙風道的漏風率，必須把氧含量控制在既滿足鍋爐燃燒，又不會導致排放濃度折算值過大。

　　4 脫硫設備分析

　　脫硫系統使用循環水泵為耐磨耐腐合金泵，管道為內襯塑無縫管，襯塑厚度為5mm。由于循環漿液中含有大量的灰塵，系統運行2年期后，水泵葉輪明顯磨損，水泵流量減量10%～20%，軸封等易損件1年1換；管道彎頭、閥門和變徑等1年2換，主體管道內襯層亦出現不同程度的磨損。

　　石灰-石膏濕法脫硫的一個重要技術參數為液氣比，即循環液總量與處理煙氣量的比值。脫硫系統循環水泵總流量已經明顯低于原設計流量，因此未能達到設計的排放濃度。

　　5 小結

　　綜上所述，致使系統運行異常和排放超標的主要原因是除塵器的故障問題，而除塵器的故障又是由于在日常運行中，缺乏對除塵設備進行維護及清理工作。該企業對除塵設備進行了檢修，并修復了煙風道的漏風點，對循環水泵進行了葉輪更換后，二氧化硫、煙塵等各項指標均達標排放。該企業計劃更換更高效的布袋除塵器，保證鍋爐、脫硫除塵設備長期運行運行。