循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)超低排放改造實(shí)踐與探討

常波

摘 要：當(dāng)前環(huán)保政策日益嚴(yán)格，部分已完成脫硫改造投運(yùn)運(yùn)行機(jī)組又面臨著新一輪的超低排放改造，以某電廠機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐半干法脫硫系統(tǒng)為例，通過(guò)測(cè)試一系列實(shí)驗(yàn)參數(shù)，掌握該機(jī)組脫硫裝置主要性能，并結(jié)合下階段即將開(kāi)展的超低排放改造工程關(guān)鍵參數(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析與探討，提出相應(yīng)的意見(jiàn)與解決措施。

關(guān)鍵詞：火電廠;煙氣脫硫;半干法;超低排放

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

陜西黃陵電廠二期 2×240t/h 循環(huán)流化床鍋爐，機(jī)組滿負(fù)荷二氧化硫排放濃 度分別約為1000mg/Nm3，結(jié)合現(xiàn)有爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)+半干法脫硫系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 200 mg/Nm3 以下，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，面臨著實(shí)現(xiàn) NOx 超低排放的壓力，計(jì)劃進(jìn)行鍋爐二氧化硫超低排放改造，達(dá)到超低排放指標(biāo)SO2濃度<35mg/m3，降低石灰石用量，實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。

二、目前CFB機(jī)組存在問(wèn)題

1） CFB脫硫工藝長(zhǎng)期未投入使用，目前半干法脫硫建床不穩(wěn)定;

2）CFB脫硫系統(tǒng)效率較低，未能不能達(dá)到超低效果;

三、脫硫改造工藝路線

脫硫除塵：鍋爐原始煙氣SO2排放濃度～2000mg/Nm3，煙氣標(biāo)況流量為310000Nm3/h?，F(xiàn)有爐內(nèi)脫硫+循環(huán)流化床脫硫處理后，SO2排放濃度降低到～200mg/Nm3。本次脫硫改造采取優(yōu)化爐內(nèi)脫硫+新型半干法多級(jí)增濕超凈脫硫技術(shù)工藝。優(yōu)化爐內(nèi)噴鈣脫硫，提升脫硫效率到65%。另外對(duì)現(xiàn)有的循環(huán)流化床脫硫進(jìn)行升級(jí)改造，采用新型半干法多級(jí)增濕超凈脫硫技術(shù)，有效延長(zhǎng)漿滴處于高速離子反應(yīng)的時(shí)間，提高了污染物脫除效率。系統(tǒng)污染物凈化效率高，脫硫效率在 95%以上，最高可達(dá) 98%;排煙溫度高（70～150℃），直接達(dá)到煙氣消白效果。并對(duì)現(xiàn)有布袋除塵器進(jìn)行改造，在原有的除塵器殼體基礎(chǔ)上，進(jìn)行殼體擴(kuò)大（除塵器出口端面加長(zhǎng)除塵器），增加新的濾袋，擴(kuò)大除塵器的過(guò)濾面積，降低除塵器流速到0.7m/min，從而保證本項(xiàng)目的粉塵排放要求（10mg/Nm3）。

另外考慮到鍋爐出口煙氣溫度過(guò)高（160～180℃），為了降低后續(xù)半干法脫硫的噴水量，并充分利用余熱，在鍋爐出口增設(shè)低溫省煤器。

綜合考慮，新型半干法多級(jí)增濕超凈脫硫+低氮改造+SNCR脫硝工藝是適宜黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司2×240t/h CFB爐的煙氣脫硫脫硝除塵超低改造技術(shù)。

四、工藝改造內(nèi)容

某公司利用自主研發(fā)的半干法煙氣凈化試驗(yàn)平臺(tái)，研究發(fā)現(xiàn)了多級(jí)增濕對(duì)吸收劑臨界水分及脫硫反應(yīng)活性的調(diào)控機(jī)制和規(guī)律、吸收劑組分對(duì)多種污染物協(xié)同脫除的影響等，在國(guó)際上首次提出了多級(jí)增濕強(qiáng)化與多種污染物協(xié)同脫除相結(jié)合的新方法，發(fā)明了節(jié)水高效多種污染物協(xié)同脫除的半干法煙氣超凈新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中 SO2、NOx、HCl、重金屬和有機(jī)物等多種污染物的高效協(xié)同脫除。

本技術(shù)成果屬于能源與環(huán)保領(lǐng)域，是一項(xiàng)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半干法煙氣凈化新技術(shù)，可以應(yīng)用于電廠燃煤鍋爐、垃圾焚燒鍋爐、工業(yè)鍋爐和燒結(jié)機(jī)等的煙氣凈化。主要技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)如下：

· 系統(tǒng)采用多級(jí)增濕技術(shù)，在不增加水耗的前提下可有效延長(zhǎng)漿滴處于高速離子反應(yīng)的時(shí)間，充分利用了反應(yīng)塔的有效高度， 提高了污染物脫除效率;

· 排煙溫度高（70～150℃），直接達(dá)到煙氣消白效果。

· 系統(tǒng)污染物凈化效率高，脫硫效率在 90%以上，可達(dá) 98%;

· 系統(tǒng)適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)對(duì) SOx、NOx、HCl、HF、重金屬、二噁英類物質(zhì)、煙塵等多種污染物的高效協(xié)同脫除;

