工业锅炉废气处理方法
霍英娴 中山市新环环保工程有限公司
摘要：某厂4台工业燃重油锅炉共用一套脱硫系统的工程实例，脱硫液利用高浓度的印染废水，不足则补充氢氧化钠，脱硫塔采用喷淋塔，脱硫后废气达到广东省《大气污染物排放限值》DB44/27—2001中第二时段二级排放标准。对多炉一塔的脱硫系统设计和运行中的问题进行分析探讨，为工业锅炉脱硫工程设计提供经验参考。
关键词：锅炉废气 脱硫 除雾 变频控制 以废治废
1 工程概况
中山市某印染厂有1台10T/h烟管式锅炉，2台20T/h水管式锅炉，1台30T/h水管式锅炉，目前锅炉在实际运行过程中为单台使用，其余备用。该公司规划近期将新上一台20T/h燃煤锅炉，燃煤锅炉使用后其燃油锅炉将作为备用。考虑到日后主要以20T/h燃煤锅炉运行，因此本工程设计脱硫除尘设备配套20T/h燃煤锅炉，但需满足目前30T/h燃油锅炉的使用。根据锅炉的使用情况以及受厂方投资限制，该工程采用了4台燃油锅炉共用一套脱硫系统的方案。由于该厂印染车间产生大量退浆、煮炼和染色废水，其pH值在11左右，故脱硫液主要利用印染废水，碱量不足时补充氢氧化钠碱液。脱硫后的废液进入厂区原有废水处理系统，利用印染废水作为脱硫液既节省了原有废水处理系统加酸的费用同时节约了脱硫所需加碱费用，达到了以废治废的目的。
2 工艺选择与参数设计
2.1 设计原始数据
2.1.1 风量计算
根据该公司提供的资料，20T/h燃煤锅炉其废气量按60000Nm3/h进行设计，考虑到目前30T/h燃油锅炉的使用，设计废气处理量73500Nm3/h。
2.1.2 污染物浓度
处理前废气中污染物的浓度参照中山市环境监测站多个季度的监测报告，取其平均值。具体见下表： 产生源
污染物种类
处理前污染物浓度（mg/Nm32.2 工艺选择
由于厂内有碱性较强的印染废水作为脱硫液，故脱硫工艺采用废碱液并补充新鲜碱液的方法。钠碱法脱硫的反应方程式如下：
2NaOH+SO2 →Na2SO3 +H2O
Na2SO3+SO2+ H2O→2NaHSO3
总反应式为NaOH+SO2→NaHSO3
由反应式可看出，理论上吸收1mol SO2需消耗1mol OH－。
脱硫主体设备有喷淋塔、板式塔、填料塔等塔型，各类型设备在参数设计合理时均能达到80～90％的脱硫效率。喷淋塔结构简单，造价较低，压力损失小，所需风机能耗低，操作弹性大，运行稳定，但气液比需要较大；板式塔脱硫效率较高，但操作弹性较小，不适合风量变化大的场合；填料塔
处理效率比喷淋塔高但填料造价昂贵，一般适用于小风量工程[1]。考虑到本工程燃油锅炉风量变化达到3倍以上，所以本设计采用喷淋塔进行脱硫处理。
2.3 工艺流程
燃油锅炉 SO2 ≤5000 NOx ≤660 烟尘 ≤150
2.4 工艺设计参数
2.4.1风机
由于锅炉排出的烟气量变化大且存在两台不同蒸汽量的锅炉同时运行，因此脱硫系统中采取了风机正压运行，风机采用变频控制，根据锅炉运行情况将1#与4#锅炉风机用一套变频器系统控制，2#和3#风机锅炉用一套变频器系统控制。风机的变频信号是由燃油锅炉进油阀门的连杆器传出。
A、10T/h锅炉风机
型号：Y5-48-8C，风量：Q=9945～20496m3/h，全压：P=2205～1539pa，功率：N＝15kW，数量：1台。
B、20T/h锅炉风机
型号：Y8-39-11.2D，流量：Q=23560～36740m3/h，全压：P=1921～1813pa，功率：N＝30kW，数量：2台。
C、30T/h锅炉风机
