火電廠煙氣脫硫技術的研究

1、火電廠煙氣脫硫技術的研究 火電廠煙氣脫硫技術的研究牡丹江第二發(fā)電廠 董佩杰摘要：燃煤的煙氣脫硫技術是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。對燃煤電廠而言，在今后一個相當長的時期內，F(xiàn)GD將是控制SO2排放的主要方法。本文對煙氣脫硫技術進行了較為全面的闡述，并對幾種典型煙氣脫硫裝置在國內的應用情況進行了詳細的介紹，對需要裝設脫硫裝置的燃煤火力發(fā)電廠可以起到一定的指導作用。關鍵詞：煙氣脫硫 FGD 濕法 石灰石-石膏 引言我國的發(fā)電機組以煤電機組為主，約占總裝機容量的75%。據(jù)預測到2010年，我國能源結構中煤炭仍將占三分之二。因此，在相當長的時間內燃煤發(fā)電廠仍將在我國發(fā)電領域占主導地位。隨著我國環(huán)保

2、事業(yè)的不斷發(fā)展和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，國家對二氧化硫排放提出更加嚴格的要求。國家環(huán)?？偩帧医涃Q委、科技部2002年3月19日在京聯(lián)合發(fā)布了燃煤二氧化硫排放污染防治技術政策，該技術政策的總原則是：推行合理使用能源、提高煤炭質量、高效低污染燃燒以及末端治理相結合的綜合防治措施，根據(jù)技術的經濟可行性，逐步嚴格二氧化硫排放污染控制要求，促進燃煤設施采取有效措施減少二氧化硫的排放。因此，為了滿足日益嚴格的環(huán)保要求，使我國經濟和社會能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，以燃煤火力發(fā)電為主的中國必須發(fā)展符合國情的潔凈煤技術。潔凈煤技術按其生產和利用的過程分類，大致可分為三類：第一類是在燃燒前的煤炭加工和轉化技術。主要是采用物

3、理、化學或生物方法將煤中灰份及二氧化硫等污染物脫除，包括煤炭的洗選和加工轉化技術，如選煤、煤氣化、液化和水煤漿技術；第二類是煤炭燃燒技術。主要是潔凈煤發(fā)電技術，是指燃燒與脫硫同時進行，目前國家確定的主要是循環(huán)流化床燃燒技術、增壓流化床燃燒、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、超臨界機組加脫硫脫硝裝置。第三類是燃燒后的煙氣脫硫技術。又可分為濕法、半干法、干法3大類，主要有濕式石灰石/石膏法、爐內噴鈣法、噴霧干燥法、電子束法、氨法、海水脫硫等多種。燃燒前脫硫由于投資大，且占用較大場地，在已建電廠或新建電廠時都是難以接受的，該工作應在煤炭供應部門解決。燃燒中脫硫對中、小型新建電廠是較好的方案，在老廠改造中是不容易實

4、現(xiàn)的。現(xiàn)將重點放在煙氣脫硫技術的介紹上。 1 濕法煙氣脫硫技術 1.1 石灰/石灰石法這種技術在70年代因其投資大、運行費用高和腐蝕、結垢、堵塞與磨損等問題而影響了其在火電廠中的應用，為了解決這些問題，各設備制造廠商采用了各種不同的方法，開發(fā)出第二代、第三代石灰/石灰石脫硫工藝系統(tǒng)。經過多年的實踐和改進，工作性能和可靠性大為提高，投資與運行費用顯著減少。突出的優(yōu)點是：a）脫硫效率高（有的裝置Ca/S=1時，脫硫效率大于90%）；b）吸收劑的資源豐富，成本低廉，廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收，利用率高大于90%；c）設備運轉率高（可達90%以上）。目前從設計上綜合考慮采取了加強反應控制，強制

5、氧化和加入氧化劑，從而減少吸收塔和附屬設備體積、降低電耗，減小基建投資和運行費用；選用耐腐蝕材料，提高吸收塔及出口煙道、擋板、除霧裝置等處的使用壽命；提高氣液傳質效率，建造大尺寸的吸收塔等措施，使此項技術有了進一步改進和提高。目前，石灰/石灰石法是世界上應用最多的一種FGD工藝，對高硫煤，脫硫率可在90%以上，對低硫煤，脫硫率可在95%以上。石灰或石灰石法主要的化學反應機理為： 石灰法：SO2CaO1/2H2O CaSO3.1/2H2O 石灰石法：SO2CaCO31/2H2O CaSO3.12H2OCO2 1.2 雙堿法雙堿法通常采用鈉化合物（NaOH、Na2CO3、Na2SO3等）溶液吸收S

6、02，生成鈉鹽，其溶液再與石灰（CaCO3或Ca(OH)2）反應，生成亞硫酸鈣或硫酸鈣沉淀。再生后的鈉化合物返回洗滌設備作為吸附劑使用。此方法可防止鈣鹽結垢、堵塞的問題，脫硫效率可達90%以上。但其工藝流程復雜，投資較大，而且在吸收過程中生成的Na2S04不易去除，吸收液的再生也較困難。 1.3 亞硫酸鈉循環(huán)吸收法以亞硫酸鈉溶液噴淋后吸收S02產生NaHSO3，NaHSO3通過熱分解使其釋放S02氣體（可回收）還原為亞硫酸鈉。此法脫硫效率較高，一般在90%以上，并可回收副產品CaS，液體S02、硫酸；但工藝流程較復雜，投資高，運行費用也高。 1.4 純海水法煙氣脫硫工藝（NSW）純海水法煙氣脫

