1、火電廠煤粉鍋爐煙氣脫硫工藝選擇分析1 脫硫工藝方案目前國際上已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)達(dá)數(shù)百種之多，在這些脫硫工藝中，有的技術(shù)較為成熟，已經(jīng)達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平，有的尚處于試驗研究階段。下面對目前技術(shù)較為成熟、可供應(yīng)用的幾種典型脫硫工藝進(jìn)行介紹和評價。0 h6 R' v* U5 P+ P+ T. A" S# B11 石灰石一石膏濕法脫硫工藝9 Y3 ( |/ B1 m' 9 t' P石灰石一石膏濕法脫硫工藝采用石灰石作為脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎、磨細(xì)成粉狀，與水混合 攪拌制成吸漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及

2、鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)而被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng)加熱器加熱升溫后通過煙囪排放大氣。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿的循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率高。- a. V2 B' m i6 m該工藝適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫，脫硫效率可達(dá)到95以上。石灰石一石膏濕法脫硫工藝的主要反應(yīng)如下：5 O0 M& c! R& ! f3 P! f吸收過程：CaCO3+SO2+12H20一CaSO3 12H20 +CO2 $ + L, 3 r( G& S氧化過程：CaSO312H20+1202+32H20 - -CaSO42

3、H2O " p, i1 $ k! H/ |: o石灰石一石膏濕法脫硫是目前世界技術(shù)最為成熟、效率最高、應(yīng)用最多的脫硫工藝，特別在美國、德國和日本，應(yīng)用脫硫工藝的機組容量約占電站脫硫裝機總?cè)萘康?0 ，已應(yīng)用的最大單機容量達(dá)IO00MW。在國內(nèi)，重慶珞璜電廠首次引進(jìn)了石灰石一石膏濕法脫硫工藝，設(shè)計脫硫效率大于95 。該廠二期工程仍采用了該脫硫工藝。此外重慶、半山、北京第一熱電廠、揚州電廠以及鎮(zhèn)江電廠二期等的脫硫工程，亦采用了此工藝。由國內(nèi)制造廠家總體設(shè)計第一套國產(chǎn)300MW 石灰石一石膏濕法脫硫裝置也已在黃臺電廠實施。/ H3 q- f# ' d3 J9 z1 N- x石灰石

4、石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要包括：煙氣系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石灰石一s0 反應(yīng)吸收系統(tǒng)、密封風(fēng)系統(tǒng)、GGH再熱系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、工業(yè)水系統(tǒng)及就地控制系統(tǒng)等；主要設(shè)備包括：增壓風(fēng)機，氣一氣熱交換器(GGH 、脫硫塔、漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、石灰石漿液輸送泵、石膏漿液輸送泵、密封風(fēng)機、空壓機、高壓沖洗泵、攪拌器等。其中煙氣系統(tǒng)和石灰石一s02反應(yīng)吸收系統(tǒng)是主要的工藝系統(tǒng)。- w 5 0 I7 E. 0 r0 a2 r, z5 x6 p7 W5 N$ C! a! j! u, w% j12 噴霧干燥法脫硫工藝噴霧干燥法脫硫工藝以石灰作為脫硫吸收劑，石灰經(jīng)消化加水制成消石灰乳，消石灰乳經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)霧化器噴射

5、成均勻的霧滴，這些具有很大表面積的散微粒，與煙氣中的SO 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 CaSO 和CaSO ，達(dá)到脫除煙氣中的SO 的目的。如果吸收劑顆粒沒有完全干燥，則在吸收塔之后的煙道和除塵器中仍可繼續(xù)發(fā)生吸收二氧化硫的化學(xué)反應(yīng)。脫硫反應(yīng)產(chǎn)物及未被利用的吸收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔，進(jìn)入除塵器被收集下來。除塵后的煙氣經(jīng)煙囪排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率。一般將部分脫硫灰加入制漿系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用。消石灰乳吸收SO 的化學(xué)反應(yīng)為： Ca(OH2+SO2-*CaSO312H2O+12H2O Ca(OH，+SO，+120，+ H2O CaSO4 2H2O 這種脫硫工藝相比濕法煙氣脫硫工藝而言，

