郭斌洲

(山西興能發(fā)電有限公司)

古交電廠1、2號(hào)機(jī)組的煙氣脫硫裝置是采用武漢凱迪股份公司提供的回流式循環(huán)流化床半干法脫硫工藝(德國(guó)WULLF的RCFB技術(shù))。在該工藝中,煙氣中的酸性成分與粉末狀的消石灰發(fā)生反應(yīng)。循環(huán)流化床的工作原理保證煙氣與消石灰良好的混合,以及脫硫灰的較長(zhǎng)的滯留時(shí)間,水精確地噴入循環(huán)流化床中,進(jìn)一步優(yōu)化了反應(yīng)條件。兆光電廠3、4號(hào)機(jī)組的煙氣脫硫裝置采用山東三融環(huán)保工程公司提供的石灰石 —石膏法濕法脫硫工藝(德國(guó)比曉夫濕法脫硫系統(tǒng))。在該工藝中采用引風(fēng)機(jī)的全部煙氣在軸流式增壓風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入吸收塔,煙氣自下而上流動(dòng),在吸收塔吸收區(qū)內(nèi),煙氣中的二氧化硫、三氧化硫被由上而下噴出的吸收劑吸收生成亞硫酸鈣,并在吸收塔反應(yīng)池中被鼓入的氧氣氧化而成石膏。脫硫后的煙氣在除霧器內(nèi)除去煙氣中攜帶的漿霧后,進(jìn)入煙囪排入大氣。

1 半干法RCFB工藝脫硫技術(shù)

RCFB工藝主要采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑,由鍋爐排出的煙氣從RCFB的底部進(jìn)入,經(jīng)過吸收塔底部的文丘里裝置,煙氣速度加快,并與很細(xì)的吸收劑粉末相混合。同時(shí)通過RCFB上部的噴水,使煙氣溫度降低到70～90℃。在此條件下,吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng),生成亞硫酸鈣和硫酸鈣,經(jīng)脫硫后帶有大量固體的煙氣由吸收塔的上部排出,排出的煙氣進(jìn)入除塵器中,大部分煙氣中的固體顆粒都被分離出來,被分離出來的顆粒經(jīng)過再循環(huán)系統(tǒng)大部分返回到吸收塔。

2 石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)

石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用石灰石漿液作為吸吮劑,鍋爐煙氣進(jìn)入FGD,通過升壓風(fēng)機(jī)加壓,在吸收塔內(nèi),吸收漿液與煙氣接觸混合,煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除,最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶有的細(xì)小液滴,經(jīng)煙氣加熱器(GGH)加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收利用。

3 半干法脫硫工藝與石灰石-石膏濕法脫硫比較

1)適用煤種。半干法RCFB:適用于中、低硫煤石灰石。石膏濕法:適用煤種廣。

2)Ca/S比。半干法RCFB:脫硫率 ＞90%時(shí)為1.3～1.5。氧化鈣純度要求 ≥90%,并要有非常高的活性(T60標(biāo)準(zhǔn)),達(dá)不到以上要求時(shí),將影響裝置的脫硫率及正常運(yùn)行。

石灰石 —石膏濕法:1.01～1.05,一般為1.03,純度達(dá)不到要求時(shí),最終僅影響脫硫副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量。

3)脫硫效率。半干法RCFB:穩(wěn)定運(yùn)行一般在80%左右,若需要進(jìn)一步提高,則需降低煙氣趨近溫差,增加Ca/S和噴水量,但會(huì)對(duì)下游設(shè)備,如除塵器、引風(fēng)機(jī)等帶來不利影響。

煙氣含硫量波動(dòng)時(shí),因?yàn)橛写笱h(huán)灰量,難以靈敏調(diào)整控制,脫硫效率難以保證。石灰石 —石膏濕法:一般可在95%以上穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)環(huán)保要求的適應(yīng)性強(qiáng)。煙氣含硫量變化時(shí),易于調(diào)整控制,脫硫效率較穩(wěn)定。

4)耗電量。半干法RCFB:機(jī)組容量的0.5%～1.0%,脫硫效率在80%左右時(shí),為0.6%左右;當(dāng)脫硫效率 ＞90%時(shí),耗電量上升很快,將達(dá)到1%左右。

石灰石 —石膏濕法:機(jī)組容量的1.0%～1.5%。

5)對(duì)ESP(電除塵器)的影響。半干法RCFB:初始設(shè)計(jì)時(shí)ESP2負(fù)荷很高,進(jìn)口濃度800 g/Nm3(遠(yuǎn)高于電廠正常電除塵器進(jìn)口的20～30 g/Nm3),ESP2除塵效率將達(dá)到99.9875%。隨脫硫率的變化增加Ca/S,ESP2負(fù)荷急劇增加。

當(dāng)煙氣含硫量變化時(shí),為保證脫硫率,或?yàn)闈M足環(huán)保要求的不斷提高而提高脫硫效率,采取以上降低煙氣趨近溫差,增加噴水量和Ca/S措施時(shí),將導(dǎo)致ESP低溫腐蝕,排灰易粘結(jié)(塔壁也易于結(jié)灰),嚴(yán)重時(shí),將影響裝置的正常運(yùn)行。

