脫硫是電廠控制SO2排放的主要技術手段

1、 脫硫是電廠控制SO2排放的主要技術手段，目前已達到工業(yè)應用水平的煙氣脫硫技術有十余種，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。根據國內目前的實際應用推廣情況，國內各大脫硫已投運的300MW級機組煙氣脫硫裝置均為石灰石/石膏濕法。干法技術在國內300MW大容量機組上全煙氣、高脫硫率還沒有運行示例。最近武漢凱迪股份正在推廣德國WULLF的RCFB（內回流循環(huán)流化床）技術，該技術在國外2000年曾有1套在300MW機組上投運，3個月后停運，現國內有1套剛開始在恒運電廠1×210MW機組上投運。另有1套已投運的CFB脫硫，運用于小龍?zhí)?×1

2、00MW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、經濟進行了綜合比較。       2 石灰石/石膏濕法脫硫技術流程特點        石灰石/石膏濕法脫硫技術是目前世界上技術最為成熟、應用業(yè)績最多的脫硫工藝，應用該工藝的機組容量約占電站脫硫裝機總容量的85以上，應用單機容量已達1000MW。其脫硫副產物石膏一般有拋棄和兩種方法，主要取決于市場對脫硫石膏的需求、石膏質量以及是否有足夠的堆放場地等因素。    &#

3、160;  濕法工藝技術比較成熟，適用于任何含硫量的煤種和機組容量的煙氣脫硫，脫硫效率最高可達到99。       國內各家分別引進了世界上先進的幾家大公司的濕法工藝技術：B&W（巴威）、斯坦米勒、KAWASAKI（川崎）、三菱、GE、DUCON ，都能根據電廠的實際情況設計出最佳的工藝參數。       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，石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液，也

4、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，石灰粉經消化處理后加水攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內，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，最終反應產物為石膏。脫硫后的煙氣經除霧器除去帶有的細小液滴，經氣氣加熱器（GGH）加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿液經脫水裝置脫水后。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GGH降溫至約100后進入吸收塔，吸收塔脫硫效率為9699，整個系統的脫硫效率不低于90。從吸收塔出來

5、的凈煙氣溫度約為47，經GGH升溫至80后從煙囪排放。       該工藝原理簡單，工藝技術比較成熟，脫硫效率和吸收劑的利用率高，即Ca/S=1.03時，脫硫效率大于95，能夠適應各種煤種，適應大容量機組，運行可靠，可用率高，副產品石膏具有商業(yè)價值。       2.2石灰石/石膏濕法脫硫技術主要技術特點及指標       2.2.1 脫硫效率高，一般不低于90，最高可以達到99。       2.2.2 脫硫劑利用率高，達90以上。C

6、a/S比低，只有1.011.05，國內現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設計，不僅解決了脫硫塔內的堵塞、腐蝕問題，而且改善了氣液傳質條件，從而提高了塔內脫硫效率，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 噴淋空塔內煙氣入口采用向下斜切式入口，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傳熱。   

7、60;  2.2.5 采用計算機模擬設計，優(yōu)化脫硫塔及塔內構件如噴嘴等的布置，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。       2.2.6 根據煙氣含硫量，采用不同層數（24層）的漿液噴淋層，確保取得最佳的脫硫效果。       2.2.7 塔內設置氧化空氣分布系統，采用塔內強制氧化，氧化效果好。       2.2.8 噴淋層采用交叉聯箱布置，使噴淋管道布置更合理，降低了吸收塔高度。

8、       2.2.9 采用機械攪拌。       2.2.10得到良好的處理，其中廢渣變成了優(yōu)質石膏，完全可以取代高品位的天然石膏。采用回用技術，可以達到零排放。       2.2.11 穩(wěn)定性高，適應性強，可靠性99以上。       2.2.12 應用多、運行經驗豐富。       3 干法RCFB脫硫工藝脫硫技術流程特點        

9、干法有LIFAC（爐內噴鈣尾部增濕活化）、CFB（循環(huán)流化床） 等工藝，在國家有關部門的技術指南、火電廠設計規(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（LURGI）公司開發(fā)，目前已達到工業(yè)應用的CFB法工藝有三種：LURGI公司的CFB、德國WULFF公司的RCFB（內回流式煙氣循環(huán)流化床） 、丹麥FLS公司的GSA（氣體懸浮吸收），國內分別由龍凈環(huán)保、凱迪電力、龍源環(huán)保等公司引進，目前多在中小機組上運用，其中只有WULFF公司的RCFB技術向300MW機組上推廣，所以本文中作比較的干法僅指RCFB。       3.1 RCFB的發(fā)展

10、歷史       循環(huán)流化床(CFB)的發(fā)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用，煙氣流量為15,000m3/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。在此基礎上，各公司分別又開發(fā)出了上述新一代CFB脫硫工藝（第三代）。       3.2 RCFB脫硫工藝流程  

11、0;    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7090。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過再循環(huán)系統大部分返回到吸收塔。       RCFB的控制系統主要通過三個部分實現:       

12、1. 根據反應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. 反應器出口處的煙氣溫度直接控制反應器底部的噴水量，使煙溫控制在7090范圍內。噴水量的調節(jié)方法一般采用回流調節(jié)噴嘴，通過調節(jié)回流水壓來調節(jié)噴水量；       3在運行中調節(jié)床內的固/氣比。其調節(jié)方法是通過調節(jié)分離器和下所收集的飛灰排灰量，以控制送回反應器的再循環(huán)干灰量，從而保證床內必需的固/氣比。       3.3 RCFB脫硫技術的主要技術特點及指標    &