6、具有設(shè)備和工藝流程較為簡單、系統(tǒng)可靠性高的特點，在CaS為1116時，脫硫效率在8090之間。" e  P5 M+ ! % N( o在歐洲和美國等國家應(yīng)用比較多，300MW 以上機組有一定運行業(yè)績。國內(nèi)白馬電廠進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法的試驗，CaS為14，其脫硫效率達(dá)到80 ，黃島電廠亦采用了該工藝。 7 |; A n: n6 i, h& p . U. b7 _9 . M$ 13 爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化器脫硫工藝 (LIFAC 該工藝以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛，在爐膛內(nèi)受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣。由于反

7、應(yīng)在氣固兩相之間進(jìn)行，反應(yīng)速度較慢，吸收劑利用率較低。因此在煙道尾部設(shè)尾部增濕活化反應(yīng)器，增濕水以霧狀噴入活化反應(yīng)器內(nèi)，與未反方應(yīng)的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進(jìn)而與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)。爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化器脫硫工藝適用于燃燒含硫量為06 25 的煤種的鍋爐，當(dāng)鈣硫比控制在25及以上時，系統(tǒng)脫硫率可達(dá)到6580 。未反應(yīng)的吸收劑、反應(yīng)產(chǎn)物呈干燥態(tài)隨煙氣排出，被除塵器收集下來。由于脫硫過程吸收劑的利用率較低，脫硫副產(chǎn)物中亞硫酸鈣含量較高，其綜合利用受到一定的限制，同時由于在爐內(nèi)噴鈣，鍋爐燃燒穩(wěn)定性及鍋爐效率會有影響。該脫硫工藝在芬蘭、美國、加拿大、法國等國家得到廣泛應(yīng)用，采用這一脫硫技術(shù)的最大單機

8、容量已達(dá)300MW。南京下關(guān)電廠和浙江錢清電廠的 125MW機組均采用了這一脫硫工藝。 : y0 C' 8 E3 ( , g& M( / N6 S6 b, O14 電子束法脫硫工藝該脫硫工藝流程由排煙預(yù)除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產(chǎn)品捕集等工序所組成。鍋爐排出的煙氣經(jīng)過除塵器粗濾處理之后進(jìn)入冷卻塔，冷卻塔內(nèi)噴射冷卻水將煙氣冷卻到適于脫硫、脫硝處理的溫度(約7O 。在反應(yīng)器進(jìn)口處將一定的氨氣、壓縮空氣和軟水混合噴入、冷卻后的煙氣流進(jìn)反應(yīng)器經(jīng)電子束照射，SO 和NO 在自由基作用下生成粉狀微粒硫酸銨(NH SO 與硝酸銨NH NO，的混合粉體。生成的粉體微粒一部分沉淀到

9、反應(yīng)器底部，其余副產(chǎn)品被除塵器所分離的捕集。凈化后的煙氣經(jīng)煙囪向大氣排放。到目前為止，電子束法脫硫僅在日本、美國進(jìn)行過一些小型工業(yè)試驗，尚沒有在大型機組上應(yīng)用的業(yè)績。國內(nèi)在成都熱電廠1臺200MW機組進(jìn)行了裝置試驗，已投入運行，脫硫效率可達(dá)85 。 , W8 P: Z: V. s0 b/ 3 W/ j" y! b; i2 - o15 氨法脫硫工藝該脫硫工藝是以氨水為吸收劑，其副產(chǎn)品為硫酸銨化肥。鍋爐煙氣經(jīng)煙氣換熱器冷卻至90100 ，進(jìn)入預(yù)洗滌器除去HCI和HF，洗滌后的煙氣經(jīng)液滴分離器除去水滴，再進(jìn)入前置洗滌器中。在前置洗滌器中，氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的 SO，被洗滌吸收除

