魏宏鴿，杜 振，何 勝，裴煜坤，朱 躍

(華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030)

0 引言

隨著《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223－2011)的頒布，國內大部分火電機組面臨著脫硫增容改造工作。半干法脫硫工藝在小容量機組、低硫煤、缺水地區(qū)具有一定的應用業(yè)績，同時后續(xù)配套除塵系統(tǒng)，可以將脫硫和除塵統(tǒng)一考慮，且不存在濕法脫硫“石膏雨”隱患［1］。本文分析半干法脫硫技術在國內燃煤電廠的應用現(xiàn)狀，探討半干法脫硫技術運行時存在問題，為國內下一步脫硫改造工作提供參考。

1 應用現(xiàn)狀介紹

本次工作選擇了國內應用半干法較具代表性的6 家電廠(電廠A 至F)、共9 套半干法脫硫裝置進行調研，調研最大機組容量為330 MW，最小機組容量為100 MW。

1.1 排放指標

調研6 家電廠半干法脫硫系統(tǒng)進、出口SO2濃度見圖1、圖2。從圖中可知，6 家電廠中半干法設計入口SO2濃度均不高，除A 廠2 臺機組和E 廠1臺機組SO2入口設計值分別為3447 mg/m3和2200 mg/m3外，其余機組均在2000 mg/m3以下。實際入口SO2濃度基本能夠控制在設計值以下。

圖1 半干法脫硫入口SO2 濃度情況

圖2 半干法脫硫出口SO2 濃度情況

由于環(huán)保標準的提高，部分電廠實際SO2排放濃度已無法滿足要求，面臨脫硫系統(tǒng)增多改造工作。半干法脫硫工藝設計脫硫效率一般在90%左右(E廠為85%)，實際運行時脫硫效率稍低于設計值。

1.2 吸收劑情況

從調研情況可知，6 家電廠脫硫系統(tǒng)實際吸收劑耗量總體高于設計值。A 廠和B 廠3 臺機組運行條件與設計值相差不大，但生石灰消耗量分別高出13%和18%;C 廠和D 廠2 臺機組入口SO2濃度分別比設計低43%和53%，但實際吸收劑耗量仍與設計值相差不大。半干法脫硫設計時對于生石灰品質要求較高，但調研電廠石灰石品質較差，無法滿足要求。

1.3 運行穩(wěn)定性

1.3.1 吸收塔床層

吸收塔床層壓差維持較為穩(wěn)定，一般在900～1200 Pa 左右，基本在設計值1000 Pa 附近。目前流傳化“塌床”現(xiàn)象較為少見，在鍋爐負荷較低時，需開啟煙氣再循環(huán)系統(tǒng)將部分凈煙氣返回至吸收塔入口以維持床壓，增壓風機電耗會增加。

1.3.2 反應溫度控制

吸收塔內反應溫度設計值基本在75 ℃左右，反應溫度通過調節(jié)霧化噴嘴噴水量來控制，霧化噴嘴正常工作時，在負荷變化造成吸收塔入口煙溫和入口煙氣量變化情況下，調研機組反應溫度控制均較為穩(wěn)定，調節(jié)時一般僅有±1 ℃波動。

1.4 吸收劑供應系統(tǒng)

除F 廠外，其余機組均設置生石灰消化系統(tǒng)。消化系統(tǒng)采用三級消化方式，運行均較為穩(wěn)定，在調研機組中故障率不高。

1.5 脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)

脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵因素是返料斜槽［2］，總體而言，其運行穩(wěn)定性較高，但必須確?；叶繁睾碗姲闊嵝Ч^好，調研機組中有因冬季室溫較低，灰斗加熱溫度偏低導致物料結塊堵塞返料槽現(xiàn)象發(fā)生。

1.6 除塵情況

半干法脫硫后部均配套有除塵系統(tǒng)，用于脫硫灰收集循環(huán)利用及煙氣凈化(見表1)。調研機組中2 臺采用電除塵器，出口排放濃度在50 mg/m3以上;其余7 臺采用布袋除塵，除C 廠外，出口粉塵排放濃度均在40 mg/m3以下。部分機組由于濾袋使用時間較長，粉塵排放濃度有所增加。布袋除塵器運行壓差基本能維持在設計值以內，在濾袋壽命末期、反應溫度控制過低、霧化效果不佳情況發(fā)生時，布袋壓差有所增加。

除F 廠2 臺新建機組半干法脫硫裝置未設置預除塵設施外，其余調研機組均設置電除塵作為預除塵器，基建建設脫硫裝置設一級電場預除塵，技改建設脫硫裝置采用原電除塵器。

表1 半干法配套除塵情況

1.7 煙囪情況

除B 廠兩臺機組煙囪采用鋼筋混凝土套筒式煙囪、防腐內襯采用聚脲材料外，其余煙囪均為鋼筋混凝土單筒式煙囪，半干法脫硫改造時均未進行防腐改造，目前運行情況良好，每次大修期間均進入煙囪內部檢查，無明顯裂紋現(xiàn)象。

