循環(huán)流化床干法脫硫在摩洛哥杰拉達(dá)電站的應(yīng)用

劉克家 陳恒偉 單洪秋

摘? 要：摩洛哥杰拉達(dá)1×350MW燃煤電站，是中國企業(yè)在摩洛哥承建的首個(gè)電站EPC總承包項(xiàng)目，電站充分考慮了摩洛哥該地區(qū)干旱少雨，水資源缺乏的特點(diǎn)，采用爐后脫硫除塵一體化工藝進(jìn)行煙氣達(dá)標(biāo)處理排放，脫硫采用循環(huán)流化床干法脫硫（CFB-FGD）工藝，作為目前摩洛哥單塔裝機(jī)容量最大的干法脫硫裝置，為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)起到積極作用。

關(guān)鍵詞：摩洛哥? 水資源缺乏? 燃煤電站? 循環(huán)流化床干法脫硫? 環(huán)境保護(hù)

中圖分類號(hào)：X70 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）11（c）-0084-02

1? 工程概況

摩洛哥杰拉達(dá)1×350MW燃煤電站項(xiàng)目坐落于Oujda城以西南60km，項(xiàng)目一期建設(shè)規(guī)模為350MW，安裝1臺(tái)350MW超臨界空冷發(fā)電機(jī)組，配置1臺(tái)超臨界直流燃煤鍋爐，以及其他附屬系統(tǒng)和設(shè)備，電站三大主機(jī)及主要的輔機(jī)設(shè)備均來自中國。項(xiàng)目于2014年12月31日開工，2017年12月18日提前EPC合同工期14d實(shí)現(xiàn)臨時(shí)移交業(yè)主，順利實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)并進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)與機(jī)組同步投運(yùn)，并且各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于合同要求，達(dá)到摩洛哥當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求，得到了業(yè)主方的高度認(rèn)可。

2? 工程設(shè)計(jì)

2.1 煤質(zhì)特性

電站使用燃料，由摩洛哥從港口運(yùn)輸至電廠，主要的煤質(zhì)特性分析。

2.2 煙氣特點(diǎn)

脫硫除塵一體化入口煙氣參數(shù)分析煙氣特點(diǎn)。

2.3 脫硫劑參數(shù)

脫硫劑名稱：生石灰;

脫硫劑品質(zhì)要求：生石灰中的氧化鈣（CaO）含量>95%;

生石灰粒徑：100%<1mm，80%<0.8mm;

密度：1000kg/m3。

2.4 工藝原理

脫硫除塵島采用煙氣循環(huán)流化床干法脫硫工藝（CFB-FGD），以消石灰為脫硫劑。該技術(shù)的工藝流程主要由煙氣系統(tǒng)，脫硫塔系統(tǒng)，物料循環(huán)及排放系統(tǒng)，脫硫劑制備、儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)，壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。

鍋爐燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)生成硫氧化物（主要是SO2和SO3），隨煙氣從吸收塔底部進(jìn)入，在通過吸收塔文丘里管時(shí)，受到氣流的加速而懸浮起來，形成流化床，使得煙氣與加入的熟石灰、再循環(huán)產(chǎn)物及水顆粒之間不斷摩擦、碰撞，從而極大地強(qiáng)化了氣固之間的傳熱、傳質(zhì)反應(yīng)。為了達(dá)到最佳的反應(yīng)溫度，通過向反應(yīng)器內(nèi)噴水，使煙氣冷卻到75℃左右，在此溫度下提高反應(yīng)效率。反應(yīng)如下：

（1）Ca（OH）2+2HCl→CaCl2+2H2O;

（2）Ca（OH）2+2HF→CaF2+2H2O;

（3）Ca（OH）2+SO2→CaSO3+H2O;

（4）Ca（OH）2+SO3→CaSO4+H2O;

（5）Ca（OH）2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O。

在循環(huán)流化床干法工藝的循環(huán)流化床內(nèi)，Ca（OH）2粉末、煙氣及噴入的水分，在流化狀態(tài)下充分混合，并通過Ca（OH）2粉末的多次再循環(huán)，使得床內(nèi)參加反應(yīng)的Ca（OH）2量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新投加的Ca（OH）2量，即實(shí)際反應(yīng)的吸收劑與酸性氣體的摩爾比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表觀摩比，從而使SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體能被充分地吸收，實(shí)現(xiàn)高效脫硫，確保SOx排放濃度<850mg/Nm3。

攜帶大量吸收劑和反應(yīng)產(chǎn)物的煙氣從反應(yīng)器頂部側(cè)向進(jìn)入布袋除塵器，進(jìn)行氣固分離。布袋除塵器入口煙氣含塵量高達(dá)1000g/Nm3，經(jīng)過布袋除塵器凈化后煙氣含塵量不超30mg/Nm3。布袋除塵器收集下來的灰中含有大量未反應(yīng)的吸收劑，因此將大部分收集到的灰返回反應(yīng)器進(jìn)一步反應(yīng)，一小部分灰作為脫流副產(chǎn)品排至終產(chǎn)物儲(chǔ)倉。

3? 工藝系統(tǒng)組成

3.1 煙氣系統(tǒng)

