循環(huán)流化床脫硫的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用的最新進(jìn)展

詹威全

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

循環(huán)流化床脫硫的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用的最新進(jìn)展

詹威全

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

煙氣脫硫是電力行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、生活垃圾焚燒處理及其他行業(yè)煙氣凈化減排的重點(diǎn)，減排形勢(shì)日益嚴(yán)峻。循環(huán)流化床原理的干法脫硫技術(shù)，節(jié)能節(jié)水，具備多組分污染物協(xié)調(diào)凈化功能。本文介紹了LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)原理、技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用的最新進(jìn)展。

循環(huán)流化床;干法脫硫;協(xié)同凈化;節(jié)能節(jié)水;多組分污染物

1 前言

我國(guó)現(xiàn)正處于工業(yè)化、城市化和信息化快速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)也帶來了巨大的資源環(huán)境壓力。為此，國(guó)家提出的“十一五”規(guī)劃，把節(jié)能減排提升到了前所未有的高度。而即將出臺(tái)的“十二五”規(guī)劃，將會(huì)對(duì)電力行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、生活垃圾焚燒處理及其他行業(yè)的二氧化硫排放進(jìn)行更加嚴(yán)格的控制[1]。

煙氣循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)，是目前我國(guó)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的煙氣脫硫技術(shù)。國(guó)家環(huán)保部門早已將煙氣循環(huán)流化床干法脫硫工藝技術(shù)列入《2009年國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄》[2]。國(guó)內(nèi)已有企業(yè)針對(duì)電力、鋼鐵、垃圾焚燒及工業(yè)窯爐等行業(yè)煙氣的特點(diǎn)，開發(fā)出LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)。本文介紹了LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)的原理、技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用的最新進(jìn)展。

2 LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1 技術(shù)原理

LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)主要由流化床多組分凈化反應(yīng)吸收塔、高濃度布袋除塵器、吸收劑及吸附劑供應(yīng)系統(tǒng)、物料循環(huán)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、副產(chǎn)物外排系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)等組成。利用脫硫塔下部的文丘里管加速作用[3]，使煙氣與吸收劑Ca(OH)2、吸附劑（活性炭等）在塔內(nèi)形成循環(huán)流化床床體，產(chǎn)生很好的傳質(zhì)和傳熱效果。噴水降溫使煙氣中的SO2和幾乎全部的SO3、HCl、HF等酸性氣體被迅速脫除。借助于活性炭等吸附劑巨大的比表面積可有效吸附脫除煙氣中的重金屬和二英[4]。煙氣通過附著在濾袋表面的粉餅層（吸收劑和吸附劑），可增強(qiáng)二英等污染物的吸附脫除，使煙氣得到進(jìn)一步凈化。其工藝流程如圖1所示。

圖1 LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)工藝流程

2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）實(shí)現(xiàn)脫酸除塵及多組分污染物協(xié)同凈化

LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)，通過高比表面積的吸附劑，及在循環(huán)流化床反應(yīng)器和布袋除塵器的協(xié)同作用下，實(shí)現(xiàn)高效脫酸、除塵及多組分污染物凈化。經(jīng)國(guó)家環(huán)境分析測(cè)試中心檢測(cè)：LJS燒結(jié)煙氣干法脫硫及多組分污染物協(xié)同凈化裝置SO2脫除率達(dá)到99.1%；SO3、HCl脫除率達(dá)到97%；重金屬脫除率達(dá)到99%。

（2）對(duì)于顆粒物，特別是細(xì)微顆粒物的控制十分有效

LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)后配置的布袋除塵器具有除塵效率高的特點(diǎn)，除塵效率大于99.9%，特別是對(duì)于亞微米級(jí)的粉塵有很好的收集效果，除塵器出口煙氣含塵濃度低于30mg/m3，甚至能達(dá)到10mg/m3，完全能達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）中對(duì)煙塵的新的排放標(biāo)準(zhǔn)。布袋除塵器對(duì)粒徑小于1μm的粉塵去除率為100%，粒徑大于1μm的粉塵去除率在99.95%以上[5]。2010年，國(guó)內(nèi)處理煙氣量最大的燒結(jié)機(jī)全煙氣脫硫項(xiàng)目—寶鋼集團(tuán)495m2一號(hào)燒結(jié)機(jī)LJS燒結(jié)煙氣干法脫硫及多組分污染物協(xié)同凈化裝置順利投運(yùn)，布袋除塵器出口煙氣粉塵濃度低于10mg/m3。