10、去，經(jīng)洗滌后的煙氣排出后經(jīng)液滴分離器除去水滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進(jìn)一步被洗滌，經(jīng)洗滌塔頂部的除霧器除去霧滴，再經(jīng)煙氣換熱器加熱后由煙囪排放。洗滌工藝中產(chǎn)生的約30 的硫酸銨溶液排出洗滌塔，可以送到化肥廠進(jìn)一步加工或直接作為液體氮肥出售。氨法脫硫?qū)佥^為成熟的一種脫硫工藝，在德國的一些電廠已得到應(yīng)用，在我國尚無運行業(yè)績。 % k& C- + k  _16 海水脫硫工藝海水通常呈堿性，這使海水具有天然的酸堿中和吸收SO 的能力。可用于燃煤含硫量不高并以海水作為循環(huán)冷卻水的海邊電廠。海水脫硫法的原則是用海水作為脫硫劑，在吸收塔內(nèi)對煙氣進(jìn)行逆向噴淋洗滌，煙氣中的

11、SO2，被海水吸收為液態(tài) H2SO3，繼而經(jīng)氧化曝氣轉(zhuǎn)變成硫酸，硫酸的氫離子被海水中的碳酸氫離子中和。海水脫硫采用天然海水作為吸收劑，不添加任何化學(xué)物質(zhì)，節(jié)省了吸收劑制備系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)簡單，無需脫硫的制備，設(shè)備可用率高，根據(jù)國外經(jīng)驗，可用率保持在100 。脫硫后的海水經(jīng)處理后，可直接排人大海，不需要脫硫渣的處理設(shè)施，也無廢水廢料，易于管理。脫硫效率90 以上，與其他脫硫法相比較，投資低，運行費用也低。但是，海水脫硫只能用于海邊電廠，對海水的堿性有一定的要求，且只能適用于燃煤含硫量小于15 的中低硫煤。我國深圳瑪灣電廠和后石電廠采用了海水脫硫法。 6 y2 D, D" T3 a* g%

12、 ; c2 $ F ; c- K0 _% 0 P( H  r1 c2 脫硫工藝方案的比較和評價 & f3 d  e1 T( z21 工藝方案比較要對各種脫硫工藝進(jìn)行綜合評價和全面技術(shù)經(jīng)濟比較是較為困難的，下面僅對上述幾種工藝系統(tǒng)主要指標(biāo)進(jìn)行比較(見表1： - Z+ |% p& k. ! & G8 V3 ! D! k: t' |" H8 H% F22 工藝方案評價 9 i7 0 ! x" R' _%   X1 k( |* ?(1噴霧干燥法工藝系統(tǒng)流程簡單，技術(shù)成熟，可靠性高，運

13、行費用不高，一般用于含硫量小于 2 煤種。但其脫硫效率不如石灰石一石膏濕法，而且這種工藝存在脫硫副產(chǎn)品利用受限制問題。 . b' |2 O- R# U! L3 M5 k& p' . y, S. w7 m4 % |! G(2爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝主要適用對脫硫效率要求不高的中小型機組，且需對鍋爐進(jìn)行必要的改造。其脫硫效率較低，只能達(dá)到 75左右。運行時鍋爐燃燒穩(wěn)定性和鍋爐效率也會受到影響。脫硫副產(chǎn)品利用同樣受到影響。表1 脫硫工藝方案比較表工 藝 方 案項 目 石灰石一 爐內(nèi)噴鈣尾石膏濕法 噴霧十燥法 電子束法 氨法 海水法 部增濕活化技術(shù)成熟程度 成熟 成熟 成