7、硫工藝（以下簡稱NSW）是利用天然海水的堿度中和煙氣中的酸性氣體二氧化硫。采用NSW煙氣脫硫工藝后，原本排往大氣危害陸生生態(tài)環(huán)境的二氧化硫，被轉化為硫酸鹽直接送入大海。NSW工藝無需任何人工化學添加劑，其排水符合國家制定的海洋環(huán)境水質標準，并且沒有其它脫硫工藝不可避免的廢棄物排放和處置等問題，因而在沿?；鹆Πl(fā)電廠，包括冶金、化工、造紙等行業(yè)都有廣泛的應用市場。該工藝由武漢晶源環(huán)境工程有限公司研發(fā)成功，近年來，已在深圳西部電廠（1×30萬千瓦機組）、漳州后石電廠（6×60萬千瓦機組）脫硫工程投入運行，建成投運的火電廠煙氣脫硫工程已充分體現(xiàn)了NSW工藝的優(yōu)越性：脫硫效益高于90

8、%，造價和運行成本僅為傳統(tǒng)濕式脫硫工藝的三分之一。 1.5 NADS氨-肥法與現(xiàn)有同類氨法相比，NADS氨-肥法具有2個突出的優(yōu)點：a）在確保較高的SO2吸收（脫出）效率之同時，吸收塔出口煙氣的NH3質量濃度低，小于10mg/L，氨損耗小。b）NADS技術開發(fā)了一個高效率的SO2吸收塔，其氣/液比大，是其他技術的30100倍，因此，吸收液循環(huán)量很小，能耗低，解決了大型脫硫循環(huán)泵的技術難題。對于一個200MW機組，石灰石-石膏法和傳統(tǒng)氨法的吸收液循環(huán)量在100000 m3/h以上，NADS僅為100150m3/h。 NADS氨-肥法在工藝上的主要創(chuàng)新是，不僅可生產硫酸銨，還生產磷酸銨和硝酸銨，同

9、時聯(lián)產高濃度（98.3%）硫酸。結合不同條件，生產不同化肥，靈活性較大，因此，稱為氨-肥法。 1.6 旋流板塔脫硫除塵工藝 旋流板塔脫硫除塵設備是在獲得國家發(fā)明獎的旋流板塔技術的基礎上開發(fā)成功的，現(xiàn)已應用于浙江嘉興錦江熱電有限公司2臺130t/h鍋爐，是目前國內自行設計施工的最大的脫硫示范工程。該項目已通過浙江省科委組織的成果鑒定（浙科鑒字99第015號），其綜合指標達到國內領先水平。該脫硫技術利用旋流塔板高效低阻的傳質特性，結合國際上最成熟的濕法脫硫工藝，大大提高了脫硫效率。工作時，廢氣切向從塔底部進入，在旋流塔板的作用下與脫硫液進行充分的接觸反應，凈化煙氣經副塔除霧和再加熱后，由引風機引出

10、排空；脫硫液經循環(huán)池沉淀再生后重復使用；整個系統(tǒng)由二氧化硫、PH傳感器在線監(jiān)測、反饋控制裝置等組成。 技術原理：旋流板塔為圓柱塔體，塔內裝有旋流塔板。工作時，煙氣由塔底向上流動，由于切向進塔，尤其是塔板葉片的導向作用而使煙氣旋轉上升，使在塔板上將逐板下流的液體噴成霧滴，使氣液間有很大的接觸面積；液滴被氣流帶動旋轉，產生的離心力強化氣液間的接觸，最后甩到塔壁上沿壁下流，經過溢流裝置到下一層塔板上，再次被氣流霧化而進行氣液接觸。如上所述，液體在與氣體充分接觸后又能有效的分離避免霧沫夾帶，其氣液負荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液層薄，開孔率大而使壓降較低，比常用塔板達到同樣效果時的壓降約低一半。

11、因此，綜合性能優(yōu)于常用塔板。 由于塔內提供了良好的氣液接觸條件，氣體中的SO2被堿性液體吸收（脫硫）的效果好；旋流板塔同時具有很好的除塵性能，氣體中的塵粒在旋流塔板上被水霧粘附而除去，此外，塵粒及霧滴受離心力甩到塔壁后，亦使之被粘附而除去，從而使氣流帶出塔的塵粒和霧滴很少。 1.7 簡易濕法煙氣脫硫技術 1）所謂“簡易”主要表現(xiàn)在以下幾個方面： a）降低了脫硫劑石灰石品質的要求(包括純度和粉粒的粒度)，以擴大原料來源(采用廠址附近石灰石礦的石灰石)和降低制粉成本； b）簡易FGD造價約為常規(guī)濕法FGD造價的50%(常規(guī)1×300MW級約4.8億元，簡易1× 300MW級約2

