干法脱硫在电厂的运用
摘要：本文结合福建龙净环保公司引进德国LLAG 公司的烟气循环流化床（CFB- FGD）干法脱硫技术在甘肃金川热电厂 2×N150MW 机组的大型化应用实例，介绍大型化CFB- FGD 工程的特点、工作原理及系统组成及干法脱硫技术在火力发电厂中的应用优势。
关键词：干法脱硫,电厂,运用
我国是燃煤大国，连续多年SO2排放总量超过2000万吨，已成为世界上最大的排放国。烟气脱硫是控制SO2 排放最有效、最经济的手段。由于烟气脱硫系统的投资和今后的运行、维护费用较高，因此如何因地制宜地选择相适应的脱硫工艺，以降低投资和运行费用是一件非常重要的决策工作。
目前，我国大型火电厂烟气脱硫主要采用国外应用较成熟、业绩较多的石灰石/石膏湿法工艺和近几年引进的烟气循环硫化床干法脱硫工艺，但由于湿法工艺系统复杂、投资较大、占地面积大、耗水较多、运行成本较高，国内企业越来越迫切需要投资少、运行成本低、效率高的烟气循环流化床干法脱硫工艺（CirculatingFluidized Bed Flue Gas Desulphurization，简称CFB- FGD）。烟气循环流化床脱硫工艺与石灰石－石膏湿法脱硫工艺相比，其主要特点如下：
1)脱硫装置前无需安装高效预除尘器；
2)脱硫副产物为干灰；
3)无需烟气再热装置（始终在烟气露点温度以上运行）；
4)几乎100％脱除SO3的酸性气体，脱硫下游装置烟气无酸露点，因此下游装置无需防腐；
5) SOx脱除率可达90％以上；
6)脱硫塔无需加内衬，采用普通碳钢材料即可，烟囱也无需防腐；
7)占地面积小；
8)不受烟气负荷限制，对锅炉负荷适应性强，运行负荷范围为0～100％；
9)控制简单；
10)无废水产生；
11)一次投资及运行费用低。
由于CFB- FGD干法脱硫工艺具有节水、节能、烟气无需再热、烟囱无需防腐、脱硫除尘一体化等优点，应用在我国缺水地区和低硫煤地区大型火电机组烟气脱硫上，呈现出了良好的技术经济性。
CFB- FGD工艺以循环流化床原理为基础，采用生石灰或消石灰为脱硫剂。主要由脱硫塔、脱硫除尘器、吸收剂制备、物料再循环及排放、工艺水、仪表控制等六个部分组成。
锅炉烟气从脱硫塔的底部与加入的吸收剂和脱硫灰混合后，通过文丘里管的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，极大地强化气固间的传热、传质。同时通过向脱硫塔内喷水，湿润颗粒表面，烟气冷却到最佳的化学反应温度。此时烟气中的SO2和几乎全部的SO3，HCl，HF等酸性成分被吸收而除去，生成CaSO3·1/2 H2O等副产物。主要化学反应是：
Ca(OH)2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2O
Ca(OH)2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O
CaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2O
2Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O
Ca(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O
Ca(OH)2+ CO2=CaCO3 + H2O
