循環(huán)流化床法燒結煙氣脫硫 系統(tǒng) 建議書

1、循環(huán)流化床法燒結煙氣脫硫系統(tǒng)項目建議書中國科學院中北國技（北京）科技有限公司目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc218927323 二、燒結煙氣脫硫現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc218927323 h 4 HYPERLINK l _Toc218927324 1、 國外煙氣脫硫現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc218927324 h 4 HYPERLINK l _Toc218927325 2、 國內燒結廠煙氣脫硫現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc218927325 h 6 HYPERLINK l _Toc218927326 三、循環(huán)流化床煙氣脫硫技術特點和工藝 PAGE

2、REF _Toc218927326 h 7 HYPERLINK l _Toc218927327 1、技術特點 PAGEREF _Toc218927327 h 7 HYPERLINK l _Toc218927328 2、 工藝對比 PAGEREF _Toc218927328 h 8 HYPERLINK l _Toc218927329 3、主要技術指標 PAGEREF _Toc218927329 h 12 HYPERLINK l _Toc218927330 4、系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc218927330 h 12 HYPERLINK l _Toc218927331 四、 脫硫控制系統(tǒng)示意

3、圖及功能 PAGEREF _Toc218927331 h 13 HYPERLINK l _Toc218927332 1、 控制系統(tǒng)示意圖 PAGEREF _Toc218927332 h 13 HYPERLINK l _Toc218927333 2、功能簡述 PAGEREF _Toc218927333 h 13 HYPERLINK l _Toc218927334 3、系統(tǒng)技術特點綜述 PAGEREF _Toc218927334 h 14 HYPERLINK l _Toc218927335 五、典型應用案例 PAGEREF _Toc218927335 h 16一、項目背景SO2主要來自燃料的燃燒，

4、燃料中的硫化鐵硫和有機硫，在750溫度下，90%受熱分解并氧化釋放。全世界每年消耗數(shù)百億噸化石燃料，通過燃燒提供電能和熱源，同時將其中的硫分90%轉化為SO2排入大氣。在我國，能源結構中煤占3/4。我國煤產(chǎn)量的4/5用于直接燃燒。根據(jù)環(huán)境年鑒資料，我國2000年SO2排放總量已達到1995萬t，為世界之冠。SO2排放是構成我國酸雨污染的主要因素。以1995年為例，我國酸雨面積覆蓋40%的國土，局部地區(qū)的污染程度相當于發(fā)達國家上世紀五六十年代水平。據(jù)分析測算，全國由此造成的年社會經(jīng)濟損失達950億元，約占GDP的1.6%。一般來說，在人為中排放的SO2總量中，火電廠約占一半，工業(yè)企業(yè)占1/3，其

5、余屬于交通運輸工具移動源和廣泛分散的商用民用爐灶。近10幾年來，由于國家推行清潔生產(chǎn)，加大環(huán)保投入，強化環(huán)境管理的結果，SO2污染勢頭有所遏制，但尚未發(fā)生根本變化。未來10年將是我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展時期，如不采取有效措施，SO2污染可能制約發(fā)展的速度。SO2控制的辦法很多，除了采用無污染或少污染的原燃料和清潔生產(chǎn)工藝外，還有高煙囪擴散稀釋和煙氣脫硫。高煙囪擴散稀釋和煙氣脫硫作為“末端控制”有著不影響前端工業(yè)生產(chǎn)工藝與成本低的特點，所以被廣泛采用。采用高煙囪排放是將含SO2的煙氣通過高煙囪排入高空，利用自然擴散稀釋，使任何地點的SO2落地濃度低于最高允許濃度，但該方法并沒有從根本上解決對大氣環(huán)境

6、的污染。煙氣脫硫作為“末端控制”措施是當前應用最廣的有效技術，在SO2減排技術中占有重要地位。對于火電廠和燒結廠來說，在今后相當長的時期內，煙氣脫硫仍然是首選的SO2減排技術。我國目前正面臨廣泛開展煙氣脫硫的形勢。從上世紀70年代開始，開展了大量的前驅性試驗研究，為實施煙氣脫硫奠定了基礎。近10年，為加速突破技術經(jīng)濟關，導向性地引進和建成若干示范工程，為推動煙氣脫硫工作鋪平了道路。改革開放以來，社會經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，國家綜合實力大大增強，為大規(guī)模實施SO2減排和開展煙氣脫硫提供了必要的條件?，F(xiàn)在，國外煙氣脫硫技術已臻于成熟，在進一步改進和完善的基礎上，所追求的主要目標是：大幅度降低投資和運行費用，