石灰石 —石膏濕法:沒有后ESP,無影響。經(jīng)脫硫塔洗滌后,煙塵總量減少50%～80%左右,FGD出口煙塵濃度小于50 mg/Nm3。

6)對(duì)機(jī)組的影響。半干法RCFB:因故障停電等原因使CFB停運(yùn),會(huì)導(dǎo)致塔內(nèi)固態(tài)物沉積,重新啟動(dòng)需清理沉積固態(tài)物,由于無旁路,當(dāng)后ESP和回灰系統(tǒng)發(fā)生堵塞進(jìn)行檢修時(shí),機(jī)組將停運(yùn)。

石灰石 —石膏濕法:因FGD是獨(dú)立系統(tǒng),有旁路,故無影響。

7)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的適應(yīng)性。半干法RCFB:負(fù)荷的變化會(huì)引起煙氣流速的變化,從而影響脫硫反應(yīng)及裝置的運(yùn)行。

石灰石 —石膏濕法:較好。

8)水。半干法RCFB:水質(zhì)要求高;無廢水排放。石灰石-石膏濕法:耗水量相對(duì)多一點(diǎn),但水質(zhì)要求不高,可用水源水;僅有少量廢水排放。

9)吸收劑制備。半干法RCFB:需大批量外購(gòu)符合要求的T60標(biāo)準(zhǔn)的石灰粉,RCFB脫硫效果的保證及裝置的運(yùn)行可靠性完全依賴于石灰的高純度及高活性。

石灰石 —石膏濕法:可外購(gòu)石灰石粉或塊料,石灰石塊料價(jià)格便宜,直接購(gòu)粉則可大幅度降低投資及耗電量,但相應(yīng)增加了采購(gòu)成本。

10)脫硫塔出口溫度。半干法RCFB:80℃。要提高脫硫效率,必將增加噴水量,從而使脫硫塔出口溫度進(jìn)一步降低,但會(huì)增加對(duì)ESP2的腐蝕。

石灰石 —石膏濕法:≥50℃。由于脫硫塔排放煙溫低,整個(gè)系統(tǒng)增加了防腐處理,并增加了GGH設(shè)備以提高排放煙溫,從而使投資增加。

11)副產(chǎn)品輸送利用。半干法RCFB:目前,僅適宜用于填坑、鋪路,應(yīng)用價(jià)值低。用于其他場(chǎng)合的應(yīng)用方法還未研究?；乙桩a(chǎn)生粘結(jié),既影響輸送,也影響裝置的運(yùn)行。當(dāng)脫硫渣排入灰場(chǎng)時(shí),將影響粉煤灰的綜合利用。在拋棄過程中需要考慮增設(shè)合適的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施,同時(shí)也增加一定的運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本。

石灰石 —石膏濕法:脫硫石膏質(zhì)量?jī)?yōu)于天然石膏,可綜合利用,應(yīng)用價(jià)值較高。如采用拋棄法,可節(jié)省部分投資,輸送也不會(huì)有問題。

12)占地面積。半干法RCFB:在大容量機(jī)組考慮采用1爐1塔時(shí)占地較小。

石灰石 —石膏濕法:較大。

13)經(jīng)濟(jì)比較。以下以某電廠2×300 MW機(jī)組煙氣脫硫裝置為例,脫硫項(xiàng)目建設(shè)期按1年計(jì)算,運(yùn)營(yíng)期按20年計(jì)算,采用總費(fèi)用法對(duì)干、濕法方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較,總費(fèi)用低的方案較優(yōu)。原始數(shù)據(jù)見表1-1,1-2,經(jīng)濟(jì)比較見表2。

表1-1 原始數(shù)據(jù)表

表1-2 原始數(shù)據(jù)表

表2 經(jīng)濟(jì)比較表 萬元

從表2可以看出,濕法脫硫方案的總費(fèi)用略低于半干法脫硫方案。因此,從經(jīng)濟(jì)比較的角度來看,濕法方案優(yōu)于半干法方案。

4 結(jié)論和建議

1)結(jié)論。綜上所述,濕法與半干法相比,技術(shù)更加成熟,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)更加豐富,脫硫劑供應(yīng)有保證,脫硫副產(chǎn)品利用好,系統(tǒng)供應(yīng)商較多;經(jīng)營(yíng)費(fèi)用小,初始投資高,總成本費(fèi)用較低,系統(tǒng)占地面積較大。

每個(gè)電廠有各自的實(shí)際情況,在FGD裝置設(shè)計(jì)上也有不同。方案比較選擇中不僅要考慮半干法、濕法的技術(shù)因素,還要考慮各種實(shí)際存在的問題:如脫硫劑的供應(yīng)、廢渣的處理、對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)、政府的規(guī)劃等。

2)建議。濕法脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最多、最為成熟的技術(shù),吸收劑價(jià)廉易得、副產(chǎn)物便于利用、煤種適應(yīng)范圍寬,并有較大幅度降低工程造價(jià)的可能性。對(duì)大容量機(jī)組,從技術(shù)的成熟性、可靠性以及環(huán)保的高要求考慮,應(yīng)采用石灰石/石膏濕法。

RCFB工藝脫硫效率較高,建設(shè)投資較省,占地面積較少,在能滿足高品位石灰供應(yīng)并妥善處理脫硫灰的條件下,具有較好的發(fā)展前景,主要適用于中小機(jī)組和老機(jī)組的脫硫改造。

[1] 馬果駿.燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)概況[J].中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì),2004(1):13-14.

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[3] 周至祥,段建中,薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006:56-58.