为了降低吸收剂的耗量和稳定流化床的运行，脱硫除尘器收集到的脱硫产物循环回脱硫塔进一步参加反应。由于脱硫塔内具有较高颗粒的床层密度，使得床内的Ca/S比高达50以上， SO2可以得到充分反应。通过控制吸收剂的加入量以及物料与烟气的接触时间，可获得90～98％的稳定SO2脱除效率及99％以上的SO3、HCl、HF脱除效率。由预热器出来的烟气进入脱硫塔文丘里底部，在此，烟气中的酸性气体如SO3，SO2，HCl，HF 与加入的消石灰反应生成相应的副产物。最佳的反应温度为高于水露点温度20～30℃，烟气的降温是通过安装在脱硫塔锥形段的水喷嘴喷水降温。反应物随烟气从脱硫塔顶部进入下游除尘器，下游除尘器可以是布袋除尘器也可以是电除尘器，皆可满足除尘要求。大部分的脱硫灰通过空气斜槽循环回脱硫塔进行再反应。为了维持物料平衡，一部分的脱硫灰将作为脱硫副产物排放。脱硫除尘器净化的清洁烟气通过引风机，进入烟囱排放。为了使脱硫系统在低负荷时稳定运行，将清洁烟气循环回脱硫塔上游，以便维持吸收塔最低的烟气量。
CFB- FGD脱硫塔内的粉尘浓度较高，大概是1～10 公斤 /m3，但仅为CFB锅炉浓度的十分之一。值得注意的是，并不是所有流态化的高粉尘浓度系统都是循环流化床，如浓相气力输送同样也是一个高粉尘浓度系统，但不是循环流化床。只有具备高滑落速度（气流速度与物料速度的差值）才是循环流化床的标志性特征。另外，循环流化床内粉尘浓度分布呈上稀下浓状。
1 脱硫塔
脱硫塔为文丘里空塔结构，是整个CFB脱硫反应的核心。由于烟气中几乎所有的SO3完全被脱除，且烟气温度始终高于露点温度20℃左右，因此脱硫塔内部及下游设备无需任何防腐，塔体由普通碳钢制成即可。干法脱硫属于气固两相反应，塔内的气固两相流产生最大的气固滑落速度，增强气固之间的传质、传热，烟气停留时间要保证5 秒以上，以确保良好的脱硫效果，为适应大型化应用，脱硫塔流化床的入口采用七个文丘里管结构。
2 脱硫除尘器
脱硫除尘器采用高粉尘浓度的电除尘器（或布袋除尘器），由于物料的不断循环使脱硫除尘器的入口粉尘浓度高达600～ 1000g/Nm3，是常规电除尘器的20～30倍，为了满足50mg/Nm3的烟尘排放要求，脱硫除尘器的除尘效率必须到达99.99%以上。
3 吸收剂制备系统
CFB- FGD所需的脱硫剂一般为Ca(OH)2，其来源有两种方式：一是直接采购符合要求的消石灰Ca(OH)2粉，二是采购满足要求的粉状CaO由密封罐车运到脱硫岛并泵入生石灰仓。然后经过安装在仓底的干式石灰消化器消化成Ca(OH)2干粉，通过气力输送至消石灰仓储存。根据脱硫需要，通过计量系统向脱硫塔加入Ca(OH)2干粉，生产的消石灰粉含水率低于1.5%。
4 物料再循环及排放系统
脱硫除尘器收集的脱硫灰大部分通过空气斜槽返回脱硫塔进行再循环，一般设有两条循环空气斜槽，通过控制循环灰量调节脱硫塔的压降；清洁烟气再循环系统，通过电动调节阀流量的调整，控制再循环烟气量，保证脱硫系统在低负荷时稳定运行；在脱硫除尘器的灰斗总共设有2 个外排灰点，采用正压浓相气力输送方式，输送能力按实际灰量的200%设计，对应配套两条输送管道将脱硫灰输送到脱硫灰库贮存。
5 工艺水系统
脱硫除尘岛的工艺用水包括烟气温度冷却用水和石灰消化用水。前者通过高压水泵以一定的压力通过回流式喷嘴注入脱硫塔内，使水雾化良好，在回流管上设有回水调节阀，通过脱硫塔出口温度控制水量的调节；石灰消化用水采用计量泵，其根据消化器入口生石灰的加入量进行控制，确保消石灰是干态的。
6 控制系统
CFB- FGD的工艺控制过程主要有三个控制回路（如图1），三个回路相互独立，互不影响。(1)SO2控制：根据脱硫岛入口SO2、脱硫岛出口SO2浓度和烟气量等来控制吸收剂的加入量，以保证达到按要求的SO2排放浓度；(2)脱硫塔反应温度的控制：通过控制喷水量可以控制脱硫塔内的反应温度在最佳反应温度70～ 80℃；(3)脱硫塔压降控制：通过控制循环物料量，控制脱硫塔整体压降在800～1200Pa左右。
采用DCS控制系统，操作简单，画面丰富，准确灵活，与锅炉主机通讯可靠畅通。
 |
7 总结
CFB- FGD系统集“脱硫、除尘、除灰”三位一体，同时占地面积相对较小，投资运行费用较低，脱硫、除尘效果好，尤其是老电厂改造工程，停机时间短，具有良好地发展前景。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
