关于减少常州焦化厂锅炉烟囱二氧化硫排放量的探讨

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发表时间：2005-12-27　　作者：许宏良　　浏览次数：401次 　主题词：减少 二氧化硫 排放 措施 　摘　要：燃煤锅炉是工厂中大气污染重点污染源之一，本文从生产实践的角度，简要论述了锅炉燃煤过程中二氧化硫形成的原因，企业减少二氧化硫排放的一些具体措施，以及采取措施后取得的良好效果。 　备　注：第十五届教研论文三等奖

常州焦化厂是城市煤气气源厂，工程设计年产20万吨冶金焦，日外供城市煤气32万m3。根据工艺特点，全厂设有备煤、炼焦、回收、制气、动力、机修等六大生产车间。工厂配有两（一开一备）台无锡锅炉厂生产的SHL20—2.45—AⅡ型锅炉，为各生产车间及后勤部门源源不断地提供生产及生活用中、低压蒸汽。锅炉为燃煤链式炉。生产过程中排放的废气（含二氧化硫、烟尘等）经过文丘里—水膜除尘器洗涤后，再经引风机引风，最终由60m高的锅炉烟囱排入大气。锅炉烟囱是工厂大气重点污染源之一。 市环保局要求，工厂锅炉排放的二氧化硫浓度及其他指标必须达到锅炉大气污染物排放标准（GB13271-91）的规定。根据这一要求，工厂及时引入清洁生产的先进理念，将污染预防战略持续应用于生产全过程。在生产中通过不断改善管理、调整工艺，大大提高能源利用效率，减少污染物的排放，降低了对环境的污染。常州是江苏省沿江开发的重点城市之一，而控制二氧化硫排放总量，防治酸雨是沿江开发区大气环境治理的首要任务之一。常州焦化厂是用煤大户，动力煤消耗达900吨/月，因此，工厂控制好锅炉烟囱二氧化硫的排放，在战略上显得尤为重要。 根据工厂生产工艺流程，要削减二氧化硫向大气的排放量，本人认为应该从以下几方面入手：①原料煤选择②炉膛烟气出口温度控制③文丘里-水膜除尘器正常运行等。 1  原料煤的选择 排入大气中的二氧化硫主要来源于原煤中的硫份，在煤充分燃烧的情况下，排入大气中的二氧化硫量与原煤中的硫含量成正比，反之亦然。因此，要减少SO2排放量，必须从源头抓起，选购低硫煤作为动力煤。有关资料表明，低于1%硫份的煤不会带来明显的危害。经过多年来的生产实践，发现权台、董庄、毕家岗、新汶河、陕西铜川、徐州张子楼等地的煤中，前三个煤矿的煤作为动力煤较为合适。一方面，这三个煤矿的煤中硫份比较低，另一方面，这三个煤矿的煤能降低受热面结渣、积灰及腐蚀程度。经厂中心化验室测定，三个煤矿的煤中平均硫份S 在0.6%左右，远低于1%（见下表），因此，在锅炉正常运行前提下，选择低硫煤为削减SO2向大气中的排放奠定了基础。 不同地区动力煤中硫含量比较表 地区 权台 董庄 毕家岗 新汶河 陕西铜川 徐州张子楼 S %平均 0.60 0.63 0.63 1.35 0.92 2.15 2        煤中硫份在炉膛中的反应机理及炉膛烟气温度控制 煤中硫存在形式有三类：（1）与C、H、O等结合的有机硫；（2）硫酸盐硫CaSO4、MgSO4、FeSO4（3）二硫化铁等，前者占绝大部分，也称为可燃硫，第二、三类含量极少。有机硫燃烧后，直接与空气中过剩的氧反应，生成二氧化硫；而第二类硫酸盐硫仍然以无机盐的形式存在，并且最终转入灰渣；而少量的二硫化铁在炉内初期先分解为FeS和S，在高温氧化条件下，FeS进一步发生氧化反应，生成二氧化硫和铁的氧化物。 工厂鼓风机运行风量范围在35900~44800m3/h之间，（锅炉负荷率70%），经测定，空气过剩系数为2.8，因此炉膛中二硫化铁有下列反应： 4FeS2+11O2→2FeO3+8SO2        （1） 4FeS2+7O2→2Fe2(SO4)3+SO2       (2) 在工艺上，SO2转变成SO3及硫的无机盐，SO3为后序的水膜吸收转化成H2SO4而从烟气中去除，硫的无机盐存在于灰渣中。理论SO2转变为SO3所需的温度为450℃，工况下，控制炉膛烟气出口温度在650℃左右。要实现这一转变还必须有氧气和催化剂，过量空气的存在以及飞灰中含有的Fe2O3、V2O5等催化作用的物质满足了这一要求。因此，在炉膛内，SO2向SO3得到了很好的转化。烟气经过省煤器、空气预热器后，其温度应低于国标＜180℃，无锡锅炉厂厂标为150℃，目前，工厂将该温度控制在130℃左右，该温度的控制有效地提高了锅炉的热效率。 1999年工厂对锅炉进行了气煤混烧改造，用该厂多余的脱硫后焦炉气代替部分煤。此举更进一步减少了二氧化硫的排放。 3        文丘里——水膜除尘器的运行 锅炉燃煤所产生的含粉尘、SO2的烟气由于自身的热浮力以及引风机的引力作用，被送至文丘里——水膜除尘器，在整套设备烟气进口，烟气与文丘里喉管喷射出的雾状水汽充分混合、接触后，高速切向进入水膜除尘器主筒，烟气中的粉尘由于离心力作用被甩至除尘器内壁。大部分为自上而下的水膜所捕集；烟气中SO3同时被除尘器内的水吸收，转化成H2SO4从烟气中去除。 在除尘设备运行方面，工厂除了加强对除尘系统的维护、保养外，还严格控制生产工艺，确保系统中喷淋水压适宜，经过不断摸索，目前，喷淋水压控制在0.4Mpa左右。水膜除尘器付筒的设置解决了引风机带水的问题， 烟气经文丘里—水膜除尘器处理后由60m烟囱高空排放。 4        监测结果 在锅炉及水膜除尘器正常运行下，经市环境监测中心站对锅炉烟囱进行监测，烟囱SO2排放浓度为60mg/m3(标态)，远小于GWPB3-1999《锅炉大气污染物排放标准》中规定值，即1200mg/m3(标态)，除尘效率达99.5%，烟囱出口林格曼黑度小于1级。通过对水膜除尘器进出口水样的分析，水样中SO 浓度进口平均为216mg/L，出口平均为361mg/L，工艺上除尘器循环水量为7t/h左右，按此计算，工厂年削减SO2排放量为5.76t. 5        初步结论 在采取了原料煤选择、炉膛烟气出口温度控制、确保文丘里—水膜除尘器正常运行等三项措施后，经过多年的运行，锅炉排放废气中SO2、粉尘等指标远低于国家规定的排放标准。从而达到了市环保部门的要求，为区域环境、常州市经济建设、环境两控区要求做出应有的贡献。 作者简介：：许宏良(1967年出生)，性别：男，职称：工程师 ，学位：学士  简历：1991-2000.9 常州煤气厂安环科；2000.9-至今 江苏省常州建设高等职业技术学校环境教研室