干濕法脫硫工藝選擇比較

1、干濕法脫硫工藝選擇比較內(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(diǎn)分析了濕法和干法的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，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較1概述煙氣脫硫是電廠控制s2排放的主要技術(shù)手段，目前已到達(dá)工業(yè)應(yīng)用程度的煙氣脫硫技術(shù)有十余種，大致可以分為干法和濕法，但能在300以上大容量機(jī)組使用的成熟脫硫工藝并不多。根據(jù)國內(nèi)目前的實(shí)際應(yīng)用推廣情況，國內(nèi)各大脫硫公司已投運(yùn)的300級機(jī)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)300大容量機(jī)組上全煙氣、高脫硫率還沒有運(yùn)行例如。最近武漢凱迪股份公司正在推廣德國ullf的rfb內(nèi)回流循環(huán)流化床技術(shù)，該技術(shù)在國外2000年曾

2、有1套在300機(jī)組上投運(yùn)，3個月后停運(yùn)，現(xiàn)國內(nèi)有1套剛開始在恒運(yùn)電廠1210機(jī)組上投運(yùn)。另有1套已投運(yùn)的fb脫硫，運(yùn)用于小龍?zhí)?100機(jī)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(jì)進(jìn)展了綜合比較。2石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)流程特點(diǎn)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(jī)組容量約占電站脫硫裝機(jī)總?cè)萘康?5以上，應(yīng)用單機(jī)容量已達(dá)1000。其脫硫副產(chǎn)物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)量以及是否有足夠的堆放場地等因素。濕法工藝技術(shù)比較成熟，適用于任何含硫量的煤種和機(jī)組容量的煙氣脫硫，脫硫效率最高可到

3、達(dá)99。國內(nèi)各家公司分別引進(jìn)了世界上先進(jìn)的幾家大公司的濕法工藝技術(shù)：b巴威、斯坦米勒、kaasaki川崎、三菱、ge、dun，都能根據(jù)電廠的實(shí)際情況設(shè)計(jì)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(xì)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(jī)將20左右的石灰石磨制成吸收漿液。當(dāng)采用石灰吸收劑時，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌諠{液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的s2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)展化學(xué)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(xì)小液滴，經(jīng)氣氣加熱器gg

4、h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(jìn)入fgd，通過升壓風(fēng)機(jī)加壓，經(jīng)ggh降溫至約100后進(jìn)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47，經(jīng)ggh升溫至80后從煙囪排放。該工藝原理簡單，工藝技術(shù)比較成熟，脫硫效率和吸收劑的利用率高，即a/s=1.03時，脫硫效率大于95，可以適應(yīng)各種煤種，適應(yīng)大容量機(jī)組，運(yùn)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(diǎn)及指標(biāo)2.2.1脫硫效率高，一般不低于90，最高可以到達(dá)99。2.2.2脫

5、硫劑利用率高，達(dá)90以上。a/s比低，只有1.011.05，國內(nèi)現(xiàn)正在施行的的幾個工程均不大于1.03。2.2.3吸收塔采用各種先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)，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，從而進(jìn)步了塔內(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(jī)組裝機(jī)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口，煙氣由下自上流動，延長了氣體分布途徑，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。2.2.5采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，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、a/s比、漿液流量等運(yùn)行指標(biāo)，可以保證脫

6、硫塔內(nèi)煙氣流動和漿液噴淋均勻，以最小的消耗獲得最好的脫硫效果。2.2.6根據(jù)煙氣含硫量，采用不同層數(shù)24層的漿液噴淋層，確保獲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(qiáng)迫氧化，氧化效果好。2.2.8噴淋層采用穿插聯(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(jī)械攪拌。2.2.10廢物得到良好的處理，其中廢渣變成了優(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(dá)零排放。2.2.11穩(wěn)定性高，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性99以上。2.2.12應(yīng)用多、運(yùn)行經(jīng)歷豐富。3干法rfb脫硫工藝脫硫技術(shù)流程特點(diǎn)干法有l(wèi)ifa爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化、fb循環(huán)流化床等