7、提高運轉可靠性和自動化水平，擴大副產(chǎn)物資源化途徑。目前，我國已在燃煤電廠推廣實施煙氣脫硫工程，以循環(huán)流化床為代表的干法脫硫工藝和以石灰石/石膏法為代表的濕法脫硫工藝得到廣泛應用。國家環(huán)保局于2005年10月1日正式發(fā)布實施了火電廠煙氣脫硫工程技術規(guī)范煙氣循環(huán)流化床法和火電廠煙氣脫硫工程技術規(guī)范石灰石/石膏法兩部環(huán)境標準，可見該兩種脫硫工藝技術已經(jīng)得到國內業(yè)界一致認可。二、燒結煙氣脫硫現(xiàn)狀1、 國外煙氣脫硫現(xiàn)狀國外燒結煙氣脫硫的總體狀況和技術水平，以日本、美國和德國為代表。由于日本環(huán)保法規(guī)嚴厲，燒結廢氣含硫較高的各類生產(chǎn)廠幾乎都設有廢氣脫硫裝置，因此其燒結煙氣脫硫工藝的應用程度高于美國和德國。日

8、本燒結廠比較重視環(huán)境保護，針對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生和散發(fā)的灰塵、有害氣體、污水、噪音等污染源，采取了各種防范措施。一方面是為了達到國家規(guī)定的環(huán)境標準；另一方面也是為了創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，有利于生產(chǎn)操作和人身健康。自20世紀70年代以來，日本燒結廠對含硫高的廢氣采用了各種脫硫裝置，有的還采用了廢氣脫氮裝置，并采取了回收利用除塵系統(tǒng)收集的風塵以及噪音防治等措施。日本燒結行業(yè)環(huán)保技術有很多在世界上屬于一流，在廢氣脫硫方面，日本在20世紀70年代就已開發(fā)了各種燒結廢氣脫硫技術，詳請見表1。表1 日本部分燒結廠脫硫裝置的情況廠名機號燒結機面積燒結機投產(chǎn)年份處理煙氣量（M2/h）進口SO2ppm脫硫率%脫硫裝置

9、啟動時間住友鹿島1號機223 M2197188000065095971975住友鹿島3號機600 M219772000000450951976住友和歌山5號機122 M2196937000065095971975住友小倉222 M21976720000400931976神鋼加古川262 M2197280000020世界80年代中后期以來，日本燒結的環(huán)保技術仍在繼續(xù)發(fā)展。一方面為了防治公害，改善環(huán)境，減少燒結過程產(chǎn)生的廢氣及其粉塵排放量，日本的一些燒結廠采用了廢氣循環(huán)法使燒結礦冷卻過程中的廢氣重新循環(huán)用到燒結和冷卻過程中去，從而大大減少了廢氣及灰塵的排放量，改善了工廠周圍的環(huán)境，同時廢氣循環(huán)也有

10、利于燒結礦質量改善。與此同時另一方面在煙氣脫硫方面也研制開發(fā)了不少新技術，在提高煙氣脫硫效率、廢氣脫硫新方法方面又有了新的內容。歐洲各國的煙氣脫硫技術的情況可以以德國為例，更準確地說是以設在杜伊斯堡的蒂森克虜伯鋼廠（Thyssen Krupp Stahl AG）為例，因為其鋼產(chǎn)量約占德國總產(chǎn)量的35%。歐洲的鋼鐵公司聯(lián)合承擔了在燒結廠限制減少廢氣的排放。在1992年到1995年期間的一項完成的調查顯示95%的PCDF/D由燒結廠產(chǎn)生排放。隨著初步的實驗，由歐盟和德國政府贊助的設備已經(jīng)研制并被安裝在蒂森克虜伯鋼廠的第二燒結廠。工廠每日生產(chǎn)產(chǎn)品6000噸，廢氣流量平均每小時360000M3。歐盟目

11、前鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護的重點仍然是維護空氣質量，減少廢氣排放。根據(jù)環(huán)境保護水平和經(jīng)驗而言，各成員國和歐盟總體上較德國有很大程度的差距。一直使德國控制水平遠高于其他成員國一個重要的因素很可能就是德國的環(huán)保政策和意識高于其他歐盟國家。在德國，環(huán)境保護有非常統(tǒng)一的水平，釋放水平的平穩(wěn)歸功于嚴格的實行評估鑒定及其它相關量的限制。此外，嚴格的制度，一直以來由監(jiān)督機構在被許可程序框架或新的要求范圍內用于對現(xiàn)有的工廠和設備進行管理。在歐洲的其他成員國，同樣的努力以試圖協(xié)調環(huán)保技術水平的也正日益出現(xiàn)，特別是對鋼鐵工業(yè)空氣污染控制。2、 國內燒結廠煙氣脫硫現(xiàn)狀燒結機是鋼鐵生產(chǎn)過程的重要設備。燒結工藝將各種粉礦混合伴

