干濕法脫硫工藝選擇比較(一)

1、干濕法脫硫工藝選擇比擬 一內(nèi)容摘要 本文介紹了國內(nèi)電廠煙氣脫硫主要為濕法和干法工藝，重點 分析了濕法和干法的技術(shù)和經(jīng)濟特點， 并對脫硫工藝選擇提出了建議。 關(guān)鍵詞煙氣脫硫濕法干法比擬1 概述煙氣脫硫是電廠控制 SO2 排放的主要技術(shù)手段，目前已到達工業(yè)應(yīng)用 水平的煙氣脫硫技術(shù)有十余種，大致可以分為干法和濕法，但能在 300MW 以上大容量機組使用的成熟脫硫工藝并不多。 根據(jù)國內(nèi)目前的 實際應(yīng)用推廣情況，國內(nèi)各大脫硫公司已投運的 300MW 級機組煙氣脫 硫裝置均為石灰石 / 石膏濕法。干法技術(shù)在國內(nèi) 300MW 大容量機組上 全煙氣、高脫硫率還沒有運行例如。最近武漢凱迪股份公司正在推廣 德國W

2、ULLF的RCFB內(nèi)回流循環(huán)流化床技術(shù)，該技術(shù)在國外2000年曾有1套在300MW機組上投運，3個月后停運，現(xiàn)國內(nèi)有1套剛開 始在恒運電廠1X 210MW機組上投運。另有1套已投運的CFB脫硫，運 用于小龍?zhí)?X 100MW機組。以下對濕法和干法兩種工藝流程，全煙氣、高脫硫率下的技術(shù)、經(jīng)濟 進行了綜合比擬。2 石灰石 / 石膏濕法脫硫技術(shù)流程特點 石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)是目前世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用業(yè)績最多 的脫硫工藝，應(yīng)用該工藝的機組容量約占電站脫硫裝機總?cè)萘康?5以上，應(yīng)用單機容量已達 1000MW。其脫硫副產(chǎn)物一石膏一般有拋棄 和回收兩種方法，主要取決于市場對脫硫石膏的需求、石膏質(zhì)量以

3、及 是否有足夠的堆放場地等因素。濕法工藝技術(shù)比擬成熟，適用于任何含硫量的煤種和機組容量的煙氣 脫硫，脫硫效率最高可到達 99。國內(nèi)各家公司分別引進了世界上先進的幾家大公司的濕法工藝技術(shù)：B&W 巴威、斯坦米勒、KAWASAKI川崎、三菱、GE DUCON 都 能根據(jù)電廠的實際情況設(shè)計出最正確的工藝參數(shù)。2.1石灰石 /石膏濕法工藝流程 石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用價廉易得的石灰石作脫硫吸收劑，石灰 石經(jīng)破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液，也可直接用濕式球 磨機將 20mm 左右的石灰石磨制成吸收漿液。當采用石灰吸收劑時， 石灰粉經(jīng)消化處理后加水攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液

4、 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 氣進行化學反響被脫除，最終反響產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧 器除去帶有的細小液滴，經(jīng)氣氣加熱器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。由于吸收漿液的循環(huán)利用，脫 硫吸收劑的利用率很高。電廠鍋爐煙氣進入FGD,通過升壓風機加壓，經(jīng) GGH降溫至約100 C 后進入吸收塔，吸收塔脫硫效率為 9699%,整個系統(tǒng)的脫硫效率不 低于90%。從吸收塔出來的凈煙氣溫度約為 47C,經(jīng)GGH升溫至80C 后從煙囪排放。該工藝原理簡單， 工藝技術(shù)比擬成熟， 脫硫效率和吸收劑的利用率高， 即 Ca/S=1.03 時，脫

5、硫效率大于 95，能夠適應(yīng)各種煤種，適應(yīng)大容 量機組，運行可靠，可用率高，副產(chǎn)品石膏具有商業(yè)價值。2.2石灰石 /石膏濕法脫硫技術(shù)主要技術(shù)特點及指標2.2.1 脫硫效率高，一般不低于 90，最高可以到達 99。222脫硫劑利用率高，達90%以上。Ca/S比低，只有1.011.05，國 內(nèi)現(xiàn)正在實施的的幾個工程均不大于 1.03。2.2.3 吸收塔采用各種先進技術(shù)設(shè)計，不僅解決了脫硫塔內(nèi)的堵塞、腐 蝕問題，而且改善了氣液傳質(zhì)條件，從而提高了塔內(nèi)脫硫效率，減少 了漿液循環(huán)量，有效降低了漿液循環(huán)泵的功耗。目前脫硫島電耗一般 為機組裝機容量的 11.5%。2.2.4 噴淋空塔內(nèi)煙氣入口采用向下斜切式入