型号：Y4-73-10D，流量：Q=41200～61600m3/h，全压：P=1989～1421pa，功率：N＝37kW，数量：1台。
2.4.2喷淋脱硫除尘塔
设喷淋脱硫塔一座，尺寸：D(m)×H(m) =Φ3.3（内径）×15，空塔气速：vmax = 2.0m/s，停留时间：Tmin = 6.5 s，液气比：4.3L/m3。塔体主体麻石砌筑，内置喷淋系统4层，喷头为螺旋喷雾喷嘴，每层设24个喷嘴，管道和喷嘴材质均为316不锈钢。塔顶设折板除雾器1层，除雾器清洗装置1套。
2.4.3沉渣池、循环水池
根据pH控制仪测定循环喷淋液的pH值自动控制加碱量。外形尺寸：L(m)×B(m)×H(m) =8.0×16.0×2.3。设配药系统一套。
2.4.4烟囱
采用直径1.4m、高45m砖烟囱。
3处理效果
本工程运行正常后，厂方采用便携式烟气监测仪监测各项指标可达排放标
准。由于厂方于设施运行不到一年时间即改成一台20t/h的燃煤锅炉运行，故厂方待燃煤锅炉正常运行后才进行竣工验收，本工程于2009年3月通过环保验收。 4运行中存在的问题及解决方法
（1）由于风机正压运行且运行时多为单台运行，虽然各支风管接入主风管时为斜45度接入，但由于后续脱硫系统阻力较大，导致各并联风管的串风问题。原各风管风机前后均装有多叶片风门，但风门气密性不佳，致使烟气串风进入锅炉。烟气进入锅炉后温度降至露点以下导致锅炉内出现冷凝水，影响锅炉的启动点火。对此，将原有多叶片风门拆除，在风机与主管之间加装两道单叶片蝶阀，解决了由于串风引起的烟气进入锅炉的问题。
（2）重油燃油锅炉虽然监测的含尘浓度很低（仅150mg/m3左右），但其所含粉尘有一定粘性，易黏附于管壁。其管道系统应按含尘管道考虑。管道内风速宜设计为12~15m/s。
（3）由于受投资限制，4台锅炉风机只配备了两套变频系统，当需将2#锅炉变换到3#锅炉使用时，由于2#和3#锅炉使用同一套变频系统，且锅炉变换时不能停掉2#锅炉再启动3#锅炉（锅炉启动需1h左右），故需先启动4#锅炉，待3#锅炉启动后再由4#锅炉换到3#锅炉使用，操作不便。对于此种情况，应对不同锅炉设立对应的变频控制系统。
（4）变频系统运行时，其变频器运行频率在16~35HZ之间，由此认为风机的选型偏大，可考虑按降低一级风机功率选型。
（5）由于系统调试初期印染废水碱量不足时未及时补充加碱，致使喷淋液的pH有时低于5，导致池内内表面出现腐蚀现象。故对于脱硫系统的喷淋液处理系统池体应采取耐酸防腐处理。
（6）经湿法脱硫后烟气中含有SO2 、SO3、氯化物、水等物质，烟气温度比脱硫前降了很多，烟气温度大概在80～130℃间，烟囱壁温度比烟气温度相应低些，而烟气结露温度通常也在50～80℃左右，烟气温度很接近结露温度，因次烟气很容易结露形成低浓度的硫酸、亚硫酸附在筒壁上[2]。经脱硫后烟气进入烟囱前有两种不同工艺，采用烟气热交换器(GGH)或不设烟气热交换器。本工程进
入烟囱的烟气未设烟气热交换器，烟气温度很接近结露温度，其烟气脱水、喷淋液的pH值控制以及烟囱内壁防腐处理是防止烟囱腐蚀的关键。
5 结论
（1）喷淋脱硫塔适合风量变化大的场合，即适合多台锅炉使用同一套脱硫系统的场合，多层喷淋对脱硫效率的提高起到了重要的作用。
（2）塔体采用麻石砌筑，内部元件采用316L不锈钢制作，使用近三年塔体未出现问题，主要设备的腐蚀问题基本解决。
（3）塔体采用麻石结构，工程费用较低；利用废碱液脱硫可降低运行费用；此方法适合中小型工业锅炉烟气脱硫。
参考文献
[1] 刘天齐主编. 三废处理工程技术手册(废气卷)[M].北京:化学工业出版社.
