燃煤锅炉用电石渣脱硫的方法及其设备

摘要

本发明属于烟气净化领域，提出一种燃煤锅炉用电石渣脱硫的方法，包括以下的步骤：1)电石渣经过烘干至含水量小于2％；2)用罗茨风机将电石渣吹入燃煤锅炉的炉膛，吹入的位置为炉膛前后墙下二次风入口弯管，吹入点数为前后墙各4个。电石渣主要成分是Ca(OH)2，作为电石加水生成乙炔气体后遗留的工业废渣其所含钙元素能够以CaO形式与烟气中的SO2反应，减少SO2排放实现循环流化床锅炉炉内脱硫。但电石渣输送堵塞问题及循环流化床锅炉进料不均匀、反应不完全、脱硫指标波动大等问题一直未得到解决，本发明解决了电石渣输送过程中棚堵、进料不均匀、反应不充分、脱硫指标波动大等问题。

权利要求

1.一种燃煤锅炉用电石渣脱硫的方法，其特征在于，包括以下的步骤：

1)电石渣经过烘干，不需要粉碎，含水量小于2％；

2)用罗茨风机将烘干了的电石渣吹入燃煤锅炉的炉膛，吹入的位置为炉膛前后墙的二次风入口，按照钙与燃料中硫的摩尔比2:1控制电石渣的吹入量，所述燃煤锅炉为循环流化床锅炉，一次风风压20KPa，二次风风压17-18Kpa；

其中，所述燃煤锅炉燃烧的燃料的粒径为9mm以下，燃料的含硫量为0.2-1.5％；

用于燃煤锅炉电石渣脱硫的设备包括罗茨风机、进料管、给料系统；

所述罗茨风机设置在输送管道上，输送管道在靠近炉膛处采用管道分配器进入前墙和后墙各4个进料管，所述进料管与燃煤锅炉的二次风管连接，进料管沿着下二次风管进炉膛弯头处平行穿入二次风管内部至炉膛；所述给料系统与输送管道连接；

每个燃煤锅炉每炉共接有八个进料管，进料位置为炉前墙和后墙的下二次风管，前墙为带窥视窗的二次风管，后墙为除甲侧和乙侧第一根风管之外的下二次风管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃煤锅炉燃烧的燃料为原煤、洗中煤和煤矸石，其配比为原煤30-50％，洗中煤30-50％，煤矸石10-30％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃煤锅炉一次风入口温度为245℃，二次风入口温度为245℃。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，在床温850℃的时候吹入电石渣，电石渣入口温度为20℃-25℃，电石渣进入炉膛之前的温度为20℃-25℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个燃煤锅炉设置有三个给料系统。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，前墙为现带窥视窗二次风管，具体为从甲侧向乙侧数第2、3、5、8根风管，后墙为距炉左右墙的下二次风管，具体为从甲侧向乙侧数第2、3、5、7根风管。

说明书

燃煤锅炉用电石渣脱硫的方法及其设备

技术领域

[0001] 本发明属于烟气净化领域，具体涉及一种燃煤锅炉的脱硫方法及使用的设备。

背景技术

[0002] 电石是碳化钙，化学式CaC2。电石是有机合成PVC(聚氯乙烯)的原料。随着我国PVC产能的扩大，电石渣的排放量越来越大，造成严重的环境污染。循环利用电石渣，是工业"三废"的治理工程,不仅可以解决电石渣这种难处理的工业废渣的污染问题，而且还可以通过钙资源的循环利用，减少石灰石资源开采对地质环境的影响，同时减少石灰石锻烧Ca0的排放。这将很大程度上解决电石渣造成的环境污染问题。