7、工藝，在國家有關(guān)部門的技術(shù)指南、火電廠設(shè)計(jì)規(guī)程上均限于在中小機(jī)組或老機(jī)組上施行。fb最早由德國魯奇lurgi公司開發(fā)，目前已到達(dá)工業(yè)應(yīng)用的fb法工藝有三種：lurgi公司的fb、德國ulff公司的rfb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?jiān)喘h(huán)保等公司引進(jìn)，目前多在中小機(jī)組上運(yùn)用，其中只有ulff公司的rfb技術(shù)向300機(jī)組上推廣，所以本文中作比較的干法僅指rfb。3.1rfb的開展歷史循環(huán)流化床(fb)的開展歷史其實(shí)很長。循環(huán)流化床fb煙氣凈化工藝的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究開發(fā)工作開始于1968/1969年，19701972年fb煙氣凈化工藝在德國

8、電解鋁廠獲得應(yīng)用，煙氣流量為15,0003/h。19851987年，首臺fb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40萬3/h相當(dāng)于30萬機(jī)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)出了上述新一代fb脫硫工藝第三代。3.2rfb脫硫工藝流程rfb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(jìn)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(xì)的吸收劑粉末相混合。同時通過rfb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響，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

9、的煙氣進(jìn)入除塵器中，大部分煙氣中的固體顆粒都被別離出來，被別離出來的顆粒經(jīng)過再循環(huán)系統(tǒng)大部分返回到吸收塔。rfb的控制系統(tǒng)主要通過三個部分實(shí)現(xiàn):1.根據(jù)反響器進(jìn)口煙氣流量及煙氣中原始s2濃度控制消石灰粉的給料量；2.反響器出口處的煙氣溫度直接控制反響器底部的噴水量，使煙溫控制在7090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(yùn)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搜集的飛灰排灰量，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。3.3rfb脫硫技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)及指標(biāo)3.3.1耗電量在機(jī)組容量的0.51.0。脫硫率80

10、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(dǎo)流板，在塔內(nèi)加裝了紊流裝置。3.3.3脫硫率90，a/s為1.21.5。石灰活性必須高且穩(wěn)定，到達(dá)t60標(biāo)準(zhǔn)軟緞石灰，四分鐘內(nèi)水溫上升60。3.3.4塔內(nèi)平均流速4/s左右。10米左右直徑的流化床內(nèi)流場比較復(fù)雜。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(yán)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。3.3.7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

11、在煤的含硫量增加或要求進(jìn)步脫硫效率時，不增加任何設(shè)備，僅增加脫硫劑和噴水量。3.3.9不另設(shè)煙氣旁路，當(dāng)fgd停運(yùn)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(yīng)用較多，300機(jī)組上國內(nèi)外僅應(yīng)用了1套并只有短期運(yùn)行的經(jīng)歷。3.3.11rfb脫硫渣的利用rfb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as3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，as31/2h2含量占5010，根據(jù)德國ulff公司提供的部分個案研究實(shí)例，是可以應(yīng)用的。國內(nèi)的南京下關(guān)電廠對lifa技術(shù)的脫硫渣已作了一些個案研究，恒運(yùn)電廠正準(zhǔn)備和凱迪公

12、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rfb比較4.1工藝技術(shù)比較4.1.1在300以上機(jī)組fgd上的應(yīng)用干法rfb：國外從小機(jī)組放大到300機(jī)組僅有1臺，國內(nèi)還沒有300機(jī)組的實(shí)運(yùn)裝置，僅在中小機(jī)組或工業(yè)鍋爐上有實(shí)運(yùn)裝置。從國內(nèi)引進(jìn)fgd的經(jīng)歷來看，各個電廠都有一定的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)時也必須滿足各個電廠的特定情況。據(jù)報(bào)道，幾家引進(jìn)fb的公司在中小機(jī)組的示范裝置上大多碰到了較嚴(yán)重的問題，經(jīng)大量長時間調(diào)試整改后，有的仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，有的甚至需更換重要部件，更為嚴(yán)重的機(jī)組無法按正常出力運(yùn)行。國內(nèi)唯一的一套rfb是廣州恒運(yùn)電廠fgd，從運(yùn)行情況來看，雖然將石灰標(biāo)準(zhǔn)從t60降至t5