6、口，煙氣由下自上流動， 延長了氣體分布路徑，不僅有利于氣體分布均勻，而且由于氣體的翻 騰形成了湍流，更有利于氣液的傳質(zhì)傳熱。采用計算機模擬設(shè)計，優(yōu)化脫硫塔及塔內(nèi)構(gòu)件如噴嘴等的布置， 優(yōu)化漿液濃度、 Ca/S 比、漿液流量等運行指標，可以保證脫硫塔內(nèi)煙 氣流動和漿液噴淋均勻，以最小的消耗取得最好的脫硫效果。 根據(jù)煙氣含硫量，采用不同層數(shù) 24 層的漿液噴淋層，確保 取得最正確的脫硫效果。2.2.7 塔內(nèi)設(shè)置氧化空氣分布系統(tǒng)，采用塔內(nèi)強制氧化，氧化效果好。2.2.8 噴淋層采用交叉聯(lián)箱布置，使噴淋管道布置更合理，降低了吸收塔高度。2.2.9 采用機械攪拌。2.2.10 廢物得到良好的處理， 其中廢

7、渣變成了優(yōu)質(zhì)石膏， 完全可以取代 高品位的天然石膏。廢水采用回用技術(shù)，可以到達零排放。2.2.11 穩(wěn)定性高，適應(yīng)性強，可靠性 99以上。2.2.12 應(yīng)用多、運行經(jīng)驗豐富。3干法RCFB兌硫工藝脫硫技術(shù)流程特點干法有LIFAC爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化、CFB循環(huán)流化床等工藝， 在國家有關(guān)部門的技術(shù)指南、火電廠設(shè)計規(guī)程上均限于在中小機組或 老機組上實施。CFB最早由德國魯奇LURG公司開發(fā)，目前已到達 工業(yè)應(yīng)用的 CFB法工藝有三種：LURGI公司的CFB德國 WULFF公司 的RCFB內(nèi)回流式煙氣循環(huán)流化床、丹麥FLS公司的GSA氣體懸浮 吸收，國內(nèi)分別由龍凈環(huán)保、凱迪電力、龍源環(huán)保等公司引進，

8、目前 多在中小機組上運用，其中只有 WULFF公司的RCFB技術(shù)向300MW機 組上推廣，所以本文中作比擬的干法僅指 RCFB。3.1RCFB勺開展歷史循環(huán)流化床CFB的開展歷史其實很長。循環(huán)流化床 CFB煙氣凈化工藝 的實驗室技術(shù)研究開發(fā)工作開始于 1968/1969年，19701972年CFB 煙氣凈化工藝在德國電解鋁廠獲得應(yīng)用，煙氣流量為 1 5,000m3/h 。 19851987年，首臺CFB煙氣脫硫示范裝置在德國一家燃褐煤電站得 到應(yīng)用，處理煙氣量為40萬m3/h相當于30萬機組氣量的四分之一，采用消石灰為脫硫劑。在此根底上，各公司分別又開發(fā)出了上述新 代CFB脫硫工藝第三代。3.

9、2RCFB兌硫工藝流程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 流化床的底部進入，經(jīng)過吸收塔底部的文丘里裝置，煙氣速度加快， 并與很細的吸收劑粉末相混合。同時通過 RCFB下部的噴水，使煙氣溫 度降低到7090C。在此條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反響， 生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，經(jīng)兌硫后帶有大量固體的煙氣由吸收塔的上 部排出，排出的煙氣進入除塵器中，大局部煙氣中的固體顆粒都被分 離出來，被別離出來的顆粒經(jīng)過再循環(huán)系統(tǒng)大局部返回到吸收塔。RCFB勺控制系統(tǒng)主要通過三個局部實現(xiàn)：1根據(jù)反響器進口煙氣流量及煙氣中原始 SO2濃度控制消石灰粉的給 料量；2.反響器出口處的煙氣溫

10、度直接控制反響器底部的噴水量， 使煙溫控制 在7090C范圍內(nèi)。噴水量的調(diào)節(jié)方法一般采用回流調(diào)節(jié)噴嘴，通過 調(diào)節(jié)回流水壓來調(diào)節(jié)噴水量；3在運行中調(diào)節(jié)床內(nèi)的固 /氣比。其調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)節(jié)別離器和除 塵器下所收集的飛灰排灰量，以控制送回反響器的再循環(huán)干灰量，從 而保證床內(nèi)必需的固 /氣比。3.3RCFB兌硫技術(shù)的主要技術(shù)特點及指標3.3.1 耗電量在機組容量的 0.51.0。兌硫率 80時，為 0.6左右； 脫硫效率大于 90時，塔內(nèi)物料量增加引起系統(tǒng)阻力的增大而使電耗大幅上升。3.3.2 在塔的頂部區(qū)域加裝了導流板，在塔內(nèi)加裝了紊流裝置。333脫硫率90%, Ca/S為1.21.5。石灰活性必

