石灰石、石膏濕法與CFB聯(lián)合脫硫方法的探討

1、石灰石、石膏濕法與CFB聯(lián)合脫硫方法的探討摘要：由于國(guó)內(nèi)電煤市場(chǎng)的不穩(wěn)定性，經(jīng)常出現(xiàn)煤炭供應(yīng)不足等問題,并且造成脫硫系統(tǒng)經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)設(shè)備損壞，漿液失活等一系列問題，給電廠帶來較大損失。為應(yīng)對(duì)電煤市場(chǎng)不穩(wěn)定造成的問題，文內(nèi)根據(jù)實(shí)施過的項(xiàng)目，找到一種方法，希望能夠起到拋磚引玉的作用以解決高硫煤地區(qū)電廠達(dá)標(biāo)排放的問題。關(guān)鍵詞:石灰石石膏濕法CFB脫硫石灰石石膏濕法由于運(yùn)行靈活，操作簡(jiǎn)便，脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，在燃煤電廠中得到了廣泛的運(yùn)用。但過高的投資建設(shè)費(fèi)用，特別是高硫煤地區(qū)煙氣脫硫是石灰石石膏濕法脫硫的最大問題。因此，如何能夠降低脫硫島建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用，是我們一直探索的方向。目前在高硫煤地區(qū)，主

2、要采用高低硫分煤摻燒，降低鍋爐出口煙氣中含硫量，降低脫硫系統(tǒng)初投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的方式。但由于國(guó)內(nèi)電煤市場(chǎng)的不穩(wěn)定性，經(jīng)常出現(xiàn)煤炭供應(yīng)不足等問題，在無法獲取低硫煤的時(shí)候，電廠不得不單獨(dú)燃燒高硫煤發(fā)電，導(dǎo)致S02排放超標(biāo)。并且造成脫硫系統(tǒng)經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)設(shè)備損壞，漿液失活等一系列問題給電廠帶來較大損失。因此亟待找到另一種方法以應(yīng)對(duì)電煤市場(chǎng)不穩(wěn)定造成的問題，以下為筆者根據(jù)實(shí)施過的項(xiàng)目，找到的一種方法，用以解決目前火電廠SO2達(dá)標(biāo)排放的問題。CFB是近十幾年來迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒枝術(shù)，其擁有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、S02脫除、NOX排放低等眾多優(yōu)勢(shì)，因此這項(xiàng)技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐

3、和廢棄物處理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展。目前中國(guó)已經(jīng)建成的最大CFB鍋爐已經(jīng)達(dá)到600MW。CFB的脫硫原理主要是將噴入爐膛的CaCO3煅燒分解成為CaO,與煙氣中的SO2以及02反應(yīng)生成CaSO4以下為反應(yīng)方程式：CaCO3CaO+CO2-178kJ/mol(1)CaO+SO2+1/2OCaSO4+500kJ/mol(2)從公式(2)來看,脫硫是一個(gè)放熱的過程，脫硫過程對(duì)于鍋爐燃燒有積極作用。但在爐內(nèi)溫度，石灰石粒徑，石灰石活性，爐內(nèi)停留時(shí)間的因素的影響下，需要大量投入石灰石粉才能滿足，才能達(dá)到預(yù)期的脫硫效果。而從公式(1)可以看出，石灰石的煅燒是一個(gè)吸熱過程

4、。當(dāng)投加的石灰石量過大時(shí)，對(duì)鍋爐的燃燒及爐膛溫度將會(huì)產(chǎn)生影響。因此，在燃煤中含硫量較高地區(qū)，僅僅依靠CFB鍋爐進(jìn)行脫硫，要到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，鍋爐的熱效率將會(huì)降低，過量的石灰石投入,還會(huì)帶來鍋爐尾部設(shè)備磨損大，燃燒不完全，鍋爐結(jié)焦，鍋爐排渣困難等情況,嚴(yán)重影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。但將Ca/S控制在一個(gè)合適的范圍時(shí)，CFB鍋爐運(yùn)行情況會(huì)非常良好，鍋爐熱效率也較高，鍋爐出口煙氣中SO2濃度也能得到良好的控制為尾部建設(shè)FGD創(chuàng)造良好的條件。因此將石灰石、石膏濕法與CFB聯(lián)合脫硫,對(duì)于燃煤硫分較高的電廠是一種比較經(jīng)濟(jì)的脫硫手段，以解決電煤供應(yīng)不穩(wěn)定的問題。目前我公司已經(jīng)在重慶永川電廠脫硫項(xiàng)目建設(shè)中，采用了聯(lián)