[2] 蔡焕盛. 大型燃煤电厂脱硫烟囱防腐的探讨.广东建材,2006.10
工业锅炉废气处理方法
霍英娴 中山市新环环保工程有限公司
摘要：某厂4台工业燃重油锅炉共用一套脱硫系统的工程实例，脱硫液利用高浓度的印染废水，不足则补充氢氧化钠，脱硫塔采用喷淋塔，脱硫后废气达到广东省《大气污染物排放限值》DB44/27—2001中第二时段二级排放标准。对多炉一塔的脱硫系统设计和运行中的问题进行分析探讨，为工业锅炉脱硫工程设计提供经验参考。
关键词：锅炉废气 脱硫 除雾 变频控制 以废治废
1 工程概况
中山市某印染厂有1台10T/h烟管式锅炉，2台20T/h水管式锅炉，1台30T/h水管式锅炉，目前锅炉在实际运行过程中为单台使用，其余备用。该公司规划近期将新上一台20T/h燃煤锅炉，燃煤锅炉使用后其燃油锅炉将作为备用。考虑到日后主要以20T/h燃煤锅炉运行，因此本工程设计脱硫除尘设备配套20T/h燃煤锅炉，但需满足目前30T/h燃油锅炉的使用。根据锅炉的使用情况以及受厂方投资限制，该工程采用了4台燃油锅炉共用一套脱硫系统的方案。由于该厂印染车间产生大量退浆、煮炼和染色废水，其pH值在11左右，故脱硫液主要利用印染废水，碱量不足时补充氢氧化钠碱液。脱硫后的废液进入厂区原有废水处理系统，利用印染废水作为脱硫液既节省了原有废水处理系统加酸的费用同时节约了脱硫所需加碱费用，达到了以废治废的目的。
2 工艺选择与参数设计
2.1 设计原始数据
2.1.1 风量计算
根据该公司提供的资料，20T/h燃煤锅炉其废气量按60000Nm3/h进行设计，考虑到目前30T/h燃油锅炉的使用，设计废气处理量73500Nm3/h。
2.1.2 污染物浓度
处理前废气中污染物的浓度参照中山市环境监测站多个季度的监测报告，取其平均值。具体见下表： 产生源
污染物种类
处理前污染物浓度（mg/Nm32.2 工艺选择
由于厂内有碱性较强的印染废水作为脱硫液，故脱硫工艺采用废碱液并补充新鲜碱液的方法。钠碱法脱硫的反应方程式如下：
2NaOH+SO2 →Na2SO3 +H2O
Na2SO3+SO2+ H2O→2NaHSO3
总反应式为NaOH+SO2→NaHSO3
由反应式可看出，理论上吸收1mol SO2需消耗1mol OH－。
脱硫主体设备有喷淋塔、板式塔、填料塔等塔型，各类型设备在参数设计合理时均能达到80～90％的脱硫效率。喷淋塔结构简单，造价较低，压力损失小，所需风机能耗低，操作弹性大，运行稳定，但气液比需要较大；板式塔脱硫效率较高，但操作弹性较小，不适合风量变化大的场合；填料塔
处理效率比喷淋塔高但填料造价昂贵，一般适用于小风量工程[1]。考虑到本工程燃油锅炉风量变化达到3倍以上，所以本设计采用喷淋塔进行脱硫处理。
2.3 工艺流程
燃油锅炉 SO2 ≤5000 NOx ≤660 烟尘 ≤150
2.4 工艺设计参数
2.4.1风机
由于锅炉排出的烟气量变化大且存在两台不同蒸汽量的锅炉同时运行，因此脱硫系统中采取了风机正压运行，风机采用变频控制，根据锅炉运行情况将1#与4#锅炉风机用一套变频器系统控制，2#和3#风机锅炉用一套变频器系统控制。风机的变频信号是由燃油锅炉进油阀门的连杆器传出。
A、10T/h锅炉风机
型号：Y5-48-8C，风量：Q=9945～20496m3/h，全压：P=2205～1539pa，功率：N＝15kW，数量：1台。
B、20T/h锅炉风机
型号：Y8-39-11.2D，流量：Q=23560～36740m3/h，全压：P=1921～1813pa，功率：N＝30kW，数量：2台。
C、30T/h锅炉风机
