姜志华
宁波国电龙高科环境工程技术有限公司， 浙江省宁波市 315000
摘要：北方地区分布较为广泛的热力公司供热锅炉大气污染物超低排放改造已经启动。热力公司供热锅炉现有除尘、脱硝和脱硫等环保设备广泛存在运行稳定性差、效率低、运行费用高、不能实现超低排放等问题，对其进行改造迫在眉睫。选取合适的典型样本进行诊断分析和改造，总结系统诊断和改造措施的经验是较为必要的。
关键词：供热锅炉；脱硫系统；系统诊断；超低排放改造措施
导言：
近年来，各种大气污染物的排放标准相继提高，环境监测部门对污染物排放的监管日益严格。很多热力公司的现有环保设备难以适应新形势下的大气污染物超低排放要求。本文以辽宁省某县热力公司4台70MW热水锅炉双碱法湿法脱硫系统为例，对热力公司供热锅炉现有脱硫系统诊断和超低排放改造进行了一定探索，分别从诊断方法、案例分析、改造措施及其效果等方面进行论述。
1.系统诊断方法
1.1.收集现有设备工艺资料
对现有设备进行诊断，需收集现有设备的设计资料、工艺路线、设备型号等内容，为系统诊断提供原始资料。
1.2.踏勘设备实际运行情况及收集运行记录
其次要进行现场踏勘，了解设备整体的使用情况，了解系统内单体设备的使用情况和性能，了解设备性能和运行成本；与运行管理、运行维护等人员交流，了解必要的系统和设备细节，并综合相关人员对系统的建议，作为诊断分析和改造设计的重要参考意见。
收集运行数据记录，收集设备现存的问题并整理、分类。
1.3.理论分析和诊断
根据现有设备的工艺路线，设备型号，配套设备参数等对现有系统的重要参数和关键参数进行核算。然后选取相关设备标准、性能优异的同类或者相似系统及设备的参数作为标准值，与核算的数据进行对比，对偏差进行统计，并与设备存在的问题进行对应。
将理论分析数据和现有系统及设备的对比，结合现场踏勘收集的问题和建议，可得出初步的系统诊断结论，并报给相关单位和部门审核、备案，必要时可邀请行业参加系统诊断的各流程。
1.4.提出改造措施并实施改造
根据现有系统设备的实际情况和场地、交通、资金等条件、改造后的目标需求等，参照相关设备标准、性能优异的同类或者相似系统及设备的参数，对系统提出可行性的改造措施。
1.5.改造实施
按照研发和设计部门或单位提出的改造措施，由工程部门或单位编制施工方案、施工预算，在条件具备的情况下，实施改造工程。
2.案例分析
2.1.现有系统概况
辽宁省某县城热力公司现有4台70MW热水锅炉，担负城区的所有供热负荷。本套脱硫系统的配置为利用原除尘麻石塔改造，每台锅炉对应1座脱硫塔，浆液池4塔共用。
最近两年（2019，2020年）发现管道和喷嘴等严重结垢堵塞，并且系统不能实现超低排放。根据现有系统的特性及运行情况，对系统进行诊断，并提出改造和运行建议。
经了解，现在的系统运行流程浆液流向如下。
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本系统为稀碱双碱法系统：其特点是循环液中的Na+离子浓度较低，循环液全部参与再生，再生池和澄清沉淀池要足够大，这种脱硫工艺在热力公司应用较为普遍。
原有池子10组，总容积900m3；新增池子12组，总容积1260m3。两组池子总容积约2220m3，考虑池子的有效使用率（包括池子充不满，流程死角等）70%，有效容积为1560m3。
按照现有稀碱双碱法系统，再生、沉淀、氧化所需要的池子总容积应为6500~7800m3。现有池子总有效容积1560m3远小于所需容积，不能满足使用要求。