1.8 脫硫灰處置

脫硫灰目前的經(jīng)濟價值普遍偏低。E 廠脫硫灰用于制作輕質磚，售價15 元/t;C 廠和F 廠脫硫灰由建材廠家免費運走;A 廠和D 廠脫硫灰無利用途徑，進灰場填埋處理，占地面積較大。

2 應用情況分析

2.1 脫硫效率

調研機組中，入口SO2濃度超過2000 mg/m3時，在設計Ca/S 比運行時出口SO2濃度較難滿足標準要求，需要加大吸收劑投入量，以提高脫硫效率，但經(jīng)濟性較差。半干法脫硫反應速率主要與氣固反應傳質傳熱速度有關，與濕法相比，氣固接觸面積較小，高濃度煙氣無法在如此短停留時間內實現(xiàn)高效率脫硫反應。

2.2 吸收劑耗量

同等條件下吸收劑耗量超出設計值，影響吸收劑耗量的主要因素有吸收劑品質、反應控制溫度、霧化效果等。建議加強吸收劑品質監(jiān)測，合理設計霧化噴嘴結構型式，日常運行時加強對關鍵部位監(jiān)視，及時清理噴嘴口頭部積灰，更換破裂閥片。

2.3 運行控制

半干法工藝運行控制關鍵點為維持床壓穩(wěn)定，床層壓降大幅波動易導致“塌床”現(xiàn)象，保持霧化效果、引風機動作及時、再循環(huán)擋板操作得當是避免“塌床”現(xiàn)象發(fā)生的主要措施。運行時需密切關注床壓的變化，加強對噴槍、工藝水系統(tǒng)的定期巡檢，每周對噴槍進行定期檢查，從噴槍響聲、供水回水壓力、工藝水泵壓力、吸收塔檢查孔周邊粘灰、塔內循環(huán)灰距離塔壁的深度等方面判斷噴槍的運行狀況是否正常。

2.4 粉塵達標排放問題

吸收塔出口粉塵濃度達到800～1000 g/m3，除塵設施應選布袋除塵器。為實現(xiàn)出口達標排放，設計時應考慮增加濾袋總過濾面積，降低過濾風速［3］，提高濾袋材質，優(yōu)化濾袋布置方式。

2.5 預除塵器的設置

預除塵可以將部分粉煤灰收集下來，粉煤灰利用價值較高，實現(xiàn)部分經(jīng)濟價值。對于改造機組，前部除塵器運行可以減輕對引風機葉輪磨損，半干法改造時須保留原有電除塵器作為預除塵設施，并在節(jié)能模式下運行。

2.6 煙囪防腐

吸收塔內Ca(OH)2對煙氣中SO3、HCl、HF 脫除率較高，同時凈煙氣含濕量較低，酸露點可降低至55 ℃左右，而反應溫度一般高出酸露點15 ℃，煙氣腐蝕等級屬于干煙氣，腐蝕性小，煙囪內運行環(huán)境較為溫和，無需做特殊防腐處理。

2.7 脫硫灰處置

脫硫灰主要成分為亞硫酸鈣，利用價值較低。脫硫灰處置方式主要為由建材廠家免費運走用于制作輕質磚或進灰場填埋處理。制作輕質磚反應效果一般;進灰場填埋則會占用大量土地資源。國內外有脫硫廠家和科研機構正在進行脫硫灰資源化利用相關研究工作，如應用于水泥、砂漿、礦渣微粉、蒸壓磚和加氣混凝土等［4］。

3 結語

(1)半干法工藝脫硫效率能穩(wěn)定維持在90%左右，適用于硫分較低的非重點控制地區(qū)。高硫煤地區(qū)采用此方案存在較高的風險，同時經(jīng)濟性較差，不建議采用。循環(huán)流化床機組已采用爐內噴鈣脫硫裝置，爐膛出口SO2濃度處于較低水平，半干法脫硫對其較為適用。

(2)半干法工藝運行穩(wěn)定性較高，但運行時必須密切監(jiān)視床層壓差變化，并特別重視消化系統(tǒng)、霧化噴嘴、返料槽等關鍵部位的檢修維護。

(3)半干法脫硫可以將脫硫和除塵改造工作有效結合，后部除塵設施須選用布袋除塵器，并通過合理選擇濾袋規(guī)格和設計過濾風速，以直接實現(xiàn)出口達標排放。煙囪無需配套進行防腐處理，但必須密切觀察其運行情況。

［1］陳 秋，楊 杰，張志強.半干法脫硫技術的應用與分析［J］.電力環(huán)境保護，2008，24(2):9－10.

［2］郭斌洲.半干法脫硫與濕法脫硫工藝選擇比較［J］.山西焦煤科技，2010，(7):65－67.

［3］林 煒，許明海.半干法脫硫配套布袋除塵除塵器的特殊要求［J］.環(huán)境工程，2011，29(2):121－122.

［4］任 麗，王文龍，馬春元，等.干法半干法脫硫灰全新利用途徑探索研究［J］.熱力發(fā)電，2009，38(8):14－18.