型号：Y4-73-10D，流量：Q=41200～61600m3/h，全压：P=1989～1421pa，功率：N＝37kW，数量：1台。
2.4.2喷淋脱硫除尘塔
设喷淋脱硫塔一座，尺寸：D(m)×H(m) =Φ3.3（内径）×15，空塔气速：vmax = 2.0m/s，停留时间：Tmin = 6.5 s，液气比：4.3L/m3。塔体主体麻石砌筑，内置喷淋系统4层，喷头为螺旋喷雾喷嘴，每层设24个喷嘴，管道和喷嘴材质均为316不锈钢。塔顶设折板除雾器1层，除雾器清洗装置1套。
2.4.3沉渣池、循环水池
根据pH控制仪测定循环喷淋液的pH值自动控制加碱量。外形尺寸：L(m)×B(m)×H(m) =8.0×16.0×2.3。设配药系统一套。
2.4.4烟囱
采用直径1.4m、高45m砖烟囱。
3处理效果
本工程运行正常后，厂方采用便携式烟气监测仪监测各项指标可达排放标
准。由于厂方于设施运行不到一年时间即改成一台20t/h的燃煤锅炉运行，故厂方待燃煤锅炉正常运行后才进行竣工验收，本工程于2009年3月通过环保验收。 4运行中存在的问题及解决方法
（1）由于风机正压运行且运行时多为单台运行，虽然各支风管接入主风管时为斜45度接入，但由于后续脱硫系统阻力较大，导致各并联风管的串风问题。原各风管风机前后均装有多叶片风门，但风门气密性不佳，致使烟气串风进入锅炉。烟气进入锅炉后温度降至露点以下导致锅炉内出现冷凝水，影响锅炉的启动点火。对此，将原有多叶片风门拆除，在风机与主管之间加装两道单叶片蝶阀，解决了由于串风引起的烟气进入锅炉的问题。
（2）重油燃油锅炉虽然监测的含尘浓度很低（仅150mg/m3左右），但其所含粉尘有一定粘性，易黏附于管壁。其管道系统应按含尘管道考虑。管道内风速宜设计为12~15m/s。
（3）由于受投资限制，4台锅炉风机只配备了两套变频系统，当需将2#锅炉变换到3#锅炉使用时，由于2#和3#锅炉使用同一套变频系统，且锅炉变换时不能停掉2#锅炉再启动3#锅炉（锅炉启动需1h左右），故需先启动4#锅炉，待3#锅炉启动后再由4#锅炉换到3#锅炉使用，操作不便。对于此种情况，应对不同锅炉设立对应的变频控制系统。
（4）变频系统运行时，其变频器运行频率在16~35HZ之间，由此认为风机的选型偏大，可考虑按降低一级风机功率选型。
（5）由于系统调试初期印染废水碱量不足时未及时补充加碱，致使喷淋液的pH有时低于5，导致池内内表面出现腐蚀现象。故对于脱硫系统的喷淋液处理系统池体应采取耐酸防腐处理。
（6）经湿法脱硫后烟气中含有SO2 、SO3、氯化物、水等物质，烟气温度比脱硫前降了很多，烟气温度大概在80～130℃间，烟囱壁温度比烟气温度相应低些，而烟气结露温度通常也在50～80℃左右，烟气温度很接近结露温度，因次烟气很容易结露形成低浓度的硫酸、亚硫酸附在筒壁上[2]。经脱硫后烟气进入烟囱前有两种不同工艺，采用烟气热交换器(GGH)或不设烟气热交换器。本工程进
入烟囱的烟气未设烟气热交换器，烟气温度很接近结露温度，其烟气脱水、喷淋液的pH值控制以及烟囱内壁防腐处理是防止烟囱腐蚀的关键。
5 结论
（1）喷淋脱硫塔适合风量变化大的场合，即适合多台锅炉使用同一套脱硫系统的场合，多层喷淋对脱硫效率的提高起到了重要的作用。
（2）塔体采用麻石砌筑，内部元件采用316L不锈钢制作，使用近三年塔体未出现问题，主要设备的腐蚀问题基本解决。
（3）塔体采用麻石结构，工程费用较低；利用废碱液脱硫可降低运行费用；此方法适合中小型工业锅炉烟气脱硫。
参考文献
[1] 刘天齐主编. 三废处理工程技术手册(废气卷)[M].北京:化学工业出版社.
[2] 蔡焕盛. 大型燃煤电厂脱硫烟囱防腐的探讨.广东建材,2006.10