[0003] 在燃煤锅炉脱硫技术领域，现采用最多的脱硫方式为湿法脱硫、半干法脱硫方式，如果燃用高硫煤，还必须采用炉内+炉外同时脱硫的方式，保证脱硫指标。根据乌海地区煤中含硫量较高的情况，大部分电厂均采用湿法脱硫方式，如乌海热电厂、鄂绒电厂、海渤湾电厂、乌斯太电厂。国内外大量试验结果及运行实践表明，通过向炉内添加石灰石,循环流化床锅炉的SO2排放浓度能够满足国家环保要求，目前运行时的石灰石消耗已经逐渐成为发电企业一项较大支出，寻求一种价格低廉、品质优良的脱硫剂对于降低企业生产成本、提高企业环保积极性具有重要意义。

[0004] 利用电石渣制备氧化钙进行脱硫的技术在2012年由石河子天富热电和石河子天山铝业自备电厂,合盛硅业自备电厂提出。具体工艺为:粉碎--添加还原剂--烘干--锻烧--磨细--检验--出售，作为火电厂脱硫剂(氧化钙80％以上、细度lmm)输送进锅炉进行脱硫。此工艺改造投资费用610万元，此工艺需增加人员30人，增加制备设备18台，已于2012年申报了专利，发明专利申请号201210245226.9，实用新型申请号201220343141.X。该技术存在的问题在于：设备投资大、系统复杂、定员增加、设备维护量大。

[0005] 随着我国PVC行业的日益膨胀，产生的工业固废料—电石渣日益增多，且环保压力越来越大，采用电石渣炉内新型脱硫方式是目前国内循环流化床锅炉经济脱硫的发展趋势。

发明内容

[0006] 针对本领域技术的不足之处，本发明的目的是提出一种燃煤锅炉用电石渣脱硫的方法。

[0007] 本发明的另一目的是提出一种燃煤锅炉用电石渣脱硫的设备。

[0008] 为实现本发明上述目的技术方案为：

[0009] 一种燃煤锅炉用电石渣脱硫的方法，包括以下的步骤：

[0010] 1)电石渣经过烘干(不需要粉碎，颗粒直径约0.5mm)，含水量小于2％；

[0011] 2)用罗茨风机将烘干了的电石渣吹入燃煤锅炉的炉膛，吹入的位置为炉膛前后墙的二次风入口，按照钙与燃料中硫的摩尔比2:1控制电石渣的吹入量。

[0012] 电石渣脱硫原理：

[0013] 电石渣主要成分是Ca(OH)2，与燃料中硫氧化物反应为：

[0014] Ca(OH)2+SO2＝CaSO3·1/2H2O+1/2H2O            (1)

[0015] CaSO3·1/2H2O+3/2H2O+1/2O2＝CaSO4·2H2O      (2)

[0016] CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+SO2＝Ca(HSO3)2          (3)

[0017] CaSO3·1/2H2O+3/2H2O+1/2O2＝CaSO4·2H2O      (4)

[0018] 其中，所述燃煤锅炉燃烧的燃料为原煤、洗中煤、煤矸石中的一种或多种，燃料的粒径为9mm以下，燃料的含硫量为0.2-1.5％。

[0019] 优选地，所述燃煤锅炉燃烧的燃料为原煤、洗中煤和煤矸石，其配比为原煤30-50％，洗中煤30-50％，煤矸石10-30％。

[0020] 煤中含硫量越大，需要电石渣的量就大。入炉煤流量通常为60-80t/h。

[0021] 进一步地，所述燃煤锅炉一次风入口温度为245℃，二次风入口温度为245℃，电石渣入口温度为20℃～25℃，

[0022] 其中，所述燃煤锅炉一次风入口温度为245℃，二次风入口温度为245℃，[0023] 其中，在床温850℃的时候吹入电石渣，电石渣入口温度为20℃～25℃，电石渣进入炉膛之前的温度为20℃～25℃。

