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锅炉烟气脱硫氨水罐顶部氨气回收改造

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：陈东荣

[导读] 锅炉在运行时会排放大量的高温烟气，烟气中蕴含了大量的潜热，直接排放不仅带来了能源的浪费，而且由于湿度较高，会形成烟囱冒“白烟”现象。利用吸收式热泵机组来回收烟气余热，将烟气温度降至25℃排至大气。

陈东荣身份证号：132336197903****25

摘要：锅炉在运行时会排放大量的高温烟气，烟气中蕴含了大量的潜热，直接排放不仅带来了能源的浪费，而且由于湿度较高，会形成烟囱冒“白烟”现象。利用吸收式热泵机组来回收烟气余热，将烟气温度降至25℃排至大气。热网水经过热泵加热后，再送至用热场所进行利用。在喷淋换热过程中，由于烟气与中介水直接接触换热，在降温的同时，通过中介水对烟气的洗涤作用，还能有效地降低烟气中SO2、NOx以及粉尘浓度，减少最终排烟中污染物的排放。
关键词：锅炉烟气脱硫；氨气回收；策略
        引言
        针对我国国情，2012年2月工信部颁布的《工业节能“十二五”规划中将余热余压利用工程作为“九大重点节能工程”之一，明确提出“要在余热余压资源丰富的行业全面推广余热余压回收利用技术，推进低品质热源的回收利用，形成能源的梯级综合利用”。按照《中国能源统计年鉴2013》提供的各行业能源消费量及各工业部门余热占燃料消耗的比例计算，我国工业余热资源总量高达8亿t标煤，占我国总能耗约30%，因此实现余热有效利用对我国工业节能具有重要意义。工业锅炉为工业生产和居民生活提供蒸汽，是重要的热能动力设备。我国工业锅炉约50多万台，其中煤炭消耗量约占我国煤炭消耗总量的20%，可知工业锅炉在我国的节能减排中具备巨大的潜力。锅炉运行中，运行热效率偏低、供热系统不合理造成的蒸汽的做功能力下降、输送管网网损较大、冷凝水未做回收、烟气余热直接排放等问题均是导致工业锅炉能耗增加的原因。其中，排烟热损失是锅炉热损失的重要组成部分，约占70%以上。锅炉排烟温度每增加10℃，意味着排烟热损失会增加0.6%～1.0%，煤耗就会升高1.2%～2.4%。初步估算，全国燃煤工业锅炉排烟余热总量折标准煤约1亿t，对锅炉进行烟气余热回收是提高锅炉热效率、降低锅炉能耗的重要途径，是工业锅炉节能减排的重要发展方向。
        1改造效果
        (1)通过对烟气脱硫氨水罐顶部氨气回收装置进行改造，降低了氨耗。每套系统每天挥发的氨按0．25t(质量分数为8%)的氨水计算，4套烟气脱硫全年(360d)节约氨水共计360t。1t氨水按400元计，每年直接节约14．4万元。(2)装置改进完成后，烟气脱硫装置现场消除了氨味，保护了环境。
        2锅炉烟气脱硫改造措施
        2.1除雾器的优化
        ①除雾器选型优化。折流板型除雾器在垂直放置时，设定折流板支间的数值为20-70mm，控制烟气流量为2-3m/s；在水平放置时，控制烟气流量为6-10m/s。波形板除雾器是通过液滴惯性力而对其进行分离。在气流速度固定的情况下，大体积液滴拥有更大的惯性会出现分离现象。临界分离粒径是除雾器能力的重要指标，其数值越小表示能力越强。②烟气停留时间优化。除雾器的优化要充分考虑烟气流速和在脱硫喷淋塔中的时间长短等因素，通常设定其高度为7m-10m之间。另外，为减少脱硫浆液进入烟道，第一层脱硫喷淋层高应设为3m-3.5m，喷淋层间设为2m-2.5m，可使烟气在脱硫塔有充分停留时间以去除二氧化硫。③除雾器冲洗优化。冲洗时应清除雾器的固体残渣和残留浆液，避免出现结垢和堵塞，否则会增加烟气流动时阻力，降低脱硫效果。可将第一层冲洗水的流量设定为1L/s·m2，第二层冲洗水的流量设定为0.34L/s·m2。
        2.2吸收系统
         吸收系统包括喷淋塔、喷淋装置、中间循环泵及管路、中介水水箱回用水泵和过滤器等。烟气余热回收装置为立式逆流喷淋塔。喷淋塔内设有喷淋雾化喷嘴。中介水在中间循环泵提供的压力下，被喷嘴雾化为细小液滴，从而形成较大的比表面积，与烟气充分接触、换热、吸收酸性物质及烟尘。

