郭斌洲

(山西興能發(fā)電有限公司)

古交電廠1、2號機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WULLF的RCFB技術)。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。循環(huán)流化床的工作原理保證煙氣與消石灰良好的混合,以及脫硫灰的較長的滯留時間,水精確地噴入循環(huán)流化床中,進一步優(yōu)化了反應條件。兆光電廠3、4號機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(德國比曉夫濕法脫硫系統(tǒng))。在該工藝中采用引風機的全部煙氣在軸流式增壓風機的作用下進入吸收塔,煙氣自下而上流動,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,進入煙囪排入大氣。

1 半干法RCFB工藝脫硫技術

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,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

石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用石灰石漿液作為吸吮劑,鍋爐煙氣進入FGD,通過升壓風機加壓,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行化學反應被脫除,最終反應產(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)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%時為1.3～1.5。氧化鈣純度要求 ≥90%,并要有非常高的活性(T60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:1.01～1.05,一般為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。

3)脫硫效率。半干法RCFB:穩(wěn)定運行一般在80%左右,若需要進一步提高,則需降低煙氣趨近溫差,增加Ca/S和噴水量,但會對下游設備,如除塵器、引風機等帶來不利影響。

煙氣含硫量波動時,因為有大循環(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)定運行,對環(huán)保要求的適應性強。煙氣含硫量變化時,易于調(diào)整控制,脫硫效率較穩(wěn)定。

4)耗電量。半干法RCFB:機組容量的0.5%～1.0%,脫硫效率在80%左右時,為0.6%左右;當脫硫效率 ＞90%時,耗電量上升很快,將達到1%左右。

石灰石 —石膏濕法:機組容量的1.0%～1.5%。

5)對ESP(電除塵器)的影響。半干法RCFB:初始設計時ESP2負荷很高,進口濃度800 g/Nm3(遠高于電廠正常電除塵器進口的20～30 g/Nm3),ESP2除塵效率將達到99.9875%。隨脫硫率的變化增加Ca/S,ESP2負荷急劇增加。

當煙氣含硫量變化時,為保證脫硫率,或為滿足環(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,將導致ESP低溫腐蝕,排灰易粘結(塔壁也易于結灰),嚴重時,將影響裝置的正常運行。

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)對機組的影響。半干法RCFB:因故障停電等原因使CFB停運,會導致塔內(nèi)固態(tài)物沉積,重新啟動需清理沉積固態(tài)物,由于無旁路,當后ESP和回灰系統(tǒng)發(fā)生堵塞進行檢修時,機組將停運。

石灰石 —石膏濕法:因FGD是獨立系統(tǒng),有旁路,故無影響。

7)對機組負荷的適應性。半干法RCFB:負荷的變化會引起煙氣流速的變化,從而影響脫硫反應及裝置的運行。

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:耗水量相對多一點,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:需大批量外購符合要求的T60標準的石灰粉,RCFB脫硫效果的保證及裝置的運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:可外購石灰石粉或塊料,石灰石塊料價格便宜,直接購粉則可大幅度降低投資及耗電量,但相應增加了采購成本。

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一步降低,但會增加對ESP2的腐蝕。

石灰石 —石膏濕法:≥50℃。由于脫硫塔排放煙溫低,整個系統(tǒng)增加了防腐處理,并增加了GGH設備以提高排放煙溫,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,應用價值低。用于其他場合的應用方法還未研究?；乙桩a(chǎn)生粘結,既影響輸送,也影響裝置的運行。當脫硫渣排入灰場時,將影響粉煤灰的綜合利用。在拋棄過程中需要考慮增設合適的儲運設施,同時也增加一定的運輸和儲存成本。

石灰石 —石膏濕法:脫硫石膏質(zhì)量優(yōu)于天然石膏,可綜合利用,應用價值較高。如采用拋棄法,可節(jié)省部分投資,輸送也不會有問題。

12)占地面積。半干法RCFB:在大容量機組考慮采用1爐1塔時占地較小。

石灰石 —石膏濕法:較大。

13)經(jīng)濟比較。以下以某電廠2×300 MW機組煙氣脫硫裝置為例,脫硫項目建設期按1年計算,運營期按20年計算,采用總費用法對干、濕法方案進行經(jīng)濟比較,總費用低的方案較優(yōu)。原始數(shù)據(jù)見表1-1,1-2,經(jīng)濟比較見表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)濟比較表 萬元

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

4 結論和建議

1)結論。綜上所述,濕法與半干法相比,技術更加成熟,運行經(jīng)驗更加豐富,脫硫劑供應有保證,脫硫副產(chǎn)品利用好,系統(tǒng)供應商較多;經(jīng)營費用小,初始投資高,總成本費用較低,系統(tǒng)占地面積較大。

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

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

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

[1] 馬果駿.燃煤電廠煙氣脫硫技術概況[J].中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會,2004(1):13-14.

[2] 杜 江,郭曉丹.Ca/S比小于1半干法煙氣脫硫技術研究[J].化工進展,2004(2):45-46.

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