[0024] 其中，控制风机对电石渣的输送压力大于二次风压。

[0025] 一种燃煤锅炉用电石渣脱硫的设备，包括罗茨风机、进料管、给料系统；

[0026] 所述罗茨风机设置在输送管道上，输送管道在靠近炉膛处采用管道分配器进入前墙和后墙各4个进料管，所述进料管与燃煤锅炉的二次风管连接，进料管沿着下二次风管进炉膛弯头处平行穿入二次风管内部至炉膛；所述给料系统与输送管道连接；

[0027] 每个燃煤锅炉每炉共接有八个进料管。进料位置为炉前墙和后墙的下二次风管，前墙为现带窥视窗二次风管，后墙为除甲侧和乙侧第一根风管之外的下二次风管。

[0028] 优选地，所述燃煤锅炉为循环流化床锅炉，一次风风压20KPa，二次风风压17-18KPa。

[0029] 优选地，每个燃煤锅炉设置有三个给料系统。

[0030] 进一步优选地，前墙为现带窥视窗二次风管，具体为从甲侧向乙侧数第2、3、5、8根，后墙为距炉左右墙的下二次风管，具体为从甲侧向乙侧数第2、3、5、7根风管。

[0031] 进料位置为炉前墙(后墙)下二次风管，进料管沿着下二次风管进炉膛弯头处平行穿入二次风管内部至炉膛，在入炉进料端接引致二次风作为密封风，确保脱硫剂入炉喷射速度，并在给粉系统停运时，二次风不返入料管。因为电石渣输送压力大于二次风压。

[0032] 将电石渣吹入炉膛(从炉膛二侧下二次风入口吹入)，每套给料系统配置一根输送管道，输送管道在靠近炉膛处采用管道分配器进入前墙(后墙)的4个入炉口，每炉共有8点进料。进料位置为炉前墙(后墙)下二次风管，进料管沿着下二次风管进炉膛弯头处平行穿入二次风管内部至炉膛，在入炉进料端接引致二次风作为密封风，确保脱硫剂入炉喷射速度，并在给粉系统停运时，二次风不返入料管。因为电石渣输送压力大于二次风压。

[0033] 本发明将原来的两台脱硫剂给料系统改为三套，增加一套给料系统，以达到两运一备，确保SO2排放浓度100％达到环保新标准要求。

[0034] 本发明的有益效果在于：

[0035] 电石渣主要成分是Ca(OH)2，作为电石加水生成乙炔气体后遗留的工业废渣其所含钙元素能够以CaO形式与烟气中的SO2反应，减少SO2排放实现循环流化床锅炉炉内脱硫。但电石渣输送堵塞问题及循环流化床锅炉进料不均匀、反应不完全、脱硫指标波动大等问题一直未得到解决，本发明解决了电石渣输送过程中棚堵、进料不均匀、反应不充分、脱硫指标波动大等问题。

附图说明

[0036] 图1为本发明实施例1脱硫设备的结构示意图。

[0037] 图2为实施例2在8小时内脱硫效果趋势图。

[0038] 图3为现有技术的二套进料系统结构图。

[0039] 图4为下二次风入口进料管方式示意图。

[0040] 图中，1为电石渣进料口，2为压缩空气进口，3为缓冲仓，4为电石渣库，5为罗茨风机，6为炉膛，601为炉膛的前墙，602为炉膛的后墙，7为进料管，8为检修用压缩空气入口，9为袋式除尘器，10为仪用气源管路，13为二次风进风口。

具体实施方式

[0041] 下面通过最佳实施例来说明本发明。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本发明而不是用来限制本发明的范围。

[0042] 实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。

[0043] 实施例1：

[0044] 本实施例的燃煤锅炉位于内蒙古乌海君正热电厂的1#锅炉。

[0045] 脱硫的设备见图1，包括输送脱硫剂的罗茨风机5、进料管7、给料系统；

[0046] 罗茨风机5设置在输送管道上，输送管道在靠近炉膛处采用管道分配器进入前墙和后墙的2组进料管，所述进料管7与燃煤锅炉的二次风管连接，料管通过在下二次风管入炉膛的弯管处开孔，并沿着二次风管入炉方向穿入电石渣给料管至下二次风口端部，焊接、连接(见图4，二次风进风口13处的箭头表示进风方向)，并与二次风管间呈15度角接入。在入炉进料端接引致二次风(或一次风)的密封风。