脱硫剂加入的情况为钙：钠=3:1，脱硫剂的添加方式为间断式大量集中添加。钙剂加入时，池子沉淀效果不佳，大量悬浮的氢氧化钙随循环液进入管道及脱硫塔，这是管道及喷嘴结垢堵塞的主要原因。
2.2.现有系统存在的问题及原因分析
2.2.1.设备结垢问题及分析
氧化空气管外侧结垢严重，喷嘴和管道结垢堵塞。
据了解，结垢生长很快，一个星期内即堵塞喷嘴，氧化空气分配管外侧即包裹一层3cm左右垢层。结垢层为规则的结晶体，与循环液接触的表面呈现出大量毛刺状结晶生长点。经过观察和分析，结垢层主要为硬垢，即硫酸钙结晶，其间夹杂少量亚硫酸钙和硫酸镁。
基于系统现状及对结垢的分析，得出如下结论：
1、浆液中缺乏石膏晶种，石膏结晶大量附着在氧化空气管道的壁面；
2、熟石灰浆液间断性大量加入，池子容积不够，再生和沉淀均不完全，熟石灰浆液向浆液中持续不断的补充钙离子，造成结晶持续不断；
3、管道中也不存在石膏晶种，石膏结晶在管道内壁快速长大，很快堵塞管道和喷嘴。
4、各区域区分不清，离子分离和沉淀散布各处。
综上所述，在现有条件下，无法避免结晶结垢的发生，只能尽量减少结垢，降低结垢速度，增加系统的稳定运行时间，延长维修间隔。
2.2.2.系统不能实现超低排放及其原因分析
本厂现在执行的是300mg/Nm3的SO2排放标准，马上要执行的是35mg/Nm3的SO2排放标准，现有系统经过优化运行可实现的排放情况是不高于240mg/Nm3，远远达不到即将执行的标准。
经过对系统参数的分析，无法达到超低排放标准主要原因如下：
1)液气比太低，现有液气比仅有1.5左右，喷淋覆盖率打不到要求；
2)循环泵杨程设计不合理，喷嘴雾化效果不佳，烟气和循环液的接口面积不够。
3.系统改造措施及效果
3.1.系统运行和临时处理措施
根据估算，本系统的理论烧碱消耗量应为100~150kg/h，熟石灰消耗量应为300~400kg/h。为降低结垢速度，建议在运行上采取以下措施：
1、烧碱和熟石灰浆液均连续，少量加入循环池，维持吸收液pH值稳定在7左右，不要波动太大，当脱硫效率下降时，可适当提高吸收液pH值；
2、适当减少熟石灰用量，最大程度减少进入循环管道、循环泵和喷嘴的钙离子，石灰用量最低可降低到与烧碱的摩尔比例为烧碱：熟石灰=2:1。
3、如果现有烧碱溶解设备的出力满足不了脱硫需求，可以增加一个烧碱溶解罐，20%烧碱溶液消耗量约为每小时2~3m3，罐总容积为24m3。
采取上述措施后，截止供暖季结束，系统未出现结垢堵塞导致停机事故，系统运行平稳。
3.2.系统总体改造措施
3.2.1.工艺路线改造
结合现场情况，系统工艺改为浓碱双碱法，浓碱双碱法所需池子容积在1500m3以内，现在池子经过改造之后可以满足要求。
3.2.2.循环泵和喷淋层改造
更换循环泵，新泵参数为1200m3/h，杨程36m，配套变频调速装置。
更换喷淋层和循环管路，匹配循环流量。
3.2.3.改后效果
改造后，系统的烧碱消耗量占脱硫剂总耗量的15~20%，未发生结垢堵塞现场，可以实现超低排放，SO2排放不高于20mg/Nm3。
4.结语
将热力公司供热锅炉现有环保设备改造为超低排放设备，从经济行、节约资源和环境保护角度考虑都是可行的，可有效避免大规模的重复投资，降低热力公司经济负担。因此，应积极探索现有环保设备的系统诊断方法和超低排放改造措施。本文可对同类系统诊断和改造提供一定的参考。
参考文献：
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