5、合石灰石、石膏濕法與CFB聯(lián)合脫硫方法，取得了很大的成功，并獲取了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)。重慶永川發(fā)電廠就是這樣的一個(gè)項(xiàng)目。重慶永川電廠建設(shè)2臺(tái)440t/hCFB鍋爐,設(shè)計(jì)含硫量為0.99%但由于電煤供應(yīng)不足的問題，永川電廠燃煤含硫量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)含硫量，達(dá)到了2.58%,波動(dòng)范圍在1.7%3.4%。為了增加SO2的脫除率以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，電廠不得不加大鍋爐內(nèi)CaCO3的投入量,而加大Ca/S至3.0后,脫硫效率也僅僅達(dá)到90%,達(dá)不到排放要求。而且?guī)砹隋仩t床溫低、燃燒不完全、燃料浪費(fèi)大、水冷壁磨損嚴(yán)重等一系列問題，無法長(zhǎng)久運(yùn)行。對(duì)該廠鍋爐情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研后，筆者提出分兩部對(duì)該廠脫硫裝置進(jìn)行升級(jí)。首先

6、改造該廠CFB鍋爐的石灰石投加系統(tǒng)，控制燃燒,使?fàn)t內(nèi)脫硫效率得到一定提升；然后再根據(jù)改造后鍋爐出口SO2濃度,再附加一部分余量后，加裝一套石灰石、石膏濕法脫硫裝置，以達(dá)到環(huán)保排放要求。由于該廠燃煤含硫量較高，若放棄爐內(nèi)脫硫，則鍋爐尾部FGD裝置投資會(huì)很大，運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)非常高。因此升級(jí)方案確定為改造爐內(nèi)石灰石粉噴入系統(tǒng)，并在爐后加裝一套石灰石石膏濕法脫硫裝置，濕法脫硫裝置考慮脫除率為總含硫量的50%。根據(jù)上述構(gòu)想，較100%全硫采用石灰石、石膏濕法脫硫方案進(jìn)行比較,該廠整個(gè)脫硫改造工程將節(jié)約投資20%30%,運(yùn)行電耗解決22.3%,每年維護(hù)費(fèi)用節(jié)約最少18.7%。在建成投產(chǎn)后，經(jīng)過半年的運(yùn)行數(shù)據(jù)

7、測(cè)試，當(dāng)爐內(nèi)脫除率控制在50%的時(shí)候,Ca/S為1.32,鍋爐燃燒效率未受到影響，爐膛溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，排渣情況良好。爐后濕法脫硫裝置Ca/S為1.03脫硫率為95.2%。出口SO2濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。逐步加大爐內(nèi)CaCO3噴入量，提高CFB脫硫率至76%后,方可關(guān)閉爐后濕法脫硫裝置吸收塔內(nèi)一層噴淋層，煙囪入口處SO2濃度也可達(dá)到排放要求。此時(shí)電耗降低615kW,運(yùn)行費(fèi)用有一定降低，但鍋爐內(nèi)Ca/S增加至2.07,石灰石粉投加量大大提高，而且此時(shí)爐膛內(nèi)部溫度下降3C,燃燒效率受到影響，爐渣中含碳量提高，煤耗量提高?？偟倪\(yùn)行費(fèi)用反而有所上升。根據(jù)測(cè)試，CFB鍋爐在S02去除率低于55%的時(shí)候,Ca

8、/S較低，鍋爐熱效率不會(huì)受到影響。而當(dāng)SO2去除率達(dá)到70%后,理論上Ca/S在1.21.5,而受到外部條件（床溫、石灰石活性、過?？諝庀禂?shù)）的共同作用下，實(shí)際Ca/S應(yīng)當(dāng)在1.72.0。在此條件下，鍋爐的熱效率將會(huì)受一定的影響。而SO2去除率需要達(dá)到90%,雖理論Ca/S為2.0,但實(shí)際Ca/S會(huì)超過2.5,鍋爐的熱效率將會(huì)受到較大影響，爐渣中C含量增加,煤耗出現(xiàn)較大提高。因此，根據(jù)我方工程經(jīng)驗(yàn)來看，筆者推薦CFB脫硫率設(shè)計(jì)按照80%左右進(jìn)行,而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，根據(jù)鍋爐燃燒情況控制在40%60%之間，而爐后FGD脫硫率按照50%進(jìn)行設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)時(shí)考慮備用一層噴淋層，且公用系統(tǒng)及吸收塔漿池按照爐內(nèi)70%效率進(jìn)行考慮），實(shí)際運(yùn)行根據(jù)來煤含硫量以及爐內(nèi)脫硫情況進(jìn)行調(diào)整。如此可在煤質(zhì)波動(dòng)的情況下，也能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。以上是筆者根據(jù)所實(shí)施工程和超過半年的運(yùn)行監(jiān)控后得到的推斷，不一定適