12、.4億元)，但脫硫效率要降低約10%15%； c）提高煙氣平流塔內流速，縮短煙氣在塔內停留時間，減少裝置體積，以降低造價； d）采用水平臥式吸收塔，使塔體一段相當于稍為放大的煙道，可節(jié)省采用豎塔時的上下連接煙道； e）省略煙氣熱交換器。 2）簡易濕法FGD的流程 a）煙氣系統(tǒng)從鍋爐煙道分流出的部分煙氣，經脫硫風機升壓后進人吸收塔，再經尾部的除霧器去濕后從煙囪排出。 b）吸收與氧化系統(tǒng)這是FGD的主體。在吸收塔內同時進行煙氣冷卻、除塵和脫硫工藝處理。進入吸收塔的煙氣，經過三段由臥式布置的噴嘴沿順流與逆流歷噴出霧狀的石灰石漿吸收劑的循環(huán)漿液，進行高效的氣液接觸，除去姻氣中S02(呈吸收反應)。由氧

13、化風機供給空氣，通過攪拌機，使溶于漿液中的氧與S02進行氧化反應生成石膏。 c）副產品處理系統(tǒng)在吸收塔內已吸收的S02漿液，經泵送往水力旋流器濃縮成40%濃度后存于石膏漿池中，再經脫水后成為粉狀石膏入庫，等待銷售。 d）石灰石制備系統(tǒng)來料為50mm以下的塊狀石灰石，經粉碎機粉碎成粒徑小于6mm，再經球磨機磨成石灰石粉，又經選粉機分離成100目篩余5%以下的細粉，通過輸送機儲于粉倉。 e）液、供液系統(tǒng)由石灰石粉倉取出的石灰石細粉與水混合制成30%濃度的漿液存于石灰石漿池，根據(jù)需要再供給吸收劑循環(huán)罐。 f）供、排水系統(tǒng)排水量約80m3/h。 2 半干法煙氣脫硫技術以噴霧干燥法為代表，其脫硫過程如下

14、：其主要設備為噴霧干燥吸收塔，脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑，石灰經消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔內的霧化裝置，在吸收塔內，被霧化成細小液滴的石灰漿乳經霧化器噴射出來，使與煙氣中的S02相化合，同時利用煙氣本身的溫度，使石灰漿吸收劑帶來的水份開始蒸發(fā)，煙氣溫度隨之降低，最后生成干粉狀的CaS03與CaS04及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒形式隨煙氣帶出吸收塔，進入除塵器被收集下來。其脫硫效率可達85%左右，其投資及運行費用均較濕法為低。由于煙氣中的SO2與石灰漿反應的時間需用1020秒，而煙氣流速一般為3m/s，所以吸收塔體積較大才行。 3 干法煙氣脫硫技術該工藝用于電廠煙氣脫硫

15、始于80年代初，與常規(guī)的濕式洗滌工藝相比有以下優(yōu)點：投資費用較低；脫硫產物呈干態(tài)，并和飛灰相混；無需裝設除霧器及再熱器；設備不易腐蝕，不易發(fā)生結垢及堵塞。其缺點是：吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝；用于高硫煤時經濟性差；飛灰與脫硫產物相混可能影響綜合利用；對干燥過程控制要求很高。 3.1 傳統(tǒng)的干法是在煙氣中噴入堿性吸收劑一般為CaO或Ca(OH)2，使其與煙氣中的S02發(fā)生化學反應，生成CaS03或CaS04，從而達到脫硫的目的。 3.2 噴霧干式煙氣脫硫工藝噴霧干式煙氣脫硫(簡稱干法FGD)，最先由美國JOY公司和丹麥Niro Atomier公司共同開發(fā)的脫硫工藝，70年代中期得到發(fā)展，

16、并在電力工業(yè)迅速推廣應用。該工藝用霧化的石灰漿液在噴霧干燥塔中與煙氣接觸，石灰漿液與SO2反應后生成一種干燥的固體反應物，最后連同飛灰一起被除塵器收集。我國曾在四川省白馬電廠進行了旋轉噴霧干法煙氣脫硫的中間試驗，取得了一些經驗，為在200300MW機組上采用旋轉噴霧干法煙氣脫硫優(yōu)化參數(shù)的設計提供了依據(jù)。 3.3 粉煤灰干式煙氣脫硫技術日本從1985年起，研究利用粉煤灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術，到1988年底完成工業(yè)實用化試驗，1991年初投運了首臺粉煤灰干式脫硫設備，處理煙氣量644000Nm3/h。其特點：脫硫率高達60%以上，性能穩(wěn)定，達到了一般濕式法脫硫性能水平；脫硫劑成本低；用水量

17、少，無需排水處理和排煙再加熱，設備總費用比濕式法脫硫低1/4；煤灰脫硫劑可以復用；沒有漿料，維護容易，設備系統(tǒng)簡單可靠。 3.3 荷電干式吸收劑噴射脫硫方法(CDSI) 這種方法是傳統(tǒng)的干式吸收劑煙道噴射脫硫技術的一種改進，吸收劑仍然采用CaO或Ca(OH)2，不同的是在鍋爐出口煙道內(除塵器前)的適當位置噴人攜帶有靜電荷的干吸收劑（一般為熟石灰Ca(OH)2）。 3.4 電子束法（EBA法）這是一種不產生二次污染并能實現(xiàn)資源綜合利用的脫硫技術，主要特征為：能同時脫硫、脫硝，脫除率分別可達90%和80%以上。影響脫硫、脫硝的主要原因是輔照劑量和煙氣濕度；處理過程為干法，不產生需進一步處理的廢水

