循環(huán)流化床鍋爐半干法煙氣脫硫技術(shù)調(diào)研報告

1、循環(huán)流化床鍋爐半干法煙氣脫硫技術(shù)調(diào)研報告坑口煤矸石熱電廠工程環(huán)境影響評價文件已于2010年9月獲得了國家環(huán)保部批復(fù)，工程按原有設(shè)計二氧化硫排放濃度已經(jīng)不能滿足國家環(huán)保部最新頒布的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，需要在鍋爐爐內(nèi)脫硫的基礎(chǔ)上再增設(shè)爐后脫硫裝置。為了選擇適合本工程的脫硫工藝，借鑒國內(nèi)同類型循環(huán)流化床鍋爐脫硫的經(jīng)驗，使本工程脫硫工藝在技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性上到達(dá)最優(yōu)，華能白山煤矸石電廠脫硫設(shè)備進(jìn)行了調(diào)研，現(xiàn)將調(diào)研結(jié)果匯報如下： 一、工程概況電廠機(jī)組容量：2300mw；燃料特性：設(shè)計煤種為洗選煤矸、洗中煤、煤泥按48%、34%、18%比例進(jìn)行混煤； 循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)廠家：哈爾濱鍋爐廠；爐內(nèi)脫硫石

2、灰石輸送系統(tǒng)生產(chǎn)廠家：鎮(zhèn)江紐普蘭；爐后干法脫硫除塵生產(chǎn)廠家：福建龍凈；每臺處理風(fēng)量：1200000nm3/h；保證出口so2濃度：100mg/nm3；出口粉塵濃度：30mg/nm3；投運(yùn)時間：2012年3月。二、工程脫硫概況電廠2300mw機(jī)組鍋爐脫硫工藝采用雙級脫硫。即：2臺循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)各配1套石灰石輸送系統(tǒng)，2臺循環(huán)流化床鍋爐爐后各配1套cfb煙氣干法脫硫系統(tǒng)。爐后cfb煙氣脫硫系統(tǒng)可充分利用鍋爐爐內(nèi)石灰石輸送系統(tǒng)脫硫后（噴鈣燃燒反應(yīng)后）產(chǎn)生的飛灰中剩余的cao，并補(bǔ)充部分cao進(jìn)行脫硫。爐內(nèi)脫硫效率80（正常運(yùn)行脫硫效率為60%），爐后脫硫效率為65%（設(shè)計脫硫效率按95%，目的是

3、單獨靠爐后脫硫也可達(dá)標(biāo)），合計效率為93，燃煤情況如下： 表1名稱設(shè)計煤種校核煤種備注煤耗（t/h）265.18281.6收到基低位發(fā)熱量12.357 mj/kg11.66 mj/kg灰含量（）50.3452.75含硫量（）0.50.47三、工程采用的循環(huán)流化床干法脫硫除塵一體化工藝流程脫硫除塵島主要由煙氣系統(tǒng)、脫硫塔系統(tǒng)、布袋除塵器系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、物料循環(huán)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)及電氣儀控系統(tǒng)等組成。當(dāng)從鍋爐的空氣預(yù)熱器出來的煙氣(溫度一般為150)左右，從底部進(jìn)入吸收塔，然后煙氣通過吸收塔底部的文丘里管的加速，進(jìn)入循環(huán)流化床體。在文丘里管出口擴(kuò)散段設(shè)置噴水裝

4、置對煙氣進(jìn)行降溫增濕，從而創(chuàng)造良好的脫硫反應(yīng)條件。脫硫劑主要來自爐內(nèi)噴鈣脫硫后沒有完全反應(yīng)的cao和外加的ca(oh)2，因此，脫硫塔設(shè)計時要充分考慮cao的消化能力。脫硫劑隨著鍋爐飛灰和循環(huán)物料在循環(huán)流化床里，氣固兩相由于氣流的作用，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，不斷形成絮狀物向下返回，而絮狀物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，使得氣固間的滑落速度高達(dá)單顆?；渌俣鹊臄?shù)十倍；通過顆粒的激烈湍動導(dǎo)致顆粒之間不斷的碰撞，使脫硫劑顆粒的表面得到不斷的更新，以及脫硫灰的不斷再循環(huán)使用，從而大大提高了脫硫劑的利用率；吸收塔頂部的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步強(qiáng)化了絮狀物的返回，提高了塔內(nèi)顆粒的床層密