11、須高且穩(wěn)定，到達T60標準軟緞石灰，四分鐘內(nèi)水溫上升 60C。塔內(nèi)平均流速 4m/s 左右。10米左右直徑的流化床內(nèi)流場比擬復 雜。用消石灰作為脫硫劑。石灰消化后,以消石灰干粉形式送入流化 床吸收塔。噴入足夠的水分保證脫硫效果,水分越大脫硫率越高。嚴格控制床溫。床溫偏低時設(shè)備有腐蝕,偏高時脫硫效率及脫硫 劑利用率下降。塔內(nèi)的水分要迅速蒸發(fā)掉,以保證灰渣干態(tài)排出。3.3.8 在煤的含硫量增加或要求提高脫硫效率時,不增加任何設(shè)備,僅 增加脫硫劑和噴水量。不另設(shè)煙氣旁路，當FGD亭運時，脫硫塔直接作為煙氣旁路使用。3 . 3 . 1 0在中小電站或工業(yè)鍋爐上應(yīng)用較多,300MW 機組上國內(nèi)外僅應(yīng)用了

12、 1 套并只有短期運行的經(jīng)驗。兌硫渣的利用RCFB煙氣脫硫技術(shù)吸收劑為鈣基化合物，脫硫渣中的主要成分為CaSO3等。但不同電廠的脫硫渣的成份是不一樣的，假設(shè)要有效利用， 必須做個案研究。不包括前除塵器的灰，CaSO31/2H2O含量占50士 1%,根據(jù)德國WULFF 公司提供的局部個案研究實例，是可以應(yīng)用的。國內(nèi)的南京下關(guān)電廠 對LIFAC技術(shù)的脫硫渣已作了一些個案研究， 恒運電廠正準備和凱迪公 司合作,開展脫硫灰利用的研究工作。4石灰石-石膏濕法與干法RCFB比擬4.1 工藝技術(shù)比擬在300MW 以上機組FGD上的應(yīng)用干法RCFB國外從小機組放大到300MW機組僅有1臺，國內(nèi)還沒有 300M

13、W機組的實運裝置，僅在中小機組或工業(yè)鍋爐上有實運裝置。從國內(nèi)引進FGD的經(jīng)驗來看，各個電廠都有一定的實際情況，設(shè)計時 也必須滿足各個電廠的特定情況。據(jù)報道，幾家引進CFB的公司在中小機組的示范裝置上大多碰到了較嚴重的問題,經(jīng)大量長時間調(diào)試整 改后,有的仍達不到設(shè)計要求,有的甚至需更換重要部件,更為嚴重 的機組無法按正常出力運行。國內(nèi)唯一的一套RCFB是廣州恒運電廠FGD,從運行情況來看，雖然將 石灰標準從 T60 降至 T50 左右,消化裝置仍不能正常運行,目前靠買 消石灰維持；除塵器有堵塞等問題,曾造成了電廠停運,但粉塵泄漏 較嚴重；控制系統(tǒng)還不能穩(wěn)定監(jiān)測和調(diào)控脫硫裝置的運行。 石灰石-石膏

14、濕法：已很成熟,國外有各種條件下機組上的運行經(jīng)驗, 國內(nèi)雖然運行實例不多, 但國內(nèi)公司引進的均為國外先進可靠的技術(shù)。 其市場占有率占電站脫硫裝機總?cè)萘康?85%以上,應(yīng)用單機容量已達1000MW。國家相關(guān)職能部門在組織國內(nèi)專家充分調(diào)研的根底上，提出指導性意見：在新、擴、改 300MW機組FGD上或要求有較高脫硫率 時，采用石灰石 -石膏濕法技術(shù)。在火電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程中，也作了同 樣的規(guī)定。現(xiàn)在大局部設(shè)備均可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，初始投資大幅降低，備品備件的 問題也將得到徹底解決。4.1.2 適用煤種干法RCFB據(jù)國內(nèi)各大研究單位的報告及國外的局部應(yīng)用實例，CFB適用于中、低硫煤。對高硫煤，較難到達環(huán)保要求，且投資與運行費 用將大幅上升。RCFB是否適應(yīng)高硫煤的大機組，需進一步論證。 石灰石 -石膏濕法：不限。比干法RCFB脫硫率90%時為1.31.5。氧化鈣純度要求9%,并要 有非常高的活性T6 0標準，達不到以上要求時，將影響裝置的脫 硫率及正常運行。石灰石-石膏濕法： 1.011.05,一般為 1.03,純度達不到要求時,最 終僅影響脫硫副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量。脫硫效率干法RCFB穩(wěn)定運行一般在80%左右，假設(shè)需要進一步提高，那么需降低 煙氣趨近溫差，增加Ca/S和噴水量，但會對下游設(shè)備如除塵器、引風 機等帶來不利影響。95的脫硫率對干法