干濕法脫硫工藝選擇比較(一)

1、干濕法脫硫工藝選擇比擬 一內(nèi)容摘要 本文介紹了國(guó)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(duì)脫硫工藝選擇提出了建議。 關(guān)鍵詞煙氣脫硫濕法干法比擬1 概述煙氣脫硫是電廠控制 SO2 排放的主要技術(shù)手段，目前已到達(dá)工業(yè)應(yīng)用 水平的煙氣脫硫技術(shù)有十余種，大致可以分為干法和濕法，但能在 300MW 以上大容量機(jī)組使用的成熟脫硫工藝并不多。 根據(jù)國(guó)內(nèi)目前的 實(shí)際應(yīng)用推廣情況，國(guó)內(nèi)各大脫硫公司已投運(yùn)的 300MW 級(jí)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(guó)內(nèi) 300MW 大容量機(jī)組上 全煙氣、高脫硫率還沒(méi)有運(yùn)行例如。最近武漢凱迪股份公司正在推廣 德國(guó)W

2、ULLF的RCFB內(nèi)回流循環(huán)流化床技術(shù)，該技術(shù)在國(guó)外2000年曾有1套在300MW機(jī)組上投運(yùn)，3個(gè)月后停運(yùn)，現(xiàn)國(guó)內(nèi)有1套剛開(kāi) 始在恒運(yùn)電廠1X 210MW機(jī)組上投運(yùn)。另有1套已投運(yùn)的CFB脫硫，運(yùn) 用于小龍?zhí)?X 100MW機(jī)組。以下對(duì)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)行了綜合比擬。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(jī)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) 1000MW。其脫硫副產(chǎn)物一石膏一般有拋棄 和回收兩種方法，主要取決于市場(chǎng)對(duì)脫硫石膏的需求、石膏質(zhì)量以

3、及 是否有足夠的堆放場(chǎng)地等因素。濕法工藝技術(shù)比擬成熟，適用于任何含硫量的煤種和機(jī)組容量的煙氣 脫硫，脫硫效率最高可到達(dá) 99。國(guó)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&W 巴威、斯坦米勒、KAWASAKI川崎、三菱、GE DUCON 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(jià)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 20mm 左右的石灰石磨制成吸收漿液。當(dāng)采用石灰吸收劑時(shí)， 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

4、 與煙氣接觸混合，煙氣中的 SO2 與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空 氣進(jìn)行化學(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GGH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(guò)升壓風(fēng)機(jī)加壓，經(jīng) GGH降溫至約100 C 后進(jìn)入吸收塔，吸收塔脫硫效率為 9699%,整個(gè)系統(tǒng)的脫硫效率不 低于90%。從吸收塔出來(lái)的凈煙氣溫度約為 47C,經(jīng)GGH升溫至80C 后從煙囪排放。該工藝原理簡(jiǎn)單， 工藝技術(shù)比擬成熟， 脫硫效率和吸收劑的利用率高， 即 Ca/S=1.03 時(shí)，脫

5、硫效率大于 95，能夠適應(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(jià)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。222脫硫劑利用率高，達(dá)90%以上。Ca/S比低，只有1.011.05，國(guó) 內(nèi)現(xiàn)正在實(shí)施的的幾個(gè)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(wèn)題，而且改善了氣液傳質(zhì)條件，從而提高了塔內(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

6、口，煙氣由下自上流動(dòng)， 延長(zhǎng)了氣體分布路徑，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。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、 Ca/S 比、漿液流量等運(yùn)行指標(biāo)，可以保證脫硫塔內(nèi)煙 氣流動(dòng)和漿液噴淋均勻，以最小的消耗取得最好的脫硫效果。 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 取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)制氧化，氧化效果好。2.2.8 噴淋層采用交叉聯(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

7、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)驗(yàn)豐富。3干法RCFB兌硫工藝脫硫技術(shù)流程特點(diǎn)干法有LIFAC爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化、CFB循環(huán)流化床等工藝， 在國(guó)家有關(guān)部門(mén)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)組上實(shí)施。CFB最早由德國(guó)魯奇LURG公司開(kāi)發(fā)，目前已到達(dá) 工業(yè)應(yīng)用的 CFB法工藝有三種：LURGI公司的CFB德國(guó) WULFF公司 的RCFB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(guó)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)，

8、目前 多在中小機(jī)組上運(yùn)用，其中只有 WULFF公司的RCFB技術(shù)向300MW機(jī) 組上推廣，所以本文中作比擬的干法僅指 RCFB。3.1RCFB勺開(kāi)展歷史循環(huán)流化床CFB的開(kāi)展歷史其實(shí)很長(zhǎng)。循環(huán)流化床 CFB煙氣凈化工藝 的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究開(kāi)發(fā)工作開(kāi)始于 1968/1969年，19701972年CFB 煙氣凈化工藝在德國(guó)電解鋁廠獲得應(yīng)用，煙氣流量為 1 5,000m3/h 。 19851987年，首臺(tái)CFB煙氣脫硫示范裝置在德國(guó)一家燃褐煤電站得 到應(yīng)用，處理煙氣量為40萬(wàn)m3/h相當(dāng)于30萬(wàn)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(kāi)發(fā)出了上述新 代CFB脫硫工藝第三代。3.