13、0左右，消化裝置仍不能正常運(yùn)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(yùn)，但粉塵泄漏較嚴(yán)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(yùn)行。石灰石-石膏濕法：已很成熟，國外有各種條件下機(jī)組上的運(yùn)行經(jīng)歷，國內(nèi)雖然運(yùn)行實(shí)例不多，但國內(nèi)公司引進(jìn)的均為國外先進(jìn)可靠的技術(shù)。其市場占有率占電站脫硫裝機(jī)總?cè)萘康?5以上，應(yīng)用單機(jī)容量已達(dá)1000。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(dǎo)性意見：在新、擴(kuò)、改300機(jī)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(jì)技術(shù)規(guī)程中，也作了同樣的規(guī)定。如今大部分設(shè)備均可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，初始投資大幅降低，備品備件的問題也將得

14、到徹底解決。4.1.2適用煤種干法rfb：據(jù)國內(nèi)各大研究單位的報(bào)告及國外的部分應(yīng)用實(shí)例，fb適用于中、低硫煤。對高硫煤，較難到達(dá)環(huán)保要求，且投資與運(yùn)行費(fèi)用將大幅上升。rfb是否適應(yīng)高硫煤的大機(jī)組，需進(jìn)一步論證。石灰石-石膏濕法：不限。4.1.3a/s比干法rfb：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(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到以上要求時，將影響裝置的脫硫率及正常運(yùn)行。石灰石-石膏濕法：1.011.05，一般為1.03，純度達(dá)不到要求時，最終僅影響脫硫副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量。4.1.4脫硫效率干法rfb：穩(wěn)定運(yùn)行一般在80左右，假設(shè)需要進(jìn)一步進(jìn)步，那么需降低煙氣趨近溫差，增加a/s和噴水

15、量，但會對下游設(shè)備如除塵器、引風(fēng)機(jī)等帶來不利影響。95的脫硫率對干法技術(shù)來講，已到達(dá)高限國外為90，當(dāng)環(huán)保要求進(jìn)一步進(jìn)步時，改造較困難。煙氣含硫量波動時，因?yàn)橛写笱h(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(yùn)行，對環(huán)保要求的適應(yīng)性強(qiáng)。煙氣含硫量變化時，易于調(diào)整控制，脫硫效率較穩(wěn)定。4.1.5耗電量干法rfb：機(jī)組容量的0.51.0，脫硫效率在80左右時，為0.6左右；當(dāng)脫硫效率90時，耗電量上升很快，將到達(dá)1左右。石灰石-石膏濕法：機(jī)組容量的1.01.5。4.1.6對esp電除塵器的影響干法rfb：初始設(shè)計(jì)時esp2負(fù)荷很高，進(jìn)口濃度800g/n3遠(yuǎn)高于

16、電廠正常電除塵器進(jìn)口的2030g/n3，esp2除塵效率將到達(dá)99.9875。隨脫硫率的變化增加a/s，esp2負(fù)荷急劇增加，其出口含塵濃度能否達(dá)標(biāo)值得考慮。環(huán)保要求還將進(jìn)一步進(jìn)步，在即將實(shí)行的?火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?征求意見稿中，火電廠最高允許煙塵排放濃度為50g/n3。當(dāng)煙氣含硫量變化時，為保證脫硫率，或滿足環(huán)保要求的不斷進(jìn)步而進(jìn)步脫硫效率，采取以上降低煙氣趨近溫差，增加噴水量和a/s措施時，將導(dǎo)致esp低溫腐蝕，排灰易粘結(jié)塔壁也易于結(jié)灰，嚴(yán)重時，將影響裝置的正常運(yùn)行，在中小機(jī)組的運(yùn)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(jīng)脫硫塔洗滌后，煙塵總量減少5080左右，fg

