循环流化床锅炉烟气脱硫排放效果监测系统设计分析

朱 亮

哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000

摘要：循环流化床锅炉烟气的脱硫工艺研究已经成为电力行业可持续发展的重要课题，通过分析循环流化床锅炉炉内烟气脱硫的相关影响因素，并且根据近年来燃煤机组相关的脱硫技术对循环流化床锅炉的烟气脱硫工艺进行系统的研究和优劣性分析，从而实现循环流化床锅炉烟气的低成本高效率脱硫。

关键词：循环流化床锅炉；延期脱硫；监测系统

中图分类号：TK229 文献标识码：A

1 引言

循环流化床锅炉以其燃料适应性强、炉内直接燃烧及脱硫成本低等优势成为大型火电厂中使用范围最广的锅炉设备。循环流化床锅炉排放的烟气中含有大量有机废气，有机废气中含有大量二氧化硫，作为大气污染中主要污染物的二氧化硫与水融合后生成的亚硫酸，是酸雨的主要成分，因此需要采用脱硫技术对有机废气进行脱硫处理。随着循环流化床锅炉发电机组容量的提升与烟气脱硫装置技术的逐渐成熟，其二氧化硫排放量已经大幅降低，一般情况下能够达到相关法律法规的要求。

2 锅炉烟气脱硫的必要性

锅炉一般以煤炭作为主要燃料，锅炉运行时排出的烟气含有一定的二氧化硫，会对大气环境造成污染，并且二氧化硫还是酸雨形成的主要原因之一。随着电力体制改革进程的逐步加快，推动了电力事业的发展，电站的规模随之不断扩大，燃煤锅炉的烟气排放量进一步增加。受到一些因素的影响，电站对燃煤锅炉烟气排放的控制力度有所欠缺，大量二氧化硫随着烟气被排放到空气中，形成大范围的酸雨污染，造成的直接和间接损失数以亿计。目前，电站燃煤锅炉的烟气脱硫得到国家有关部门的密切关注和重视，并将之列为环境治理的首要任务，与此同时，国家陆续颁布相关法律法规，要求所有新建燃煤电站必须建设燃气脱硫系统，在役电站如果使用的是燃煤锅炉，应在限定期限内整改，使烟气达到排放标准。

3 锅炉烟气脱硫主要工艺

3.1 海水烟气脱硫工艺

属于湿法脱硫范畴，是指以天然的海水作为吸收剂对烟气中的二氧化硫进行脱除。燃煤锅炉在燃烧过程中产生的烟气进入海水脱硫系统前，先经除尘系统除尘，可以采用静电除尘器，安装在吸收塔上游位置处，经过除尘之后的烟气进入吸收塔底部，与自上而下的海水相向流过，完成一次循环。从吸收塔内排出的干净烟气，需经加热后才能排放，而吸收了二氧化硫的海水凭借重力作用返回到海水处理厂，与其余海水混合。因天然海水为碱性，其中含有过量的碳酸钙和碳酸钠，使海水能吸收并中和二氧化硫。该方法的优点是节约淡水资源，不会产生副产物及废弃物，基本不会对环境造成污染和破坏，设备不结垢，工艺流程简单、便于维护，前期投资少，脱硫效率可以达到90%以上。不足之处在于适用范围小，仅适用于沿海地区的电站。

3.2 氨水洗涤法

是一种湿法脱硫技术，该技术将氨水作为吸收剂，需要在脱硫前对锅炉出口烟气进行冷却处理，当冷却温度降至90～100℃时，再通过预洗涤去除HCL和HF，之后利用液滴分离器在烟气中去除水滴，最后使烟气进入前置洗涤器中，与氨水在硫化塔中发生反应，生成硫酸铵溶液，再将脱硫处理后的烟气进行排放处理。氨水洗涤法具备脱硫效率高、无废渣、无废水等技术优势，但因烟气系统中设置了烟气再热器，进而增加了脱硫后期的防腐难度。为提高氨水洗涤法的脱硫效率，在电站锅炉烟气脱硫中还要具备以下条件：由于氨水脱硫要求的温度是20～23℃，因此必须对焦油、萘进行预先处理，以避免低温脱硫产生有机物堵塞现象；配备高效的除氨装置，以保证在氨水洗涤脱硫后快速去除氨，降低出塔煤气中的含氨量，提高洗氨工艺水平；在脱酸蒸氨过程中，富含硫化氢的氨水会产生强烈腐蚀性酸性气体，要求必须配备氨水脱硫富液的相关装置，提高工艺技术水平。