12、勻，布料于燒結帶上燃燒，粉礦熔融粘結成燒結礦?；炝现屑佑蟹劢够蛎悍圩鳛槿剂?。燃料燃燒時，穿過料層吸入空氣助燃，燃燒產(chǎn)生的廢氣中含有SO2等污染物，SO2濃度與燃料含硫量有關。從煙氣脫硫角度來看，燒結煙氣具有以下特征：1）廢氣量大；2）煙氣溫度高；3）SO2濃度低，總量大。我國在燒結煙氣脫硫技術研究方面做了一些理論研究和實踐工作，在全國一些鋼鐵和冶金企業(yè)如包鋼燒結廠、濟鋼燒結廠、石鋼燒結廠、廣西柳鋼燒結廠、江西弋陽江有色加工廠、廣西龍泉銻冶煉廠等也開展了煙氣脫硫工程的運行并取得了一定的效果，但鋼鐵企業(yè)燒結煙氣脫硫在國內仍未大規(guī)模實施。按照國家國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年計劃綱要和國家環(huán)境保護“

13、十一五”計劃的要求，冶金行業(yè)煙（粉）塵、二氧化硫等主要污染物排放量降低10%，所以國內鋼鐵企業(yè)燒結煙氣脫硫已勢在必行。三、循環(huán)流化床煙氣脫硫技術特點和工藝1、技術特點煙氣脫硫法是控制燒結煙氣中SO2污染最有效的方法。按工藝特點分為3大類：濕法、干法、半干法。我們采用的循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)是在傳統(tǒng)半干法工藝的基礎上開發(fā)出的新一代半干法工藝，與傳統(tǒng)的石灰石石膏濕法拋棄(簡稱濕法)工藝相比，循環(huán)流化床脫硫工藝有以下特點：(1)脫硫效率高：在鈣硫比為1.21.35時，脫硫效率可達90以上，可與濕法工藝相媲美；(2)工程投資、運行費用和脫硫成本較低；(3)工藝流程簡單，系統(tǒng)設備少且轉動部件少，從而提高

14、了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護和檢修費用；(4)占地面積小，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機組的改造和場地緊缺的新建機組；(5)能源消耗低，如電耗、水耗等，約為濕法工藝的3050；(6)對煤種適應性強，即可處理中低硫煤的煙氣，也可處理高硫煤的煙氣；(7)能有效脫除SO2、氯化物和氟化物等有害氣體，其脫除效率遠高于濕法工藝，達9099。因而對反應塔及其下游的煙道、煙囪等設備的腐蝕性較小，可不采用煙氣再熱器，對現(xiàn)有的煙囪可不進行防腐處理，直接使用干煙囪排放脫硫煙氣；(8)無脫硫廢水排放，且脫硫副產(chǎn)品呈于態(tài)，對綜合利用和處置堆放有利；(9)脫硫后煙塵既可用靜電除塵器，也可用布袋除塵器捕集。該工藝采用了物料

15、再循環(huán)，從而有效利用了脫硫劑和飛灰，將生石灰的消耗量降低到最小的程度，因此具有脫硫效率較高，運行費用較低，無二次污染，技術先進成熟等特點。已于2001年9月被北京市新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)試驗區(qū)評定為新技術產(chǎn)品，并于2007年4月被授予國家專利（專利號：ZL 2006 2 0022949.2）。本系統(tǒng)適用于國內大小類型燃煤鍋爐及燒結煙氣脫硫工程，并已經(jīng)得到國內許多大中型企業(yè)的認可。2、 工藝對比煙氣循環(huán)流化床脫硫(CFB-FGD)工藝是二十世紀八十年代德國魯奇(Lurgi)公司開發(fā)的一種新型半干法脫硫工藝，此工藝以循環(huán)流化床原理為基礎，通過吸收劑的多次再循環(huán)，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，大大提高了吸收劑