9、2RCFB兌硫工藝流程RCFB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(guò)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(shí)通過(guò) RCFB下部的噴水，使煙氣溫 度降低到7090C。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)兌硫后帶有大量固體的煙氣由吸收塔的上 部排出，排出的煙氣進(jìn)入除塵器中，大局部煙氣中的固體顆粒都被分 離出來(lái)，被別離出來(lái)的顆粒經(jīng)過(guò)再循環(huán)系統(tǒng)大局部返回到吸收塔。RCFB勺控制系統(tǒng)主要通過(guò)三個(gè)局部實(shí)現(xiàn)：1根據(jù)反響器進(jìn)口煙氣流量及煙氣中原始 SO2濃度控制消石灰粉的給 料量；2.反響器出口處的煙氣溫

10、度直接控制反響器底部的噴水量， 使煙溫控制 在7090C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(guò) 調(diào)節(jié)回流水壓來(lái)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(guò)調(diào)節(jié)別離器和除 塵器下所收集的飛灰排灰量，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。3.3RCFB兌硫技術(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。兌硫率 80時(shí)，為 0.6左右； 脫硫效率大于 90時(shí)，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。333脫硫率90%, Ca/S為1.21.5。石灰活性必

11、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 60C。塔內(nèi)平均流速 4m/s 左右。10米左右直徑的流化床內(nèi)流場(chǎng)比擬復(fù) 雜。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。嚴(yán)格控制床溫。床溫偏低時(shí)設(shè)備有腐蝕,偏高時(shí)脫硫效率及脫硫 劑利用率下降。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 在煤的含硫量增加或要求提高脫硫效率時(shí),不增加任何設(shè)備,僅 增加脫硫劑和噴水量。不另設(shè)煙氣旁路，當(dāng)FGD亭運(yùn)時(shí)，脫硫塔直接作為煙氣旁路使用。3 . 3 . 1 0在中小電站或工業(yè)鍋爐上應(yīng)用較多,300MW 機(jī)組上國(guó)內(nèi)外僅應(yīng)用了

12、 1 套并只有短期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。兌硫渣的利用RCFB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CaSO3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(gè)案研究。不包括前除塵器的灰，CaSO31/2H2O含量占50士 1%,根據(jù)德國(guó)WULFF 公司提供的局部個(gè)案研究實(shí)例，是可以應(yīng)用的。國(guó)內(nèi)的南京下關(guān)電廠 對(duì)LIFAC技術(shù)的脫硫渣已作了一些個(gè)案研究， 恒運(yùn)電廠正準(zhǔn)備和凱迪公 司合作,開(kāi)展脫硫灰利用的研究工作。4石灰石-石膏濕法與干法RCFB比擬4.1 工藝技術(shù)比擬在300MW 以上機(jī)組FGD上的應(yīng)用干法RCFB國(guó)外從小機(jī)組放大到300MW機(jī)組僅有1臺(tái)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有 300M

13、W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(guó)內(nèi)引進(jìn)FGD的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，各個(gè)電廠都有一定的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)時(shí) 也必須滿足各個(gè)電廠的特定情況。據(jù)報(bào)道，幾家引進(jìn)CFB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(wèn)題,經(jīng)大量長(zhǎng)時(shí)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(wú)法按正常出力運(yùn)行。國(guó)內(nèi)唯一的一套R(shí)CFB是廣州恒運(yùn)電廠FGD,從運(yùn)行情況來(lái)看，雖然將 石灰標(biāo)準(zhǔn)從 T60 降至 T50 左右,消化裝置仍不能正常運(yùn)行,目前靠買(mǎi) 消石灰維持；除塵器有堵塞等問(wèn)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(cè)和調(diào)控脫硫裝置的運(yùn)行。 石灰石-石膏

14、濕法：已很成熟,國(guó)外有各種條件下機(jī)組上的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn), 國(guó)內(nèi)雖然運(yùn)行實(shí)例不多, 但國(guó)內(nèi)公司引進(jìn)的均為國(guó)外先進(jìn)可靠的技術(shù)。 其市場(chǎng)占有率占電站脫硫裝機(jī)總?cè)萘康?85%以上,應(yīng)用單機(jī)容量已達(dá)1000MW。國(guó)家相關(guān)職能部門(mén)在組織國(guó)內(nèi)專家充分調(diào)研的根底上，提出指導(dǎo)性意見(jiàn)：在新、擴(kuò)、改 300MW機(jī)組FGD上或要求有較高脫硫率 時(shí)，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?，F(xiàn)在大局部設(shè)備均可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，初始投資大幅降低，備品備件的 問(wèn)題也將得到徹底解決。4.1.2 適用煤種干法RCFB據(jù)國(guó)內(nèi)各大研究單位的報(bào)告及國(guó)外的局部應(yīng)用實(shí)例，CFB適用于中、低硫煤。對(duì)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。RCFB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。比干法RCFB脫硫率90%時(shí)為1.31.5。氧化鈣純度要求9%,并要 有非常高的活性T6 0標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到以上要求時(shí)，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(shí),最 終僅影響脫硫副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量。脫硫效率干法RCFB穩(wěn)定運(yùn)行一般在80%左右，假設(shè)需要進(jìn)一步提高，那么需降低 煙氣趨近溫差，增加Ca/S和噴水量，但會(huì)對(duì)下游設(shè)備如除塵器、引風(fēng) 機(jī)等帶來(lái)不利影響。95的脫硫率對(duì)干法