脫硫除塵島的煙道系統(tǒng)包括脫硫塔入口煙道、脫硫塔出口至布袋除塵器入口煙道、凈煙氣再循環(huán)煙道。從鍋爐空氣預(yù)熱器出來的煙氣進(jìn)入脫硫塔底部文丘里管，再經(jīng)過脫硫塔、脫硫除塵器后，通過引風(fēng)機(jī)排往煙囪，在引風(fēng)機(jī)出口的煙道上引一條凈煙氣再循環(huán)煙道到脫硫塔入口煙道，通過調(diào)節(jié)凈煙氣再循環(huán)擋板，保證脫硫塔在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的煙氣量不低于70%設(shè)計(jì)流量，從而保證脫硫塔在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的最佳傳熱、傳質(zhì)狀態(tài)。

3.2 脫硫塔系統(tǒng)

脫硫塔是整個(gè)CFB脫硫反應(yīng)的核心，塔體不需要防腐內(nèi)襯，由普通碳鋼制成，內(nèi)部采用七孔文丘里管結(jié)構(gòu)，文丘里管上部擴(kuò)大段有4個(gè)高壓霧化水噴槍。進(jìn)口煙道設(shè)有均流裝置，脫硫塔出口擴(kuò)大段設(shè)有溫度、壓力檢測，用溫度控制脫硫塔的加水量，用脫硫塔的進(jìn)出口壓力降來控制脫硫灰循環(huán)量。

3.3 物料循環(huán)及排放系統(tǒng)

脫硫布袋除塵器下部設(shè)一套完整的脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)，用于提供脫硫塔內(nèi)形成循環(huán)流化床的大部分物料。根據(jù)脫硫塔內(nèi)壓降信號(hào)，布袋除塵器灰斗中的脫硫灰通過返料控制閥進(jìn)入脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)的空氣斜槽，進(jìn)入空氣斜槽的脫硫灰在流化風(fēng)的作用下，返回到脫硫塔內(nèi)參與進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng);而一小部分脫硫灰則根據(jù)再循環(huán)灰斗的高料位信號(hào)，分別通過2條旁路排灰管排入到各自的倉泵并最終被輸送到灰?guī)熨A存。

3.4 脫硫劑制備、儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)

脫硫劑制輸系統(tǒng)包括一座CaO粉倉、兩臺(tái)干式消化器、一座消石灰倉，及變頻螺旋給料機(jī)、稀相輸送器等組成。儲(chǔ)倉內(nèi)的CaO進(jìn)入干式消化系統(tǒng)制備為干態(tài)熟石灰粉（Ca（OH）2），進(jìn)入消石灰倉儲(chǔ)存，再通過控制流量的變頻螺旋給料機(jī)，根據(jù)煙氣中含硫量的大小及機(jī)組負(fù)荷的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)消石灰的給料量。

3.5 工藝水系統(tǒng)

脫硫除塵的工藝用水包括脫硫塔調(diào)節(jié)煙氣溫度用水和石灰消化用水。調(diào)溫工藝水經(jīng)高壓泵加壓后通過噴嘴形成霧狀水滴，用于冷卻未脫硫的原煙氣。消化水經(jīng)消化水泵加壓后噴入初級(jí)消化器內(nèi)用于生石灰消化反應(yīng)。

3.6 控制系統(tǒng)

CFB-FGD的工藝控制過程主要有3個(gè)控制回路，3個(gè)回路相互獨(dú)立，互不影響。SO2控制：根據(jù)脫硫塔入口SO2濃度、排放SO2濃度和煙氣量等來控制吸收劑的加入量，以保證達(dá)到SO2的排放濃度要求;脫硫塔反應(yīng)溫度的控制：通過控制噴水量可以控制脫硫塔內(nèi)的反應(yīng)溫度在最佳反應(yīng)溫度70℃～80℃;脫硫塔壓降控制：通過控制循環(huán)物料量來控制脫硫塔整體壓降在1600～2000Pa。

4? 運(yùn)行狀況

脫硫除塵系統(tǒng)隨著機(jī)組同步進(jìn)行投運(yùn)，按照脫硫工藝設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行人員積極摸索調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，在運(yùn)行調(diào)試初期出現(xiàn)吸收塔內(nèi)塌床、消化器溫度波動(dòng)大、輸灰管道不暢等問題，項(xiàng)目部成立QC課題小組，分析討論逐步的把問題解決。

目前在吸收塔床層壓降大約1.6kPa，噴水后出口溫度約70℃～75℃的情況下，脫硫除塵島系統(tǒng)主要設(shè)備均運(yùn)行正常，達(dá)到摩洛哥國家要求煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。SO2排放平均控制在317mg/Nm3，粉塵排放平均在21mg/Nm3。每年可減少SO2排放9173t，粉塵排放126116t。

5? 結(jié)語

摩洛哥杰拉達(dá)1X350MW電站煙氣循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)，通過運(yùn)行證明，能夠有效控制減少SO2、粉塵等污染物排放，極大地減輕了對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染，改善空氣質(zhì)量，遏制生態(tài)惡化趨勢，對(duì)摩洛哥當(dāng)?shù)丨h(huán)保起到積極作用。同時(shí)為“一帶一路”沿線國家，提供了成熟的煙氣治理案例，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，有著十分廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 李若萍.循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用[J].江西電力，2009（1）：32-34.

[2] 林春源.大型火電廠煙氣循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].能源與環(huán)境，2005（2）：43-46.

[3] 汲傳軍.煙氣循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)研討及常見問題分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015（6）：90-92.