17、d出口煙塵濃度小于50g/n3。4.1.7對機(jī)組的影響干法rfb：因故障停電等原因使fb停運(yùn)，會導(dǎo)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(dāng)后esp和回灰系統(tǒng)發(fā)生堵塞進(jìn)展檢修時，機(jī)組將停運(yùn)。石灰石-石膏濕法：因fgd是獨(dú)立系統(tǒng)，有旁路，故無影響。4.1.8對機(jī)組負(fù)荷的適應(yīng)性干法rfb：負(fù)荷的變化會引起煙氣流速的變化，從而影響脫硫反響及裝置的運(yùn)行。石灰石-石膏濕法：較好。4.1.9水干法rfb：石灰消化一般需熱水，且水質(zhì)要求高；無廢水排放。石灰石-石膏濕法：耗水量相對稍多一點(diǎn)，但水質(zhì)要求不高，可用水源水；僅有少量廢水排放。4.1.10吸收劑制備干法rfb：需大批量外購符合要求的t

18、60標(biāo)準(zhǔn)的石灰粉，以目前投運(yùn)電廠的運(yùn)行情況來看，石灰消化存在諸多問題，假設(shè)采購滿足要求的消石灰a(h)2將增加業(yè)主采購本錢。最大問題是一般較難購置到品質(zhì)穩(wěn)定的高活性標(biāo)準(zhǔn)的石灰粉。rfb脫硫效果的保證及裝置的運(yùn)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，石灰石塊料價格廉價，直接購粉那么可大幅度降低投資及耗電量，但相應(yīng)增加了采購本錢。4.1.11排煙溫度干法rfb：脫硫率80左右時為7090，脫硫率進(jìn)步到95后要降5570。石灰石-石膏濕法：ggh出口一般為大于80。4.1.12副產(chǎn)品輸送利用干法rfb：目前僅適宜用于填坑、鋪路，應(yīng)用價值低。用于其他場合的應(yīng)用方

19、法還未研究，而且還將是很長一段過程?；乙桩a(chǎn)生粘結(jié)，既影響輸送，也影響裝置的運(yùn)行。當(dāng)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(shè)適宜的儲運(yùn)設(shè)施，同時也增加一定的運(yùn)輸和儲存本錢。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(yīng)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rfb：在大容量機(jī)組考慮采用1爐1塔時占地較校石灰石-石膏濕法：較大。4.2經(jīng)濟(jì)比較以下以某電廠2300機(jī)組煙氣脫硫裝置為例，脫硫工程建立期按1年計(jì)算，運(yùn)營期按20年計(jì)算，采用總費(fèi)用法對干、濕法方案進(jìn)展經(jīng)濟(jì)比較，總費(fèi)用低的方案較優(yōu)。表一原始數(shù)據(jù)表序號名稱單位干法

20、濕法1靜態(tài)投資萬元16500245002注冊資金比例20203國內(nèi)商業(yè)貸款比例80804國內(nèi)商業(yè)貸款利率(實(shí)際利率)5.765.765國內(nèi)商業(yè)貸款還款年限年15156流動資金短期貸款利率5.315.317基準(zhǔn)收益率778定員人10109年人均工資元/人年250002500010工資以外費(fèi)用元/人年135001350011大修理費(fèi)率1112年運(yùn)行小時數(shù)h5500550013機(jī)組容量2300230014fgd進(jìn)口煙氣量濕n3/h2x11000002x110000015fgd進(jìn)口s2濃度濕g/n32048204816fgd出口煙氣量濕n3/h2x11700002x117000017fgd出口s2濃度濕g/n310010018生石灰耗量(a/s:1.45)t/h8.419生石灰價格元/t35020石灰石耗量(a/s:1.05)t/h/8.821石灰石價格元/t/4522耗電量k4800840023電價元/kh0.250.2524耗水量t/h707825水價元/t0.090.0926污水處理量t/h1027污水處理費(fèi)元/t1028石膏產(chǎn)量t/h1029石膏售價元/t50表二經(jīng)濟(jì)比較成果表金額單位：萬元序號費(fèi)用名稱干法濕法一年運(yùn)行本錢248414401吸收劑161721