3.3 钙钠双碱脱硫法

是一种先利用活性较强的钠碱作为吸收剂，对锅炉烟气中的二氧化硫进行吸收，随后用钙碱对吸收液进行再生，在吸收和吸收液的处理过程中分别使用两种类型的碱，所以该方法被称之为双碱脱硫法。应用实践表明，该脱硫工艺可以最小的能耗获得最大的脱硫效率，系统的脱硫效率保持在90%～95%之间，工艺参数和运行指标均处于领先水平。该技术的优点：系统的运行稳定性较高，主要设备的故障率低，基本不会影响电站锅炉的正常运行；技术工艺先进，运行费用低，钠碱具有较高的活性，只需要较低的液气比，便可达到较高的脱硫效果，钙碱价格低，并且能够重复使用，运行成本大幅度降低；对煤种具有较强的适应性，可以实现脱硫除尘一体化，在节水、节能等方面效果显著；吸收过程可以达到废水零排放的目标，吸收液中的盐分浓度较为稳定；反应中生成的废渣可综合利用，不会产生二次污染。

4 烟气脱硫排放效果监测系统

4.1 烟气脱硫排放效果采样模块设计

在循环流化床锅炉烟气脱硫排放效果监测系统中，监测设备数据间的传输采用RS－485传输方式组网，该方式在简化网络布局的同时还提升了系统性价比。利用RS－485信号线将全部循环流化床锅炉烟气脱硫排放效果监测点接入特定的控制系统内，完成烟气脱硫排放效果样本采集。通过烟气脱硫排放效果采样模块中的PLC控制器，将采集到的烟气脱硫排放样本打包传输至烟气脱硫排放效果分析模块和流量监测模块进行分析。数据接收处理模块发出控制指令，采样模块内的PLC控制器接收指令后，分别对下游控制单元发出485控制信号。

4.2 报警模块设计

当烟气脱硫排放效果采样模块获取的脱硫烟气样本，进入到烟气脱硫排放效果分析模块和烟气脱硫排放效果流量检测模块进行分析后，数据接收处理模块根据样本数据分析结果判断是否需要报警:若当前排放的二氧化硫总量超过设定标准，则触发报警模块。报警模块由两大部分组成，分别是蜂鸣器和LED数码管。报警模块采用LR043JC211液晶屏作为LCD显示屏，其面板大小、分辨率和扫描频率分别为4．2英寸、480×242ppi和60Hz。数据接收处理模块中设有液晶驱动寄存器，驱动接口与LCD信号接口一一对应连接，而数据接口则与3个LCD液晶数据接口相连。

4.3 数据接收处理模块功能逻辑设计

数据接收处理模块的硬件接口利用RS－232C串口获取检测数据，数据经过滤波与标度修正后进行数据处理:根据国家相关法律规定以标准状态干烟气下的浓度替代二氧化硫浓度，经有效性判断后，将有效数据存于数据库内，将无效数据通过数据替代生成可替代的二氧化硫浓度数据。数据显示的形式包括流程图、趋势图以及列表等，本文根据需要以不同形式显示循环流化床锅炉排放烟气中烟气流量、温度以及二氧化硫浓度等参数。

5 结束语

结果表明，不采取外接设备的回料蒸汽活化脱硫工艺对于整个燃煤机组的经济效率影响较大，而在脱硫剂石灰石中添加高铝水泥熟料的脱硫工艺相对经济性较好，而尾部烟道架设脱硫设备的工艺其投入和运行成本较高，因此要根据具体情况选择相对较为适宜的脱硫工艺，以实现电力行业烟气脱硫的高效性和低成本经济性，最终实现电力行业的可持续发展。

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