18、、廢渣；副產品硫銨、硝銨可作為化肥使用（注：對此觀點有不同意見，因硫銨會造成不可恢復的土地板結）；流程簡單、運行可靠、操作方便、無堵塞、腐蝕和泄漏等問題，對負荷變化的適應能力較強；處理后的煙氣一般無需再加熱，可直接經煙囪排放；占地面積約為常規(guī)方法的1/21/3，投資及運行費用均低于常規(guī)方法；脫硝時不必使用價格昂貴的脫硝催化劑。本工藝由煙氣冷卻、氨添加、電子束照射反應和副產品收集處理等部分組成，主要設備有：冷卻塔冷卻水噴射式完全蒸發(fā)型；反應器臥式側面3級照射方式；電子束發(fā)生器800kV（36kV）×2臺；副產品回收裝置干式電除塵器；副產品處理裝置鋼管干燥加回轉式冷卻器。該項技術最早由日

19、本荏原（EBARA）制作所提出，并與日本原子能研究所共同進行研究成功。于80年代在美國建成中試裝置進行試驗?，F(xiàn)己在日本、美國、法國、俄羅斯等國建立了20余套示范工程，我國成都熱電廠所建的200MW機組上抽取300000Nm3/h（相當于100MW）電束法脫硫裝置己于1998年投運。 3.5 電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術（CAEBP技術） 由中國工程物理研究院開發(fā)的電子束輻照煙氣脫硫脫硝工業(yè)化技術（簡稱CAEBP技術），充分挖掘電子束輻照煙氣脫硫脫硝技術的潛力，結合中國具體國情，形成了投資省、運行費用低、運行維護簡便、可靠性高等獨有的特點，居國際先進水平。工藝原理簡介：CAEBP技術是利用高能電子

20、束（800KeV1MeV）輻照煙氣，將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉化成硫酸銨和硝酸銨的一種煙氣脫硫脫硝技術。該技術的工業(yè)裝置一般采用煙氣降溫增濕、加氨、電子束輻照和副產物收集的工藝流程。除塵凈化后的煙氣通過冷卻塔調節(jié)煙氣的溫度和濕度（降低溫度、增加含水量），然后流經反應器。在反應器中，煙氣被電子束輻照產生多種活性基團，這些活性基團氧化煙氣中的SO2和NOX，形成相應的酸。它們同在反應器煙氣上游噴入的氨反應，生成硫酸氨和硝酸氨微粒。副產物收集裝置收集產生的硫酸氨和硝酸氨微粒，可作為農用肥料和工業(yè)原料使用。同常規(guī)的濕法脫硫相比，CAEBP技術的一次性投資約低30%，運行費用約低20%。CAEBP技

21、術能脫除煙氣中95%以上的二氧化硫和80%以上的氮氧化物，可廣泛應用于燃煤電站、化工、冶金、建材等行業(yè)的企業(yè)，凈化這些企業(yè)產生的含二氧化硫和氮氧化物污染物的煙氣。 3.6 脈沖電暈放電等離子體煙氣脫硫脫硝技術（PPCP法） 脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝是八十年代發(fā)展起來的新技術，它利用高電壓(10kV)窄脈沖(1s）電暈放電過程中產生的等離子體處理煙氣。該方法可在一個干式過程中同時脫硫脫硝除塵，副產物是硫酸銨、硝酸銨，可作為復合肥料的原材料被利用，在設備投資和運行費用方面也具有較大優(yōu)勢，可廣泛應用于燃煤電廠、化工、冶金、建材等行業(yè)。是目前最具應用前景的煙氣治理技術之一。 工藝原理簡介：脈沖電源產生

22、的高電壓脈沖加在反應器電極上，在反應器電極之間產生強電場，在強電場作用下，部分煙氣分子電離，電離出的電子在強電場的加速下獲得能量，成為高能電子(520eV)，高能電子則可以激活、裂解、電離其他煙氣分子，產生OH、O、HO2等多種活性粒子和自由基。在反應器里，煙氣中的SO2、NO被活性粒子和自由基氧化為高階氧化物SO3、NO2，與煙氣中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其它中和物注入情況下生成（NH4）2SO4/NH4NO3的氣溶膠，再由收塵器收集。脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝反應器的電場本身同時具有除塵功能。 目前，中物院環(huán)保中心同國內有關單位合作，正在建設煙氣處理量為12000