14、熟 工業(yè)試驗 成熟 較成熟不受含 適用于 適用于 適用于 不受含硫 適用于 適用煤種硫量限制 中、低硫煤 中、低硫煤 中、低硫煤 量限制 中、低硫煤能達(dá)到脫硫效率 95 以上 8090 6080 75左右 90 以上 90 CaS(一般 低于11 1314 >2 占地面積 較大 中 較小 較大 大 大脫硫投資占電廠 6 l0 8l2 35 25 9l6 投資比例( 廠用電率( l18 % H, - l$ O! K   |" R" w( y+ H3 s, x2 2 W(3電子束法脫硫工藝目前尚處于試驗階段，還沒有在大型機組應(yīng)用的業(yè)績和經(jīng)驗，而且其所需

15、吸收劑液氨難以保證供應(yīng)。 ; p% G9 o( G9 G% E9 v" Y+ c2 3 G" J(4氨法的投運業(yè)績較少，投資較高，后處理工藝復(fù)雜，采用吸收劑氨水價格遠(yuǎn)高于石灰石，副產(chǎn)品銷路少且售價低，無法抵消吸收劑成本。 ' W  b4 |$ I2 x# R/ j2 a 0 c; w' x% V+ p5 k. 1 w1 e9 Y(5海水法脫硫工藝在具備海水取排水條件和穩(wěn)定的海水性質(zhì)條件時才能獲得較高的脫硫效率，受條件制約，內(nèi)陸地區(qū)難以采用。 ( c1   + c4 j3 p 9 L- |; d5 j' ( f:

16、 h$ - C(6石灰石一石膏濕法脫硫工藝具有在大型發(fā)電機組上應(yīng)用業(yè)績，脫硫效率高，吸收劑石灰石資源豐富，易于獲得，價格低廉，脫硫副產(chǎn)品可以作為水泥緩沖劑或石膏制品原料得到有效利用。 " B% v% ; j1 n1 E7 V+ V 5 R; C# x1 W( T7 i( O8 W3 工藝方案選擇 % e1 p' - I# 31 選擇原則許多脫硫方法都能獲得較高的脫硫效益，但脫硫效率的高低并不是評價脫硫方法優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)，選擇時不但要進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，還要根據(jù)項目所在地區(qū)條件擬定工藝系統(tǒng)，總的來說，要從以下幾方面考慮： % y' T  R$ U

17、K. Q, m5 e(1脫硫效率滿足環(huán)保要求，且在電廠整個運行周期內(nèi)適應(yīng)出現(xiàn)內(nèi)外環(huán)境保護(hù)要求變化； / z9 e1 L7 E5 Y/ q+ s0 w+ a& ?0 5 G; p1 T. h6 (2選擇技術(shù)成熟，運行可靠，可用率在95以上，有大型工業(yè)化業(yè)績的工藝系統(tǒng)； ! A, # ; d$ P& h P, d+ $ + V6 7 (3脫硫設(shè)施運行不影響機組正常運行，能在鍋爐不同負(fù)荷工況下運行，脫硫變化速度適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化率； + y% ?8 T3 z/ U7 Y% s& . O/ P. A0 o  z& a+ S$ % I(4工程造價和運行費

18、用低、耗水量低； * _+ B6 A$ |" o8 I! K+ G, b2 d2 $ P$ q4 e; % m(5吸收劑要有穩(wěn)定來源，并且質(zhì)優(yōu)價廉，對周圍環(huán)境不會污染； 6 e   y; b. c% t & n( Y9 a* b/ m- O3 F0 E- J(6脫硫副產(chǎn)品綜合利用要有市場； 6 t( l+ j5 X/ n6 W1 k 1 N$ Y6 f& B& 4 G: f(7避免對電廠粉煤灰綜合利用帶來不利影響； 4 O2 _7 F% O3 2 8 Q/ 4 S. v1 K" k0 K(8廢料廢水排放不造成二次污染。 , C2 S$ i: F*