活性焦脱硫再生工艺及耦合装置在10t/h锅炉系统中的应用

摘要：阐述了脱硫再生耦合装置系统的流程、原理和特点，对实际应用中技术指标进行了测试和分析。总结了主要运行经验，找出了本装置稳定运行的最佳工况。

关键词：烟气脱硫；工业应用；运行分析；环境污染

煤燃烧引起的环境污染问题已引起人们的广泛关注，对煤燃烧后污染物的排放控制要求越来越严格，而SO2排放控制是煤燃烧污染控制的主要部分。在我国，2004 年SO2的排放量2255 万吨，其中燃煤产生的SO2约占总量的90% 。

至2003年底，全国在用工业锅炉52.74万台，总容量125.40万MW[1]，其中链条锅炉占燃煤工业锅炉的65％左右。如何控制和削减工业锅炉SO2的排放是目前必须解决的重大课题。工业锅炉的脱硫一般分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三种脱硫方式，由于前两者的局限性，目前以燃烧后的脱硫为主。燃烧后脱硫又可分为干法、半干法、湿法等，其中应用最广泛的是麻石水膜除尘兼脱硫装置，该装置存在耗水量大、排水污染、消耗碱性中和剂大、运行成本高等缺点。更为重要的是现有工业锅炉脱硫装置的共同特点是即使达到脱硫的目的，也不能将脱离出来的硫实现资源化利用，所以应研究开发一套脱硫效率高、运行成本低廉、可实现硫资源化的脱硫系统新工艺及新装置。

1 工艺流程

脱硫再生耦合装置的工艺流程是干法操作，实现了工业锅炉的高效脱硫并利用锅炉本体廉价的热烟气进行再生使得运行成本大大降低。该技术独创性的将二氧化硫富集后引入后续硫资源化工艺，实现硫的回收利用。

首先，锅炉系统排出的废烟气经除尘后进入脱硫塔，烟气通过脱硫剂（活性焦）实现脱硫处理，净化的烟气从壳体顶部出口顺烟囱流向大气。

饱和的脱硫剂进入热再生炉，同时将热烟气引入再生炉加热，脱硫剂上吸附的SO2在加热至300～500℃即逐渐脱附出来，进入硫资源化工艺线，而再生后的脱硫剂通过提升机送入脱硫塔内循环使用。高浓度SO2气体经过压缩机压入储存罐中，形成液态SO2产品。

工艺流程示意见图1。

2 设备简介

脱硫再生耦合装置主要由碳基脱硫塔、热再生炉、提升机、热烟气引风机以及高浓度SO2气体处理单元组成，如图2。

脱硫再生耦合装置系统设计参数见表1。

3 工业应用示范

本装置在北京某厂一台SZL10-1.25-AⅡ型链条锅炉上进行工业示范，经过冷热态的各种不同目的的运行调试后，已投入使用，将取得的数据进行分析总结如下。

3.1脱硫塔热态运行数据分析

在不启动再生炉的情况下，对脱硫塔的运行数据进行总结分析，得出进/出口二氧化硫浓度曲线见图3。由图可以看出当脱硫塔进口浓度在360 mg/m3时，经过781分钟后，脱硫塔出口浓度由30 mg/m3逐渐上升为150 mg/m3（北京市标准为150mg/m3），脱硫塔被穿透，即穿透时间为781分钟。

图3 脱硫塔进/出口二氧化硫浓度

3.2 再生炉热态运行数据分析

进行再生炉连续热态运行试验，数据分析见图4至图6，由图可以得出，在再生炉进口烟温为500度时，再生炉内半焦温度为300度时，脱附气SO2浓度可达到570000mg/m3，体积浓度可达到27%以上。

图4 再生炉热态相关温度曲线

图5 再生炉半焦温度曲线

脱附气SO2浓度换算为标准状况下后基本满足转换液态的SO2浓度条件。由于北京示范点燃料煤含硫量很低，试验受到时间等现场条件限制，如果这些条件经过改善，得到可资源化的高浓度SO2是完全可以实现的。

图6 再生炉二氧化硫浓度曲线

装置投入示范运行后，于2006年12月通过了权威机构进行的环保测试。部分数据见表2。由表中得知，改造后烟气SO2排放浓度为49.1mg/m3，优于北京市标准（150mg/m3）。

表2 二氧化硫检测结果

4 结论

a. 活性焦脱硫再生工艺及耦合装置的成功示范应用，为工业锅炉的脱硫提供了一种新的解决途径；该装置机构紧凑，工艺成熟，运行成本低，整个过程均为干法，再生所得高浓度SO2气体具备资源化条件。

b. 脱硫率可达到90％以上，示范现场考虑到北京市的环保要求，操作控制在出口排放浓度低于150mg/m3；运行中脱硫温度一般在130℃左右，再生热烟气温度一般在500℃左右，再生所得的SO2气体浓度可达到57万mg/m3（换算为体积浓度27％）以上。

c. 今后的主要工作需解决脱硫剂的磨损和高浓度SO2的腐蚀问题。