23、Nm3/h的工業(yè)中試裝置。該裝置是世界上在建的煙氣處理量最大的同類裝置，它的建成將標志著我國脈沖電暈煙氣脫硫脫硝技術研究居世界領先水平。 3.7 等離子體煙氣脫硫脫硝技術等離子體煙氣脫硫脫硝工業(yè)試驗裝置，由12000 Nm3/h煙氣處理量的電子束輔照煙氣脫硫脫硝工業(yè)化試驗裝置和脈沖電暈脫硫脫硝工業(yè)試驗裝置組成，二者共用煙氣參數(shù)調節(jié)和副產物收集裝置。該裝置是我國自行設計和建造的第一套工業(yè)化試驗裝置。該裝置由煙氣調節(jié)系統(tǒng)、氨投加裝置、副產物收集裝置、測量控制系統(tǒng)、脈沖電暈放電處理系統(tǒng)等6個主要部分組成。來自電廠水膜除塵器前和水膜除塵器后的煙氣經冷卻塔降溫增濕后，被送至反應器中處理，同時噴入氨。處理

24、后的煙氣被輸送至副產物收集裝置，其中的硫酸銨和硝酸銨被收集，處理后的煙氣則由煙囪排出。 3.8 流態(tài)化吸收法煙氣脫硫脫硝除塵技術流態(tài)化吸收法煙氣脫硫脫硝除塵技術，是在充分吸取國外先進脫硫除塵技術的基礎上，根據(jù)我國國情開發(fā)出的一種效率高、投資省、運行費用低的新型脫硫脫硝除塵技術，它能夠同時去除煙氣中的硫氧化物、氮氧化物和粉塵顆粒，同時還能夠吸收HCl、HF等酸性氣體，可用于中小型工業(yè)鍋爐和電站鍋爐煙氣的脫硫除塵或同時脫硫脫硝，本技術已在江蘇省張家港市某廠煙氣量為4000Nm3/h的燃煤鍋爐上得到應用，具有廣闊的發(fā)展前景。技術原理：將煙氣噴射到石灰石漿液中，同時鼓入氧化空氣，使脫硫產物變成穩(wěn)定的硫

25、酸鈣。煙氣中的SO2先溶于H2O形成亞硫酸，然后再電離、氧化變成SO42-。石灰溶于水后變成Ca(OH)2，電離后產生Ca2+，最后Ca2+與SO42-結合產生CaSO4× 2H2O的沉淀物。工藝流程：向鍋爐尾部煙氣噴入霧化水滴，使煙氣降溫，同時顆粒長大，然后將煙氣噴射進入石灰石漿液中，在液層上部形成一流態(tài)化鼓泡層，在此區(qū)域內實現(xiàn)脫硫脫硝除塵。脫硫脫硝除塵后的煙氣通過高效低阻慣性分離器除去泡沫后經引風機由煙囪排出。反應塔下部通入空氣使脫硫反應產物CaSO3完全氧化成穩(wěn)定的CaSO4。反應塔和配漿池內設有攪拌器。石灰與水在配漿池內調成均勻的漿液后由漿液泵送至泡沫層或流化層。漿液中加入脫

26、硫脫硝添加劑。從反應塔排出的漿液經沉降池沉降后，清液送入配漿池循環(huán)使用，廢渣可作水泥摻和料、筑路材料和建材。技術水平：本項技術2000年3月通過江蘇省環(huán)保局組織的鑒定，鑒定結論為整體技術國內領先，其中同時脫硫脫硝技術處于國際領先水平。主要技術指標如下：脫硫率 8090%，脫硝率> 80% 除塵效率 9598%，林格曼黑度<1級系統(tǒng)阻力 100180mmH2O 3.9 NID法這是90年代中期由ABB公司開發(fā)成功的一種投資較低而方便可行的煙氣脫硫方法，它是在旋轉噴霧半干法脫硫技術基礎上發(fā)展而來的，非常適合300MW以下機組使用，脫硫效率可達80%以上。 NID的原理是 ：以一定細度的

27、石灰粉(CaO)經消化增濕處理后與大倍率的循環(huán)灰混合直接噴入反應器，在反應器中與煙氣二氧化硫反應生成固態(tài)的亞硫酸鈣及少量硫酸鈣，再經除塵器除塵，達到煙氣脫硫目的。其化學反應式如下： CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2+SO2=CaSO3.1/2H2O+1/2H2O +CaSO4.2H2O NID工藝流程圖見圖1。 圖1 NID工藝流程圖 一定細度的粉狀石灰粉(CaO2)從石灰粉倉中通過給料機定量喂入消化增濕器。在消化增濕器中石灰粉被消化生成熟料Ca(OH)2，然后在混合增濕器中與來自除塵器下灰斗的循環(huán)灰充分混合，并增濕至一定濕度，以增強脫硫劑的化學活性，提高脫硫速度和效率。經混合增

28、濕的脫硫劑利用流態(tài)化風機直接打入反應器(脫硫塔)。脫硫劑在反應器中表面水份迅速蒸發(fā)，煙氣濕度增加，而脫硫劑仍處干燥狀態(tài)，具有非常好的流動性，可以迅速充滿整個反應器空間，充分地與煙氣中的SO2混合并反應。同時由于煙氣濕度增加、溫度降至75左右，又非常有利于Ca(OH)2與SO2的化學反應，因此可以在更短的時間內脫除煙氣中的二氧化硫。從除塵器中分離出來的灰中，仍有一部分Ca(OH)2未曾參與反應，大部份仍返回混合器中，只有小部份的灰通過輸灰系統(tǒng)輸送至脫硫灰?guī)臁?3.10 循環(huán)流化床煙氣脫硫（CFBFGD）技術東南大學熱能工程研究所國家實用新型專利（專利號：95240758.2）循環(huán)流化床煙氣脫硫（