· 系統(tǒng)對(duì)吸收劑適應(yīng)性強(qiáng);可采用廢堿液等作為吸收劑;

· 反應(yīng)產(chǎn)物為干態(tài)，易處理，且無(wú)廢水排放;

· 系統(tǒng)采用清潔煙氣循環(huán)技術(shù)，能適應(yīng)煙氣負(fù)荷在 40%～110%范圍變化，以保證煙氣波動(dòng)時(shí)半干法煙氣凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;

· 系統(tǒng)占地面積小，阻力小，自動(dòng)化程度高，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，

· 長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好;

· 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、美觀，運(yùn)行環(huán)境干凈，對(duì)主體正常運(yùn)行無(wú)不利影響。

MCFBA技術(shù)特點(diǎn)：

1）多級(jí)增濕

傳統(tǒng)半干法脫硫技術(shù)一般采用單級(jí)增濕，導(dǎo)致塔內(nèi)液相離子反應(yīng)時(shí)間短、有效吸收反應(yīng)區(qū)高度利用不足、液固相混合不均造成局部過(guò)濕易引起粘壁。為此，ITPE提出了多級(jí)增濕優(yōu)化調(diào)控塔內(nèi)吸收劑濕度技術(shù)。采用多級(jí)增濕技術(shù)可以合理分配水分，把反應(yīng)前期的一部分水放在后面的階段，使吸收劑在一定時(shí)間內(nèi)的含濕量總是大于臨界含濕量，延了恒速干燥階段，有利于提高脫硫效率。同時(shí)，多級(jí)增濕還可以保持整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的水分均勻性，防止局部濕度過(guò)大引起的粘壁和堵塞現(xiàn)象。

2）高循環(huán)倍率

高循環(huán)倍率在塔內(nèi)可形成密相顆粒反應(yīng)床，強(qiáng)化了顆粒間的相互作用和傳質(zhì)過(guò)程，不僅可以提高系統(tǒng)的脫硫效率，還可以大大提高吸收劑的利用率。MCFBA吸收塔出口煙氣送至除塵器系統(tǒng)除塵后排放，除塵器系統(tǒng)收集下來(lái)的粉塵中99%以上通過(guò)再循環(huán)灰系統(tǒng)送入吸收塔，因此吸收劑顆粒的循環(huán)次數(shù)甚至可超過(guò)100次。

3）良好的流場(chǎng)

對(duì)MCFBA來(lái)說(shuō)，保持吸收塔內(nèi)的良好流場(chǎng)，不僅可以防止局部磨損和結(jié)垢，同時(shí)還有利于提高塔內(nèi)傳質(zhì)與反應(yīng)，因此非常重要?；贑FD技術(shù)，MCFBA工藝在塔底煙道變向部位處加設(shè)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流板，在塔內(nèi)設(shè)置構(gòu)件強(qiáng)化內(nèi)循環(huán)。

2.2吸收塔

煙氣在吸收塔內(nèi)上升的過(guò)程中，不斷形成聚團(tuán)物向下返回，而聚團(tuán)物在激烈湍動(dòng)中又不斷解體重新被氣流提升，由于摩擦和碰撞作用，使固體顆粒表面生成物的固形物外殼被破壞，里面未反應(yīng)的新鮮顆粒暴露出來(lái)繼續(xù)參加反應(yīng)。反應(yīng)后的含塵氣體由吸收塔頂部的煙氣出口排出，并進(jìn)入吸收塔后的除塵器系統(tǒng)。經(jīng)除塵器系統(tǒng)除下的固體顆粒物落入船形灰斗，其中大部分顆粒物回送入塔繼續(xù)參加反應(yīng)，形成高濃度密相循環(huán)，強(qiáng)化了吸收塔內(nèi)的氣固傳熱、傳質(zhì)過(guò)程，反應(yīng)效率、反應(yīng)速度得到大幅度提高。通過(guò)循環(huán)回到吸收塔內(nèi)的這些固體顆粒物中含有大量未反應(yīng)完全的吸收劑，所以吸收塔內(nèi)實(shí)際鈣硫比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表觀鈣硫比。MCFBA技術(shù)采用了多級(jí)增濕技術(shù)，霧化增濕水分級(jí)進(jìn)入吸收塔內(nèi)，可以保持塔內(nèi)濕度的均勻性。由于吸收塔內(nèi)多級(jí)增濕和高密相反應(yīng)區(qū)的配合，有效防止了塔的結(jié)垢和堵塞，同時(shí)還可增大煙氣與含濕吸收劑的接觸面積，并有效地將氣固反應(yīng)轉(zhuǎn)化為離子反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)高污染物凈化效率。經(jīng)過(guò)吸收塔和除塵器系統(tǒng)脫除掉大部分污染物的凈煙氣由二次引風(fēng)機(jī)引入煙囪并排到大氣中。

五、結(jié)論

新型半干法多級(jí)增濕超凈脫硫技術(shù)工藝是在原有煙氣循環(huán)流化床半干法工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。黃陵電廠采用的新型半干法多級(jí)增濕超凈脫硫技術(shù)工藝的優(yōu)化應(yīng)用，提高系統(tǒng)的脫硫率、可靠性等，既響應(yīng)了國(guó)家環(huán)保政策，又降低了工程投資，為煙氣超低脫硫提供了借鑒。