（3）脫硫系統(tǒng)節(jié)能節(jié)水效果明顯

國(guó)家“十一五”863重大科研課題的依托工程——華能邯峰電廠2×660MW機(jī)組煙氣循環(huán)流化床干法脫硫裝置兩臺(tái)機(jī)組一次性通過168小時(shí)的試運(yùn)行，脫硫效率達(dá)到了90%以上，最高可達(dá)98%，各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)值，特別是在水耗、電耗上較傳統(tǒng)的濕法分別節(jié)約40%和30%，鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)脫硫系統(tǒng)的電耗不到8000kW，只占機(jī)組發(fā)電量的1.2%，鍋爐低負(fù)荷時(shí)可切換至單塔運(yùn)行，整體節(jié)能達(dá)到43%。

（4）采用電石渣粉作為干法脫硫吸收劑可實(shí)現(xiàn)以廢治廢

結(jié)合電石渣特點(diǎn)[6]，開發(fā)出的“濕度整定裝置”，用于制備可以用于LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫工藝的優(yōu)質(zhì)電石渣干粉吸收劑，電石渣中的雜質(zhì)對(duì)工藝的運(yùn)行沒有任何影響，而其中的氯還有助于進(jìn)一步減少耗水量。

采用電石渣粉作為干法脫硫吸收劑，除了可滿足當(dāng)前減排SO2和粉塵等環(huán)保要求外，還可實(shí)現(xiàn)電石渣固體廢棄物的綜合利用。特別是對(duì)于“煤炭-電力-電石-PVC”的大型煤化工企業(yè)，可實(shí)現(xiàn)高效煙氣治理、節(jié)能降耗、以廢治廢。北元化工自備電廠新建2×135MW機(jī)組干法脫硫項(xiàng)目，采用的就是當(dāng)?shù)仉娛瘡S產(chǎn)生的電石渣粉作脫硫吸收劑，實(shí)現(xiàn)了化工工業(yè)園區(qū)大范圍的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

3 LJ系列循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)應(yīng)用的最新進(jìn)展

3.1 燃煤鍋爐

燃煤鍋爐由于燃燒的煤的品質(zhì)不同，煙氣組分變化比較大，但其煙氣都包含粉塵，SO2、SO3、HCl、HF等酸性污染物、重金屬（汞等）以及氮氧化物。我國(guó)地域煤炭資源和水資源成反比，西部水資源的緊張，成為我國(guó)在西部富煤地區(qū)建設(shè)大型煤電一體化基地的瓶頸。針對(duì)煤電行業(yè)的這些特點(diǎn)，企業(yè)開發(fā)了“高度節(jié)水LJD燃煤鍋爐循環(huán)流化床多組分污染物干法脫硫凈化工藝”。

天富南熱電2×125MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)是新疆第一個(gè)投運(yùn)的LJD干法脫硫裝置，也是新疆第一個(gè)成功采用多爐一塔技術(shù)的LJD干法脫硫裝置。該裝置于2009年一次性順利通過“168小時(shí)”連續(xù)運(yùn)行考核，系統(tǒng)脫硫效率在90%以上，粉塵排放低于20mg/m3，水耗低、能耗低。同時(shí)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可操作性，能夠自動(dòng)跟蹤鍋爐的負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)整脫硫的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 CFB鍋爐

CFB鍋爐由于自身的特點(diǎn)，可以采用兩級(jí)脫硫系統(tǒng)，即在采用循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫的同時(shí)，爐后另配煙氣脫硫提效裝置。為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，中石化廣州公司在其2×460t/h循環(huán)流化床鍋爐爐后煙氣脫硫提效上，分別配套了LJD干法脫硫除塵一體化工藝裝備，隨煙氣夾帶排出的剩余石灰作為爐后LJD干法脫硫除塵一體化裝置的吸收劑，以降低脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本。經(jīng)測(cè)試，綜合脫硫后出口SO2濃度低于200mg/m3，粉塵排放小于30mg/m3。廣石化循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫+爐后循環(huán)流化床脫硫裝置聯(lián)合脫硫的脫硫效率可以高達(dá)99%以上。

這一循環(huán)流化床鍋爐配套的LJD煙氣循環(huán)流化床干法脫硫除塵一體化裝置，為我國(guó)西南部燃用高硫煤機(jī)組煙氣高效脫硫，探索出了一條符合科學(xué)發(fā)展觀和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的新路。

3.3 鋼鐵燒結(jié)機(jī)

燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點(diǎn)火后，在高溫?zé)Y(jié)成型過程中所產(chǎn)生的廢氣。其煙氣主要特點(diǎn)是[7]：煙氣量大、煙氣溫度較高、含重金屬及有機(jī)污染物（主要是二英和呋喃）、SO2濃度變化大、SO3的濃度高、含濕量大、露點(diǎn)溫度較高及煙氣攜帶粉塵多。針對(duì)上述燒結(jié)煙氣特點(diǎn)，企業(yè)開發(fā)出“LJS燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)流化床多組分污染物干法脫硫凈化工藝”對(duì)燒結(jié)機(jī)煙氣進(jìn)行深度凈化處理。