29、CFBFGD）技術，是一種經濟高效的脫硫技術，不僅適用于大型燃煤鍋爐，而且也可用于中小鍋爐，適合我國國情。這種工藝的創(chuàng)新之處在于，它以循環(huán)流化床原理為基礎，使吸收劑在反應器內多次再循環(huán)，延長了吸收劑與煙氣的接觸時間，從而大大提高了吸收劑的利用率。它不但具有一般干法脫硫工藝的許多優(yōu)點，如流程簡單、占地少、投資低以及副產品可以綜合利用等，而且能在鈣硫比很低（Ca/S=1.11.2）的情況下達到與濕法脫硫工藝相當?shù)拿摿蛐?，?5%左右。CFBFGD技術目前已在國外發(fā)展的非常成功。如在德國Borken電廠100MW電站鍋爐上（煙氣量為620000m3/h）已經有了多年的穩(wěn)定運行時間和經驗，并在許多中

30、小鍋爐上得到應用。 3.11 鍋爐爐內旋渦噴鈣尾部增濕活化脫硫技術爐內噴鈣是將石灰石細粉通過氣力輸送方式噴入爐膛合適溫度區(qū)，使碳酸鈣受熱分解成氧化鈣，并與煙氣中的二氧化硫發(fā)生硫化反應，最終生成硫酸鈣，達到固硫的目的。為了提高爐內脫硫效率，東南大學熱能工程研究所將旋渦二次風技術用于爐內噴鈣過程，自主開發(fā)出一種爐內旋渦噴鈣尾部增濕活化的脫硫技術。爐膛內形成的旋轉流場使噴入的石灰石粉在爐膛內均勻分布，并延長顆粒在爐內的停留時間，增加與二氧化硫接觸反應的機會。爐內脫硫效率可達3040%。在尾部受熱面后設置活化反應器，向活化器內噴入霧化水滴，使煙氣中未被利用的脫硫劑氧化鈣顆粒與水滴相碰撞生成漿滴，與二氧

31、化硫氣體發(fā)生離子液相反應，大大提高硫化反應速度。未與顆粒碰撞的水滴在煙氣中蒸發(fā)，增加了煙氣的濕度，也能提高脫硫效率和鈣利用率。采用旋渦噴射石灰石粉，可使爐內脫硫效率提高到3040%。經過參數(shù)優(yōu)化的活化反應器的脫硫效率可達到70%，全系統(tǒng)的脫硫效率超過80%。該脫硫技術以地產石灰石粉作為脫硫劑，和用石灰等材料作脫硫劑相比成本低廉，在經濟上具有競爭優(yōu)勢。也可利用其它含鈣廢料，如水泥廠窯尾灰、紙漿廠碳酸鈣廢料和電石渣等，則可進一步降低脫硫成本。該技術不僅適用于面廣量大的工業(yè)鍋爐，而且適用于電站鍋爐；不僅適用于采用干法除塵的鍋爐，而且更適用于采用濕法除塵的鍋爐，該類鍋爐不需配置活化器，可進一步降低成本

32、。東南大學熱能工程研究所結合“九·五”國家攻關任務的完成，為兩臺10 t/h的燃煤工業(yè)鍋爐設計、制造和安裝了爐內噴鈣脫硫裝置，尾部則利用原有的文丘里水膜除塵器作活化器。用南京郊區(qū)石灰石粉作脫硫劑，投運后運行穩(wěn)定可靠、調節(jié)方便。測試結果表明：當燃用含硫0.61%的煤，鈣硫摩爾比為2.74 時排煙SO2濃度僅為69 PPm， 脫硫效率達到7880%。 4 幾種典型煙氣脫硫技術在國內的應用情況 4.1 華能珞璜電廠濕法煙氣脫硫裝置華能重慶珞璜電廠一期工程2×360MW機組全容量濕法煙氣脫硫裝置是我國現(xiàn)已投入商業(yè)化運營的最大容量煙氣脫硫裝置。華能重慶珞璜電廠一期工程2×3

33、60MW機組全容量濕法煙氣脫硫整套裝置由日本三菱公司設計并供貨，1992年投入運行，現(xiàn)二期工程2×360MW機組處理90%煙氣量的濕法煙氣脫硫裝置已經安裝完畢，逐步投入商業(yè)化運行，其設計和主要關鍵技術仍由日本三菱公司提供，但進口設備范圍較一期工程減少了許多。此套脫硫裝置存在的主要問題是，初期投資和占地面積大、系統(tǒng)復雜、耗電耗水量高。珞璜一期FGD投運初期(19931994年)投運率不高，其主要原因是灰漿泵過流件磨損太快，大大出乎預料，對此缺乏認識，進口備件準備不足。在解決此問題后投運率明顯提高。1995年后由于煙溫、含塵量高帶來的腐蝕以及結垢和堵塞問題逐漸顯露出來，這些年來通過設備改