[0047] 所述给料系统与输送管道连接。

[0048] 给料系统包括三个电石渣库4，罗茨风机5、缓冲仓3、变频供料器(内蒙古中科兴瑞环保科技有限公司，型号ZKJL15-220)，用于输入脱硫剂电石渣给料。本实施例中，给料系统共三套，比原有的体系增加一套给料系统，以达到两运一备(如图1，图中1#、2#、3#为设备序号)，确保SO2排放浓度100％达到环保新标准要求。

[0049] 每个燃煤锅炉每炉共接有八个脱硫剂的进料管7。进料位置为炉前墙(后墙)下二次风管，前墙为现带窥视窗二次风管(从甲侧向乙侧数第2、3、5、8)，后墙为距炉左右墙的下二次风管(从甲侧向乙侧数第2、3、5、7)。前墙一共4二次风管，后墙一共4个二次风管。该燃煤锅炉的二次风口总数量34个，前墙上、下共18个二次风口，前墙上部二次风口8个，下部二次风口10个；后墙二次风口共16个，上部二次风口8个，下部二次风口8个。

[0050] 设备改造时，料管通过在下二次风管入炉膛的弯管处开孔，并沿着二次风管入炉方向穿入电石渣给料管至下二次风口端部，焊接、连接，并在入炉进料端接一路二次风作为密封风，确保脱硫剂入炉喷射速度，并在给粉系统停运时，二次风不返入料管。

[0051] 实施例2:脱硫的运行

[0052] 电石渣主要成分是Ca(OH)2，作为电石加水生成乙炔气体后遗留的工业废渣其所含钙元素能够以CaO形式与烟气中的SO2反应，减少SO2排放实现循环流化床锅炉炉内脱硫。但电石渣输送堵塞问题及循环流化床锅炉进料不均匀、反应不完全、脱硫指标波动大等问题一直未得到解决，研究开发的目标是解决电石渣输送过程中棚堵、进料不均匀、反应不充分、脱硫指标波动大等问题。

[0053] 脱硫剂采用烘干后的含水率﹤2％电石渣，选择从锅炉二次风口处进料技术，电石渣物料在二次风助推力的作用下进入炉膛，在循环流化床的作用下充分与炉膛内的物料混合反应，达到脱硫的目的。此项技术可在所有循环流化床锅炉及具备电石渣脱硫条件的电厂推广，最大程度变废为宝。

[0054] 采用实施例1的系统进行炉内脱硫：

[0055] 1)电石渣经过烘干(颗粒直径约0.5mm)含水量小于2％，在床温850℃的时候吹入电石渣；

[0056] 2)用罗茨风机将电石渣吹入燃煤锅炉的炉膛，吹入的位置为炉膛两侧的下二次风入口弯管处，沿着二次风入炉膛管道方向从二次风管内部穿入炉膛，燃烧时的燃料量80.12t/h。钙硫比为2。

[0057] 该燃煤锅炉燃烧的燃料为原煤40％，洗中煤40％，煤矸石20％，、粒径0-9mm。燃料的含硫量1.4-1.5％。

[0058] 燃煤锅炉一次风入口温度为245℃，二次风入口温度为245℃，电石渣入口温度为20℃～25℃，电石渣进入炉膛之前的温度为20℃～25℃。

[0059] 化工厂电石渣作为废料部分倒入灰场掩埋处理，而其脱硫主要化学成分和石灰石脱硫机理相同，因此用电石渣脱硫可变废为宝，降低脱硫成本。脱硫的两套系统运行，一套备用，两套给料机转速在10％左右，SO2排放值100mg/Nm3上下浮动，运行比较稳定，能够达到国家环保2014年7月1日即将实施的环保新标准要求。图2为8小时内脱硫效果趋势图，说明在入炉煤含硫量小于1.5％时，二氧化硫排放指标除5分钟跳变值超过200mg/Nm3外，其余全部能达到小于200mg/Nm3的环保新标准要求。但是，随着入炉煤含硫量的不间断变化，在给料机转速变化不大的情况下二氧化硫排放指标在0～200mg/Nm3之间波动。