針對(duì)大煙氣量，LJS燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)流化床多組分污染物干法脫硫凈化工藝采用入口為7個(gè)文丘里噴嘴的吸收塔，單塔理論上最高可處理高達(dá)28×105m3/h的煙氣量，同時(shí)設(shè)置了清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，可以適應(yīng)燒結(jié)低煙氣負(fù)荷工況。此工藝可有效脫除煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體，并通過添加吸附劑，將煙氣中的大部分重金屬、有機(jī)污染物脫除，為了滿足日益嚴(yán)格的排放要求，還預(yù)留了一定的同時(shí)脫除NOx的能力。

梅鋼400m2燒結(jié)煙氣LJS干法脫硫系統(tǒng)配套的是國(guó)內(nèi)首套燒結(jié)二英脫除裝置（見圖2），該裝置投運(yùn)后，可使二英的排放達(dá)到0.1ngI-TEQ/m3以下。

圖2 梅鋼400m2燒結(jié)機(jī)煙氣二英脫除系統(tǒng)（國(guó)內(nèi)首套）

3.4 工業(yè)窯爐及垃圾焚燒爐

工業(yè)窯爐具有煙氣量和煙氣溫度波動(dòng)范圍大、污染物成分復(fù)雜（含有一定的重金屬以及二英）、污染物含量高、粉塵成分復(fù)雜等特點(diǎn)，具有多組分污染物高脫除效率的LJG工業(yè)窯爐煙氣干法脫硫工藝及裝置，可應(yīng)用于褐煤干燥爐、玻璃窯、冶金焦化爐、炭黑等工業(yè)窯爐煙氣的凈化處理。該凈化系統(tǒng)可先于工業(yè)窯爐啟動(dòng)和后于工業(yè)窯爐關(guān)閉，確保不出現(xiàn)煙氣凈化盲區(qū)。同時(shí)該系統(tǒng)預(yù)留脫硝添加劑進(jìn)料裝置接口，可實(shí)現(xiàn)低溫脫硫脫硝除塵一體化，脫硝效率45%～70%，可確保低于600mg/m3的排放要求。

垃圾焚燒煙氣中的污染物一般以氣態(tài)或固態(tài)形式存在，煙氣溫度波動(dòng)大、酸性氣體濃度高、煙氣含濕量大、煙氣中含有一定的重金屬，特別是含有劇毒的二英、呋喃等污染物[8]。針對(duì)垃圾焚燒煙氣特點(diǎn)，LJF干法脫酸除塵及多組分污染物協(xié)同凈化工藝技術(shù)與裝置具有較高的二英脫除效率。

4 結(jié)論

LJ系列干法脫硫技術(shù)可滿足各行業(yè)的煙氣污染物治理要求，可為企業(yè)降低環(huán)保成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力提供有力的技術(shù)支撐，為環(huán)境污染問題的解決提供了一系列完整、先進(jìn)、有針對(duì)性的工藝路線。

[1]王金南，逯元堂，吳舜澤，等.國(guó)家“十二五”環(huán)保產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè)及政策分析[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（6）：24-29.

[2]2009國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（2）：6-18.

[3]李偉，趙長(zhǎng)遂，段倫博，等.多管文丘里循環(huán)流化床煙氣脫硫冷態(tài)氣流流場(chǎng)試驗(yàn)研究[J].鍋爐技術(shù)，2006，37（3）：72-76.

[4]仲兆平，金保升，黃亞繼，等.管道噴射吸附法凈化垃圾焚燒尾氣試驗(yàn)研究[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，35（1）：116-121.

[5]Ron Zevenhoven,Pia Kilpinen.Control of pollutants in flue gases and fuel gases[M].2002.

[6]趙旭東，項(xiàng)光明，馬春元，等.電石渣在循環(huán)流化床煙氣脫硫中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程，2006，34（9）：59-62.

[7]潘雪琴，詹威全，賴毅強(qiáng)，等.燒結(jié)煙氣脫硫工藝選擇對(duì)環(huán)境的影響[J].燒結(jié)球團(tuán)，2010，35（2）：23-25.

[8]林福林.CFB-FGD在垃圾焚燒煙氣凈化中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008（1）：51-53.

New Development on Advantage and Its Application of Dry Process of Desulfurization Technology

ZHAN Wei-quan

X701.3

A

1006-5377（2011）09-0025-03