34、造，問題得到相當程度的緩解，但尚沒有徹底解決，特別是那些由設計(包括鍋爐方面) 帶來的問題可能還會困擾FGD，這對于國內將要建FGD的單位是可供借鑒的。 4.2 宜賓發(fā)電總廠豆壩電廠PAFP煙氣脫硫磷銨肥法(PAFP)煙氣脫硫工藝技術是我國自行探索開發(fā)，并完成了建設示范裝置與全部技術準備的一項新工藝技術。80年代初期開始至今已十余年，目前已進入電廠煙氣脫硫工程應用階段。豆壩電廠PAFP脫硫試驗1997年底建成，1998年6月開始調試運行，通過72小時考核驗收運行。在運行過程中技術人員不斷改革探索，在進行5000Nm3/hPAFP煙氣脫硫裝置直接引入電廠煙氣，經2000小時考核運行主要技術指標達

35、到設計要求的基礎上，進行100000Nm3/h煙氣處理設備試驗的施工。當進一步擴大試驗時，對下列問題應進行認真研究： a）PAFP煙氣脫硫工藝中，活性炭和硫酸萃去磷礦粉制肥是相對獨立的兩套系統(tǒng)。制肥是一種較復雜的回收綜合利用方式，只能作為選擇方案之一。由于受原材料（磷礦粉、氨）、二次污染（氟、磷礦粉萃取、廢棄物治理）、場地和人員配置、電力行業(yè)特點等一系列問題制約，選用制肥方案時，要因地制宜和慎重研究。例如氟的產生量較大，如未處理得當，泄漏較多時，將對電廠的安全運行帶來影響。 b）活性炭脫硫工藝擴大應用生產的關鍵是吸收塔床阻力較大。目前，與5000 Nm3/h煙氣處理匹配的吸收塔炭床設計阻力降是

36、980Pa/m，相當于處理149×104 Nm3/h煙氣濕法吸收塔的壓力降。因此，吸收塔的塔型設計和活性炭吸附容量等性能的改進，將是今后實際應用成功與否的關鍵。 c）現(xiàn)有PAFP脫硫工藝中試驗裝置設備經過一段時期運行后，腐蝕較嚴重，在設計研制新設備時，應完善防腐和施工工藝，保證設備運行的可靠性。 4.3 內江發(fā)電總廠發(fā)售電公司5號爐氨法脫硫 內江發(fā)電總廠發(fā)電售電公司5號爐2.5萬千瓦機組氨法脫硫中間試驗，是國家“九·五”重點科技攻關項目火電廠廢氣SO2回收技術的中間試驗課題的子課題。1998年11月動工，1999年4月竣工，5月初投入試運行，6月初進入正常運行考核，現(xiàn)運行正

37、常。 4.4 深圳西部電廠4號機組海水脫硫工程 深圳西部電廠4號機組海水脫硫工程，投入2.5億元，經過近3年建設，于1999年3月上旬通過72小時運行考核，效果良好，現(xiàn)運行正常。該系統(tǒng)的脫硫成本極低，每度電不到半分錢，各項性能指標遠高于設計值，脫硫率高達95%以上，出口煙氣中二氧化硫濃度在10ppm以下，而脫硫海水PH值在6.5以上，符合排水水質標準要求。 4.5 太原第一熱電廠簡易濕法煙氣脫硫裝置的實踐 1992年日本政府制訂了“綠色援助計劃”，在能源和環(huán)境方面開始與中國、東南亞等各國實施環(huán)境保護技術轉讓，進行綜合性的合作。作為該計劃的一個項目，日本電源開發(fā)株式會社受日本通產省的委托與中國原

38、電力工業(yè)部合作，對中國燃用高硫煤電廠設置簡易脫硫裝置并進行驗證試驗，以期推廣。該項目確定在山西太原第一熱電廠12號爐(1025t/h)進行。在鍋爐尾部煙道上設置高速平流簡易濕法FGD裝置。這是針對一些國家的實際情況，以降低脫硫效率為代價換取低成本的簡易性脫硫技術。 1）設計參數(shù) 設計煤種含硫量按2.2%考慮，采用一套FGD裝置，處理煙氣量為60×104Nm3/h(相當于200Mw容量)，S02入口濃度為2000PPm，S02出口濃度為400ppm，脫硫效率為80%，耗水40m3/h。 2）FGD裝置的運行實踐 這套試驗性FGD裝置，通過兩年試運與兩年正式運行，脫硫效率達到設計值，而且

39、副產品石膏有了銷路，因而是成功之舉。誠然在FGD運行中，曾出現(xiàn)一些具體問題，但已經解決。實例如下： a）石灰石制備系統(tǒng)由于1號埋刮板振動而使出力不足，增裝了漏電保護器，解決了球磨機油箱加熱器漏電問題。 b）吸收系統(tǒng)運行初期發(fā)現(xiàn)有的泵進入空氣，致使吸收劑循環(huán)泵和排漿泵出力不足；吸收塔內部漿液噴嘴處集有大量沉積物，經取掉支撐梁后得以解決。此外，在排漿泵出口處增設兩道漿液濾網。 c）加熱與排水系統(tǒng)伴熱蒸汽管需建防凍房屋，以免受凍。排水系統(tǒng)管線改為直排后，暢通無阻。 4.6 雙鴨山第一發(fā)電有限責任公司#4爐除塵脫硫技術改造工程雙鴨山第一發(fā)電有限責任公司#4爐除塵脫硫系統(tǒng)改造工程是國內首家應用濕式除塵脫