5、度，使得床內(nèi)的瞬時ca/s比高達(dá)50以上。這樣循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流機(jī)制，極大地強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，實現(xiàn)了較高的脫硫效率（脫硫效率95%）。經(jīng)吸收塔脫硫反應(yīng)后的煙氣從頂部排出，進(jìn)入布袋除塵器,除塵達(dá)標(biāo)后再經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排放。四、工程采用雙級脫硫的原因循環(huán)流化床鍋爐單純爐內(nèi)脫硫存在設(shè)計的局限性，已經(jīng)無法滿足國家最新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)（2012年1月1日起實施）的要求，循環(huán)流化床鍋爐因其設(shè)計、燃燒方式以及燃燒溫度等特性，若不采用爐內(nèi)石灰石脫硫，燃燒產(chǎn)生的so2會使空預(yù)器區(qū)域酸露點溫度提高，將會對尾部受熱面和管式空預(yù)器造成嚴(yán)重的低溫腐蝕，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，為了避免低溫腐蝕，辦法就是提高排煙溫度

6、，但這會導(dǎo)致鍋爐的熱效率大大降低，是不經(jīng)濟(jì)的，因此循環(huán)流化床鍋爐必須采用爐內(nèi)進(jìn)行脫硫的方法以避免尾部低溫腐蝕，保證機(jī)組安全運(yùn)行。為了達(dá)到國家最新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)（2012年1月1日起實施）的要求，解決循環(huán)流化床鍋爐脫硫達(dá)標(biāo)的最理想最經(jīng)濟(jì)的方法就是采用雙級脫硫，白山煤矸石電廠循環(huán)流化床鍋爐采用的就是雙級脫硫，即鍋爐內(nèi)利用摻燒石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，爐后配套煙氣循環(huán)流化床（cfb-fgd）干法脫硫工藝，且爐后脫硫可以利用飛灰中剩余的cao進(jìn)行脫硫。四、工程脫硫技術(shù)特點白山煤矸石電廠鍋爐爐內(nèi)脫硫配套爐后cfb煙氣脫硫的技術(shù)特點：1） 采用循環(huán)流化床鍋爐（爐內(nèi)脫硫）和cfb-fgd（煙氣脫硫）兩級脫硫，可使鍋

7、爐的so2排放濃度達(dá)到新環(huán)保排放要求即2012年1月1日以后100mg/nm3的環(huán)保要求。增設(shè)cfb-fgd后，可以根據(jù)運(yùn)行需要，適度降低循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫率，保證良好的燃燒效果。2） 特殊設(shè)計的脫硫塔以及配套控制技術(shù)，可以直接在塔內(nèi)將隨煙氣來的循環(huán)流化床鍋爐灰中富含的cao消化成ca(oh)2，作為后級流化床脫硫工藝的脫硫劑實現(xiàn)二級脫硫。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度屬于石灰石軟燒分解溫度，產(chǎn)生的生石灰空隙率最多，活性好，是一種極好的脫硫劑來源。通過計算，當(dāng)爐內(nèi)脫硫效率達(dá)到60%以上，在正常情況下可以不另外采購脫硫劑，即可達(dá)標(biāo)。大大地節(jié)約了脫硫劑成本（脫硫劑的成本占脫硫系統(tǒng)總運(yùn)行成本的406

8、0%之多）。當(dāng)爐內(nèi)脫硫效率低于60%或爐內(nèi)不脫硫時，通過吸收劑制備系統(tǒng)加入消石灰來達(dá)到脫硫的效果，使煙氣能夠達(dá)標(biāo)排放。3） 吸收劑與降溫水的加入是相對獨立控制，噴入的用于降低煙氣溫度的水，以激烈湍動的、擁有巨大的表面積的顆粒作為載體，在塔內(nèi)得到蒸發(fā)，保證了進(jìn)入后續(xù)除塵器中的灰具有流動狀態(tài)。4） 設(shè)置了自動的清潔煙氣再循環(huán)補(bǔ)償措施，對煙氣量變化具備適應(yīng)性，當(dāng)脫硫塔入口煙氣流量低于設(shè)計流量的70%時，通過開啟再循環(huán)煙道調(diào)節(jié)風(fēng)擋將清潔煙氣循環(huán)回脫硫島入口煙道，使脫硫塔塔內(nèi)和文丘里的流速保持相對穩(wěn)定。5） 出口煙溫高于露點15左右，無需煙氣再熱排放，無需防腐。 6） 雙級脫硫不受含硫量限制，對煤質(zhì)煤種