16、的利用率。它不但具有干法脫硫工藝的許多優(yōu)點，如流程簡單、占地少、投資小以及副產(chǎn)品可以綜合利用等優(yōu)點，而且能在很低的鈣硫比(Ca/S=1.21.35)情況下接近或達到濕法工藝的脫硫效率，即脫硫效率達90%以上。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝結構簡單，設備布置緊湊、而且可以利用現(xiàn)有的設備如煙囪、除塵器等，占地僅為濕法工藝的3040%，在場地緊缺的現(xiàn)有機組和新建機組建設脫硫工程時，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝是可供選用的有效脫硫方案。目前煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝已經(jīng)達到工業(yè)應用水平的主要有以下幾種工藝流程：德國Lurgi公司開發(fā)的傳統(tǒng)煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝(CFB)；德國Wulff公司開發(fā)的煙氣回流式循環(huán)流化床脫硫

17、工藝(RCFB)；丹麥L.F.Smith公司開發(fā)的氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝(GSA)、中科院開發(fā)的內外雙循環(huán)CFB煙氣脫硫工藝(IOCFB)。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝(CFB)：該工藝首先由德國Lurgi公司在二十世紀八十年代開發(fā)成功，是最早的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，該技術流程如下圖所示。圖 1 典型的CFB脫硫工藝流程該工藝的特點是：吸收劑以干態(tài)的消石灰粉從反應塔上游的入口煙道噴入，強調塔外循環(huán)，塔內為空塔結構，采用部分凈化煙氣再循環(huán)的方式來提高低負荷時運行的穩(wěn)定性，在原有除塵器前需加裝機械式預除塵器用于返料?；亓魇窖h(huán)流化床干法煙氣脫硫(RCFB)：該工藝是德國Wulff公司在CFB工藝之上

18、發(fā)展起來的，其工藝流程如下圖：圖 2 典型的RCFB脫硫工藝流程與CFB工藝相比，RCFB工藝主要是反應塔內增加了擾流板和塔頂物料回流裝置，強化了脫硫劑的塔內循環(huán)，提高了吸收劑的利用率和脫硫效率。另外，吸收塔內產(chǎn)生回流使得出塔氣流的含塵濃度大大降低。塔內回流的固體物量一般為外部再循環(huán)量的30%50%，這樣可減輕除塵器的負荷。因此取消了預除塵器。吸收劑以消石灰粉或者石灰降液從反應塔底部噴入，煙氣在塔內的停留時間較長(4s以上)。氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝(GSA)：氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝(GSA)工藝是一種以石灰石為吸收劑的半干法脫硫技術，由丹麥L.F.Smith公司開發(fā)。GSA系統(tǒng)中在反應器內

19、煙氣與由石灰、反應產(chǎn)物和飛灰組成的懸浮顆粒充分接觸，并進行反應，強調外循環(huán)。約99%的懸浮顆粒經(jīng)旋風除塵器分離后送回反應器，旋風除塵器的出口煙氣經(jīng)過電除塵器或布袋除塵器后排空。圖 3 典型的GAS脫硫工藝流程中科院內外雙循環(huán)CFB煙氣脫硫工藝(IOCFB)：中科院過程所在以上三種CFB工藝的基礎上，獨立開發(fā)了內外雙循環(huán)CFB煙氣脫硫工藝(IOCFB)，工藝流程如下圖所示：圖 4 中科院過程懸浮吸收CFB脫硫工藝流程該工藝在脫硫塔內設有擾流板，與CFB、GSA工藝相比注意強化引導塔內循環(huán)，增強傳質，提高了脫硫效率，降低對脫硫劑的品質要求。同時該工藝通過外部分離器調節(jié)脫硫劑的外循環(huán)量，通過對內外循

20、環(huán)的匹配調節(jié)使循環(huán)流化床調控尺度更加寬廣也更合理。而且該工藝采用干態(tài)進料，杜絕了漿態(tài)進料常常存在的管路堵塞現(xiàn)象。3、主要技術指標處理煙氣量：100001000000Nm3/h脫硫效率：8595%鈣硫摩爾比：1.21.4入口煙氣溫度：100200出口煙氣溫度：70系統(tǒng)可用率：95%4、系統(tǒng)組成循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)主要由以下單元組成：脫硫劑進料系統(tǒng)、循環(huán)流化床脫硫反應系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)、在線檢測系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)等。四、 脫硫控制系統(tǒng)示意圖及功能1、 控制系統(tǒng)示意圖 本系統(tǒng)采用西門子公司的PCS7 DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了Profibus DP現(xiàn)場總線技術以及100M工業(yè)以