40、硫一體化技術進行改造的機組，此系統(tǒng)由國家電站燃燒中心設計，自2001年5月投入運行以來，系統(tǒng)投入率達到90%以上，是一項適合我省燃煤特點且技術指標較高的除塵脫硫一體化技術。濕式除塵脫硫一體化系統(tǒng)中的脫硫技術是基于目前成熟的濕法脫硫技術原理開發(fā)的簡易脫硫技術。該技術以生石灰或熟石灰為脫硫劑，通過消化配制成石灰漿加入除塵的循環(huán)溶液中，在除塵的同時脫除煙氣中的二氧化硫。該系統(tǒng)由脫硫劑的運輸與貯存、脫硫劑消化、脫硫劑輸送等系統(tǒng)組成。濕式除塵脫硫系統(tǒng)主要技術參數(shù)：除塵效率：99.6%；除塵系統(tǒng)出口煙塵濃度低于180mg/Nm3；脫硫效率：70%；煙氣處理量：820000Nm3/h；旁路煙道處理煙量：16

41、0000 Nm3/h；系統(tǒng)阻力：<1200Pa；總耗水量：249.8t/h；捕滴器耗水量：80t/h；文丘里管耗水量：160t/h；一級沉降池排污量：40t/h·套；二級沉降池排污量：30t/h·套；耗電量：600KW；除塵脫硫塔循環(huán)水流量：3200m3/h；沖灰噴嘴循環(huán)水流量：6080t/h；除塵脫硫塔噴嘴壓力：大于1.3×105Pa?，F(xiàn)運行存在主要問題： 1）沉降池內積灰嚴重，吹掃噴嘴易堵； 2）排污泵選型不合理，達不到設計要求； 3）捕滴器內太潮濕，造成補水調節(jié)執(zhí)行器及變送器工作環(huán)境太差，現(xiàn)已損壞一臺； 4）#1、#2、#3脫硫塔漏。 4.7 內江發(fā)電

42、總廠白馬電廠旋轉噴霧半干法煙氣脫硫 1982年四川內江白馬發(fā)電廠安裝了我國第一臺旋轉噴霧煙氣脫硫小型試驗裝置，處理煙氣量為每小時3000標準立方米?！捌呶濉逼陂g，旋轉噴霧半干法煙氣脫硫技術被列為國家重點科技攻關專題。該中試裝置1990年1月建成，1991年1月通過國家鑒定，1991年8月正式移交電廠，并于1992年獲國家科技進步二等獎。工程總投資950萬元。 該裝置自1990年試運至今，基本能與機組同步運行，脫硫率保持在80%85%之間，投運率達到90%左右。此裝置適用于50MW及以下機組。從脫硫設備投運多年的情況看，有以下問題需進一步研究： a）處置脫硫灰渣問題未得到適當解決，影響LSD技術

43、的擴大應用。目前，綜合利用尚無進展，而是利用現(xiàn)有沖灰系統(tǒng)拋棄排放脫硫渣。由于灰渣中含有較高比例的石灰Ca(OH)2及其它污染結垢質，濕排灰時的灰管結垢嚴重；若進行干除灰，運輸及二次污染問題應認真考慮。 b）煙氣在噴霧吸收塔內脫硫過程是多相反應，決定反應進行或脫硫率、Ca/S比的關鍵是氣液反應，即溶有Ca(OH)2的有液（霧）滴在蒸干前與煙氣中的SO2反應，同時還涉及吸收塔內結垢問題。因此，在設計擴大噴霧吸收塔容量時，應重點研究液（霧）滴細度、反應（蒸干）時間、液（霧）滴行程、分布狀態(tài)與脫硫率和Ca/S比間的關系。前階段運行期間出現(xiàn)的吸收塔內結垢、脫硫率變化幅度大及Ca/S比較大等問題值得借鑒。

44、 c）靜電除塵器處于脫硫系統(tǒng)下游，用于除去煙氣中殘留的灰份。經運行考驗，現(xiàn)有電除塵器的陰、陽極和極線結垢嚴重，單靠振打裝置已不能除垢，使二次電流下降，影響除塵效果，風機葉片積灰和振動，需進一步改進。 d）SO2濃度測定儀運行不正常，不能實現(xiàn)在線監(jiān)測，影響自動控制部分投運。 4.8 成都熱電廠電子束脫硫 1995年初，中日合作電子束脫硫示范項目推進委員會成立，擬在中國利用高能電子束輻照煙氣，進行脫硫脫氮處理的試驗。后確定成都電廠為中日合作電子束脫硫工程建設地點。1996年3月25日工程開工，1998年5月28日通過由國家計委、國家電力公司組織的技術鑒定和工程驗收。 本工程總投資9439萬元，單位千瓦建設資金為1050元。自1997年