9、適應(yīng)性較好，尤其適合低硫煤。對so2濃度的增加，適當(dāng)增加吸收劑的加入量（整體設(shè)備無須改造），能使脫硫效率得到提高，以滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求。7） 脫硫后采用低壓旋轉(zhuǎn)脈沖布袋除塵器，能夠使煙氣的粉塵排放濃度低于30mg/nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)（實際運(yùn)行在20 mg/nm3以內(nèi)）。采用低壓旋轉(zhuǎn)噴吹，延長了布袋的使用壽命。8） 系統(tǒng)水耗低，整個脫硫除塵過程只需在脫硫吸收塔中噴入用于降溫的水，耗水量約為33t/h（單臺爐）。 9） 能耗低。整個系統(tǒng)能耗較濕法節(jié)約35%。10） 一爐一塔，系統(tǒng)簡單、占地省、無需防腐、運(yùn)行維護(hù)方便、系統(tǒng)可靠性高，沒有安全隱患。五、工程干法脫硫與濕法脫硫設(shè)計、經(jīng)濟(jì)性對比華能白山

10、煤矸石電廠2330mw機(jī)組鍋爐干法脫硫設(shè)備總投資含吸收塔、布袋除塵器等設(shè)備費用與濕法脫硫設(shè)備總投資（概算）含電除塵器、脫硫系統(tǒng)、ggh、防腐等設(shè)備費用的對比。表2主要設(shè)計參數(shù)（單臺爐）序號項目名稱單位濕法工藝（含ggh）干法工藝1工程靜態(tài)總投資萬元650045002機(jī)組規(guī)模mw3303303建設(shè)期月18124機(jī)組服役年限年30305年利用小時小時550055006吸收劑耗量t/h1.107吸收劑原料單價元/噸1502008用電量kwh/h23506209上網(wǎng)電價元/kwh0.350.3510用水量t/h573811水價元/t1112定員人12813工資、福利及相關(guān)費用萬元/人年4414修理、維

11、護(hù)費率%2.5115折舊年限年303016減少so2排放量t/年1750175017減少so2排放收費萬元/t0.060.06主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（單臺爐）序號項目單位濕法工藝（含ggh）循環(huán)流化床干法1脫硫裝置規(guī)模mw3303302脫硫裝置處理煙氣量nm3/h115816711581673綜合脫硫效率%93934脫硫裝置排煙溫度80755脫硫裝置額定負(fù)荷年運(yùn)行小時h550055005脫硫裝置年脫除so2量t/a220022007用水量t/a57388吸收劑用量t/a605009用電負(fù)荷kw235062010脫硫工程靜態(tài)總投資萬元6500450012年運(yùn)行費用萬元971.8343.813脫硫增加上

12、網(wǎng)電價成本元/mwh5.351.8914脫每噸so2費用元/t4417.31562.515脫硫廠用電率%0.710.1916生產(chǎn)運(yùn)行人員人12817脫硫裝置單位千瓦造價（靜態(tài)投資）元/kw197136從表2、表3可以看出本項目2330mw機(jī)組采用循環(huán)流化床干法煙氣脫硫工程的靜態(tài)投資是9000萬元，單位容量的投資為136元/kw；采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工程的靜態(tài)投資，包含除塵器等在內(nèi)的總費用是13000萬元，單位容量的投資為197元/kw。兩臺爐一次性投資，采用煙氣循環(huán)流化床干法比濕法工藝投資節(jié)省4000萬元。脫硫裝置投入運(yùn)行后，采用循環(huán)流化床干法脫硫工程每年需要的運(yùn)行費用（已考慮脫硫系統(tǒng)的折舊）為：2343.8萬元；采用石灰石-石膏濕