[0060] 实施例3:脱硫的运行

[0061] 采用实施例1的系统进行炉内脱硫：

[0062] 1)电石渣经过烘干(颗粒直径约0.5mm)含水量小于2％，在床温850℃的时候吹入电石渣；

[0063] 2)用罗茨风机将电石渣吹入燃煤锅炉的炉膛，吹入的位置为炉膛两侧的下二次风入口弯管处，沿着二次风入炉膛管道方向从二次风管内部穿入炉膛，燃烧时的燃料量70t/h。钙硫比为2。该燃煤锅炉燃烧的燃料为原煤40％，洗中煤40％，煤矸石20％，粒径0-9mm。燃料的含硫量1.3％。

[0064] 燃煤锅炉一次风入口温度为245℃，二次风入口温度为245℃，电石渣进入炉膛之前的温度为20℃～25℃。

[0065] 脱硫的两套系统运行，一套备用，两套给料机转速在10％左右，SO2排放值100mg/Nm3上下浮动，运行比较稳定，能够达到国家环保2014年7月1日即将实施的环保新标准要求。随着入炉煤含硫量的不间断变化，在给料机转速变化不大的情况下二氧化硫排放指标在0～200mg/Nm3之间波动。

[0066] 对比例

[0067] 用石灰石脱硫，石灰石进料位置为前墙3个给料口给料，两台给料系统(图3)。给料系统包括两个石灰石库，上面设置有袋式除尘器9。其他的罗茨风机5、缓冲仓、变频供料器配置同实施例1。

[0068] 该循环流化床锅炉常年采用锅炉厂设计的石灰石脱硫工艺为炉内喷钙干法脱硫工艺，即采用罗茨风机将石灰石粉通过输送管道输送至炉膛内。燃烧时的燃料量80.12t/h石灰石10.4t/h。入炉煤粒度0～9mm，入炉石灰石粒度0～1.5mm，石灰石入炉风速23m/s，SO2排放值278mg/Nm3；NOx排放值236mg/Nm3石灰石中碳酸含量97.446％，碳酸镁1.974％，水份0.01％，其它0.57％。石灰石最大粒径的dmax＝1.5mm；d50＝0.45mm。

[0069] 脱硫成本较高(每吨煤脱硫成本6.32元)，且无法达到环保2014年7月1日即将实施的环保新标准要求。原有的机组排放：SO2排放值200mg/Nm3；NOx排放值200mg/Nm3。本发明改进后的机组排放：SO2排放值100mg/Nm3；NOx排放值100mg/Nm3。

[0070] 采用本发明的电石渣脱硫方式，脱硫效率可达90.94％，每吨煤脱硫成本为5.23元，比石灰石脱硫方式节约成本1.09元。

[0071] 使用电石渣进行循环流化床锅炉炉内脱硫对机组发电成本的影响包括两方面：一是脱硫剂成本的下降，一是锅炉热效率改善带来的煤耗降低。根据机组年运行小时数7000h、机组负荷率91.44％，入炉煤含硫量1.14％。干燥后的电石渣64.9元/t、石灰石70.1元/t、入炉煤270元/t进行计算(计算结果见表)，可以看出使用电石渣替代石灰石脱硫具有明显的经济性优势。在钙硫摩尔比为2的条件下，使用电石渣比石灰石每年可节约脱硫剂成本103.57万元、燃料成本251.37万元。

[0072] 表1：经济性比较结果汇总表

[0073]

[0074]

[0075] 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。