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中介水水箱设计有多种作用，既是中介水的储存场所，又是烟尘的沉淀场所，还是pH调控场所。中介水水箱通过保持液位，防止循环泵出现汽蚀，同时将烟气中大量凝结水的回用至制氧化镁浆液工艺补水，系统自动保持循环水量的平衡。喷淋塔为该系统的核心设备，经过设计计算、模拟保证烟气达到最佳换热流速，烟气阻力＜300Pa。中介水水箱采用玻璃钢防腐材质，喷淋塔体采用碳钢玻璃鳞片防腐结构，塔内所有部件采用防腐材料制造。中介水水箱箱体采用密封设计，可以防止杂质进入中介水造成热泵系统和喷淋系统堵塞事故。
        2.3热泵技术
        常见的热泵系统主要包括吸收器、再生器、冷凝器及泵等结构，热泵技术通过热力循环把热能从低温的物体转移到高温的物体，原理与制冷装置一样，需要消耗一定的外部高品位的能量。热泵系统能够用来回收100～200℃的锅炉烟气热量。热泵有压缩式和吸收式两种形式，压缩式体积较小、效率高，以消耗一部分高品位能为代价；而吸收式热泵则是消耗一部分温度较高的热能，相对于传统的压缩式热泵体积和重量相对较大，但消耗的能量品位较低。在锅炉烟气余热回收上，热泵系统可以与冷凝换热器联合使用，适合热电站大型燃煤锅炉的余热回收，是未来的重要研究方向。同时可与除尘换热一体化技术结合，如日本将旋风除尘器和换热器结合在一起，回收热量和除尘起到相互促进的作用。在烟气热能的综合利用的实践中取得了良好的效果，引领了锅炉尾部烟气余热回收的新趋势。
        2.4脱硫运行过程优化
        ①设计加装浓浆槽、并联已有的浓浆槽，达到可切换使用的效果，可增加浓浆的浓缩时间，增大颗粒的径度，提高固液的分离效率。同时，可安装测量循环浆液密度计，确保颗粒物的含量在标准范围之内，降低设备的磨损情况。②一般运行两台循环泵。供浆泵、排污泵及2#搅拌机保持常开，形成浆液循环。当pH值保持在6时，SO2折算值仍在280mg/m3以上，则多开一台循环泵。若3台循环泵开启，pH值保持在6时，SO2折算值仍在280mg/m3以上，则把pH值升到最高6.4。若pH值保持6时SO2折算值100mg/m3以下，可尝试关掉一台循环泵，但要密切注意数据变化，若有升高趋势，则重新变为开两台循环泵。③若供浆泵、排污泵在开启的情况下，pH值升不到6，则先开启2#搅拌机，再开启给料机，开始加石灰，直到pH值能缓慢上升，关闭给料机；若制浆池水位不够，补水泵自动抽锅炉废水到制浆池或开启排污泵补水。④反应池液位应随时保持5m左右，即离平台1m左右。若液位过低，应打开自动冲洗的开关，并将时间改为10s进行快速补水。液位离平台1m左右时，把时间改回正常值。
        2.5优化炉内脱硫效率
        ①床温控制。锅炉床温会对脱硫剂的使用产生影响，当锅炉床温小于800℃时或大于870℃时，都不利于发生脱硫反应，降低脱硫效率，所以锅炉床温应控制在800℃-870℃之间，才能使脱硫剂发挥最佳状态，从而保证脱硫剂效果。②充分利用炉内脱硫特性。炉内脱硫之后烟气会有活性氧化钙的存在，可通过降低吸收剂的使用量、有效利用活性氧化钙的方式来进一步脱硫，少用甚至不用吸收剂即可完成脱硫要求，降低脱硫成本。③石灰石品质控制。石灰石粉的高含量有助于脱硫性能的提高，并尽可能减少石灰石粉的含水率，最好含水率低于1%。石灰石粉碎系统设计和设备的选择应遵循分级粉碎原则，粗碎采用破碎机，细碎采用柱磨机。当石灰石来料粒度≤30mm时，可直接采用磨机。一般石灰石颗粒粒径选在0.2-1.5mm为宜。④物料滞留时间控制。炉膛内烟气中的二氧化硫与氧化钙有效反应时间越长，脱硫效果越好。因此，要合理控制流化风速、循环倍率、烟气速度等参数。
        结语
        对氨水罐顶部氨气回收进行改进，其结构简单、操作装置易实施，且投资小、见效快，能有效消除烟气脱硫周围的氨味，降低烟气脱硫氨耗。
参考文献
[1]甘小慧.工业锅炉烟气余热回收转化形式及原则[J].高新科技，2017（12）:33.
[2]徐勇.工业锅炉烟气余热回收技术及应用[J].机械工程师，2015（7）:224-225.
作者简介：姓名：陈东荣（出生年1979年03月-），性别：女，民族：汉，籍贯（河北省石家庄市），职称中级，学历：本科。主要研究方向锅炉烟气湿式氨法脱硫