21、太網(wǎng)，其包括的工程師站、操作員站、過程控制站和分布式ET200M均安裝與中控室。系統(tǒng)負責生產(chǎn)過程中各個控制點及測量點的溫度、壓力、流量監(jiān)測、控制，以及數(shù)據(jù)點的采集轉換、報警判別、記錄、報表生成、事故追憶等一系列工作；工業(yè)現(xiàn)場則包括了工業(yè)設備、一次儀表及部分安裝在現(xiàn)場的 二次儀表，是整個生產(chǎn)過程的執(zhí)行部分。本系統(tǒng)可方便實現(xiàn)手/自動切換控制，具有較高的可靠性。 2、功能簡述實時數(shù)據(jù)顯示：現(xiàn)場儀表的各種數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線上傳至上位計算機，在上位機中被測對象的數(shù)值將在流程圖以及單儀表窗口內以數(shù)值、曲線形式體現(xiàn)。 斷電恢復：有UPS的計算機在檢測到停電時可靠保存當前進行步序及重要數(shù)據(jù)，在來電時將沿著停電時

22、動作繼續(xù)運行。歷史數(shù)據(jù)顯示：系統(tǒng)運行過程中的各種數(shù)據(jù)被采集后存入歷史數(shù)據(jù)庫中，用戶可以隨意的從歷史庫中調出任一組數(shù)據(jù)進行分析。歷史數(shù)據(jù)還可以以趨勢曲線的形式進行顯示，用戶可以通過歷史曲線了解某些物理量在一段時間內的變化趨勢。圖形顯示：根據(jù)系統(tǒng)運行的需要，可隨時從上位機中調出實際工藝的流程圖，從而以更為直觀的方式把握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)報表打?。焊鶕?jù)用戶要求提供數(shù)據(jù)報表，可隨時打印輸出。 數(shù)據(jù)輸入及參數(shù)修改：系統(tǒng)運行時，用戶可在上位機上輸入控制信息，這些信息通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)浆F(xiàn)場智能儀表中，控制現(xiàn)場儀表的運行。報警處理：當現(xiàn)場儀表的測量值偏離正常值時，現(xiàn)場儀表就向上位機傳送報警信息，上位機在接收

23、到報警信號后將自動在屏幕上給出報警提示，并更新報警列表。3、系統(tǒng)技術特點綜述本系統(tǒng)充分利用了循環(huán)流化床氣固傳質和傳熱好的特點，為增加氣固間宏觀反應速率、提高吸收劑利用率以及縮小反應器尺寸提供前提；采用大流量低壓降旋風分離器可以在減少動力消耗的前提下實現(xiàn)大流量返料，保證循環(huán)流化床反應器能操作在較高粒子濃度狀態(tài)下,能提供足夠反應面積，而且充分利用了固體顆粒在反應器徑向的速度分布，可以有效防止酸性氣體對設備的腐蝕和粒子對設備的沖刷，實踐也已證明采用本技術不需要對設備做特殊防腐防磨處理；合理的布風既可以減少動力消耗，又可以防止粉塵堵塞布風板。技術特點如下：1以氣體懸浮物工藝為基礎，反應器內石灰和粉塵顆

24、粒濃度是傳統(tǒng)反應器內飛灰濃度的50100倍。2采用物料再循環(huán)，有效地利用脫硫劑和飛灰，將新鮮生石灰的需求量降至最低。3采用本技術不需要對設備做特殊防腐防磨處理，反應器內表面積保持干凈且沒有沉積物，系統(tǒng)的維修費用較低。4采用模塊化定型設計，安裝期較短。5該系統(tǒng)能夠滿足相當嚴格的排放標準要求，使含硫煙氣達到相關排放標準。6適應性強。對不同硫份的含硫煤和不同用途的燃煤鍋爐以及各種負荷下均可安裝本裝置。五、典型應用案例1濟南鋼鐵股份有限公司120m2燒結機煙氣脫硫工程（已驗收）。處理煙氣量44萬Nm3/h，SO2 濃度1300mg/Nm3。經(jīng)脫硫后，出口濃度小于200mg/Nm3。2山東肥城礦業(yè)集團國家莊電廠435t/h鍋爐煙氣脫硫工程（已驗收）。處理煙氣量27萬Nm3/h，SO2 濃度7000mg/Nm3。經(jīng)脫硫后，出口濃度400mg/Nm3。3唐山啟新水泥有限公司電廠235t/h鍋爐煙氣脫硫工程（已驗收）處理煙氣量15萬Nm3/h，SO2 濃度2000mg/Nm3。經(jīng)脫硫后，出口濃度100mg/Nm3。4山西趙城熱電廠煙氣脫硫工程。