13、#160;  3.3.1 耗電量在機組容量的0.51.0。脫硫率80時，為0.6左右；脫硫效率大于90時，塔內物料量增加引起系統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，在塔內加裝了紊流裝置。      3.3.3 脫硫率90，Ca/S為1.21.5。石灰活性必須高且穩(wěn)定，達到T60標準（軟緞石灰，四分鐘內水溫上升60）。       3.3.4 塔內平均流速4m/s左右。10米左右直徑的流化床內流場比較復雜。   

14、    3.3.5 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。       3.3.6 嚴格控制床溫。床溫偏低時設備有腐蝕，偏高時脫硫效率及脫硫劑利用率下降。       3.3.7 塔內的水分要迅速蒸發(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，不增加任何設備，僅增加脫硫劑和噴水量。       3.

15、3.9 不另設煙氣旁路，當FGD停運時，脫硫塔直接作為煙氣旁路使用。       3.3.10 在中小電站或工業(yè)鍋爐上應用較多，300MW機組上國內外僅應用了1套并只有短期運行的經驗。       3.3.11 RCFB脫硫渣的利用       RCFB煙氣脫硫技術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，若要有效利用，必須做個案研究。       不包括前的灰，CaSO3?1/2H2O含

16、量占50±10，根據德國WULFF公司提供的部分個案研究實例，是可以應用的。國內的南京下關電廠對LIFAC技術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比較        4.1 工藝技術比較       4.1.1 在300MW以上機組FGD上的應用       干法RCFB：國外從小機組放大到300MW機組僅有1臺，國內還沒

17、有300MW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。       從國內引進FGD的經驗來看，各個電廠都有一定的實際情況，設計時也必須滿足各個電廠的特定情況。據報道，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，經大量長時間調試整改后，有的仍達不到設計要求，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

18、題，曾造成了電廠停運，但粉塵泄漏較嚴重；控制系統還不能穩(wěn)定監(jiān)測和調控脫硫裝置的運行。       石灰石-石膏濕法：已很成熟，國外有各種條件下機組上的運行經驗，國內雖然運行實例不多，但國內公司引進的均為國外先進可靠的技術。其市場占有率占電站脫硫裝機總容量的85以上，應用單機容量已達1000MW。國家相關職能部門在組織國內專家充分調研的基礎上，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。在火電廠設計技術規(guī)程中，也作了同樣的規(guī)定。       現在大部分設備均可以實

19、現國產化，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 ：據國內各大研究單位的報告及國外的部分應用實例，CFB適用于中、低硫煤。對高硫煤，較難達到環(huán)保要求，且投資與運行費用將大幅上升。RCFB是否適應高硫煤的大機組，需進一步論證。       石灰石-石膏濕法：不限。       4.1.3 Ca/S比       干法RCFB ：

20、脫硫率90時為1.31.5。氧化鈣純度要求90，并要有非常高的活性（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品石膏的質量。       4.1.4 脫硫效率       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。      &

21、#160;95的脫硫率對干法技術來講，已達到高限（國外為90），當環(huán)保要求進一步提高時，改造較困難。       煙氣含硫量波動時，因為有大循環(huán)灰量，難以靈敏調整控制，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，易于調整控制，脫硫效率較穩(wěn)定。       4.1.5 耗電量       干法RCFB ：機組容量的

22、0.51.0，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1.01.5。       4.1.6 對ESP（電除塵器）的影響       干法RCFB ：初始設計時ESP2負荷很高，進口濃度800g/Nm3（遠高于電廠正常電除塵器進口的2030g/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，其出口含塵濃度能否達標值得考慮。環(huán)保要求還將進一步

23、提高，在即將實行的火電廠污染物排放標準（征求意見稿）中，火電廠最高允許煙塵排放濃度為50mg/Nm3。       當煙氣含硫量變化時，為保證脫硫率，或滿足環(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，在中小機組的運行中是普遍存在的問題。       石灰石-石膏濕法：沒有后ESP，無影響。經脫硫塔洗滌后，煙塵總量減少5080左右，FGD出口煙塵濃度小于50mg/Nm3。  

24、0;    4.1.7 對機組的影響       干法RCFB ：因故障停電等原因使CFB停運，會導致塔內固態(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，有旁路，故無影響。       4.1.8 對機組負荷的適應性       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。

25、60;      石灰石-石膏濕法：較好。       4.1.9 水       干法RCFB ：石灰消化一般需熱水，且水質要求高；無排放。       石灰石-石膏濕法：耗水量相對稍多一點，但水質要求不高，可用水源水；僅有少量排放。       4.1.10 吸收劑制備       干法RCFB ：需大批量外購符合要求的T60標準的石灰粉，以目前投運電廠的運行情況

26、來看，石灰消化存在諸多問題，如果滿足要求的消石灰Ca(OH)2將增加業(yè)主成本。最大問題是一般較難購買到品質穩(wěn)定的高活性（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，但相應增加了成本。       4.1.11 排煙溫度       干法RCFB ：脫硫率80左右時為7090，脫硫率提高到95后要降5570。  &#

27、160;    石灰石-石膏濕法： GGH出口一般為大于80。       4.1.12 副產品輸送利用       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，而且還將是很長一段過程?；乙桩a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。       4.1.13 占地面積       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。       4.2 經濟比較