循環(huán)流化床脫硫除塵一體化項目設(shè)計與應(yīng)用

路永剛（阜新金山煤矸石熱電有限公司，遼寧 阜新 123006）

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循環(huán)流化床脫硫除塵一體化項目設(shè)計與應(yīng)用

路永剛
（阜新金山煤矸石熱電有限公司，遼寧 阜新 123006）

摘 要：本文通過總結(jié)阜新金山煤矸石熱電有限公司4×150MW CFB鍋爐配套LJD新型干法工藝的應(yīng)用，證明CFB爐后LJD干法工藝可實現(xiàn)95%以上高脫硫效率，通過爐內(nèi)、爐外兩級脫硫可達到99%以上的組合效率，為CFB鍋爐煙氣治理工藝選擇借鑒提供又一有力的成功例證。

關(guān)鍵詞：阜新金山；CFB鍋爐；LJD干法工藝；脫硫效率

1 前言

我公司建設(shè)規(guī)模為4×150MW發(fā)電機組，原脫硫設(shè)備為爐內(nèi)噴鈣的形式，根據(jù)國家環(huán)保部新頒發(fā)的《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》的規(guī)定和阜新市人民政府《藍天工程暨“十二五”污染減排目標責(zé)任書》的要求，原有脫硫設(shè)備無法實現(xiàn)滿足SO2排放濃度低于200mg/Nm3排放標準的要求。因此我公司決定進行環(huán)保改造，以實現(xiàn)我公司綠色環(huán)保和諧可持續(xù)發(fā)展。

我公司通過對國內(nèi)的石灰石/石膏濕法、半干法煙氣脫硫工藝進行充分考察、對比與論證，結(jié)合我公司設(shè)備、場地等實際情況，同時對國內(nèi)CFB鍋爐配套爐后脫硫裝置實際運行業(yè)績進行實地數(shù)據(jù)收集、分析，最終選擇具有脫硫除塵一體化的LJD新型干法脫硫工藝。

2 項目設(shè)計

2.1 工藝流程

鍋爐燃料中的硫在燃燒過程中與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)生成硫氧化物（SO2和SO3），本工藝所要脫除的就是尾氣中的有害氣體SO2和SO3。一個典型的LJDFGD工藝系統(tǒng)由吸收塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)及排放、吸收劑制備及供應(yīng)、工藝水、壓縮空氣系統(tǒng)以及電氣儀控系統(tǒng)等組成，鍋爐引風(fēng)機出來的原煙氣溫度一般為120℃～140℃左右，從底部進入吸收塔，在吸收塔的進口段，高溫?zé)煔馀c加入的吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進行初步的脫硫反應(yīng)，在這一區(qū)域主要完成吸收劑與HCl、HF的反應(yīng)。

然后煙氣通過吸收塔下部的文丘里管的加速，進入循環(huán)流化床床體；在文丘里的出口擴管段設(shè)有噴水裝置，噴入的霧化水用以降低脫硫反應(yīng)器內(nèi)的煙溫，使煙溫降至70℃左右（高于煙氣露點15℃左右），從而使得SO2與Ca（OH）2的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以瞬間完成的離子型反應(yīng)。

凈化后的含塵煙氣從吸收塔頂部側(cè)向排出，然后轉(zhuǎn)向進入脫硫后除塵器進行氣固分離。經(jīng)除塵器捕集下來的固體顆粒，通過除塵器下的脫硫灰再循環(huán)系統(tǒng)，返回吸收塔繼續(xù)參加反應(yīng)，如此循環(huán)。多余的少量脫硫灰渣通過氣力輸送至脫硫灰?guī)靸?nèi)，再通過罐車外排。在吸收塔內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

CaO+H2O=Ca（OH）2

Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+ 1/2H2O

Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+ 1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4· 1/2H2O

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O

2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2· 2H2O（＞120℃）

Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O

整個系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。

2.2 布置設(shè)計

本項目為改造項目，1、2、3號脫硫除塵島布置在煙囪旁的兩側(cè)空地，4號脫硫島布置在擴建端一側(cè)。脫硫島內(nèi)主要有反應(yīng)塔、布袋除塵器、清灰風(fēng)機、灰斗流化風(fēng)機、斜槽流化風(fēng)機、倉流化風(fēng)機、消化器、高壓工藝水泵、消化水泵、工藝水箱、消化水箱等主要設(shè)備。脫硫空壓機放置在1、2號脫硫島內(nèi)，用于脫硫系統(tǒng)的壓縮空氣使用，不足的空氣量由主壓縮空氣系統(tǒng)提供。操作員站及工程師站設(shè)置在原有電除塵器控制室內(nèi)，1、2號脫硫系統(tǒng)配電間布置在2號脫硫島內(nèi)，3、4號脫硫系統(tǒng)配電間布置在4號脫硫島內(nèi)。脫硫灰主要輸送至1號灰?guī)欤?號灰?guī)熳鰹閭溆妹摿蚧規(guī)臁?/p>

3 主要設(shè)備運行情況

（1）布袋除塵器系統(tǒng)：布袋除塵器差壓穩(wěn)定在1.25kPa～1.5kPa；布袋清灰風(fēng)機運行正常，清灰氣源壓力在75kPa～90kPa；清灰脈沖閥工作正常，充氣快速，噴吹有力。

（2）物料循環(huán)系統(tǒng)：可靠的物料循環(huán)系統(tǒng)保證了吸收塔床層壓降在1.1kPa以上，循環(huán)灰流動順暢；流化風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常；物料循環(huán)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)可靠準確。

（3）工藝噴水系統(tǒng)：工藝噴水系統(tǒng)將脫硫運行溫度控制在75℃以上，入口硫高時溫度降至70℃～72℃運行，水泵運行正常，水噴嘴入口壓力在4.0MPa以上；回水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)可靠準確，吸收塔出口溫度調(diào)節(jié)PID自動控制運行穩(wěn)定。

（4）生石灰消化系統(tǒng)：消化器運行穩(wěn)定正常，給水給料穩(wěn)定。生石灰給定量在6t/h～10t/h，平均運行6t/h時間長，運行期間生石灰消化能力滿足設(shè)計10t/h的能力。

（5）脫硫灰外排系統(tǒng)：物料輸送順暢，各閥門動作靈活，輸送時間大約3分鐘，儀表指示正常。氣力輸送的運行有普通模式和連續(xù)模式兩種。普通模式下，根據(jù)灰斗料位進行排灰，當(dāng)出現(xiàn)灰斗壓力大于10kPa（要求畫面可設(shè)置）時，自動開始排料，直至壓力高信號消失，將倉泵中的灰輸送完成后再次等待高料位。連續(xù)模式下，不根據(jù)灰斗料位進行排灰，而是連續(xù)輸送，直至手動停止。

圖1 阜新金山4×150MWCFB鍋爐外配套LJD干法工藝流程圖

4臺爐在整個168小時運行考核過程中，設(shè)備運行穩(wěn)定，始終維持高脫硫率、除塵效率，SO2及粉塵排放能夠達到“十二五”最新火電廠排放新標準要求，甚至接近于“超潔凈排放”標準要求。

4 技術(shù)特點小結(jié)

阜新金山煤矸石熱電有限公司4× 150MWCFB鍋爐爐外配套LJD干法裝置的穩(wěn)定高效運行及取得的各項優(yōu)異指標，充分說明此種配套工藝路線具有如下優(yōu)勢：

（1）脫硫效率高。LJD干法工藝采用煙氣循環(huán)流化床反應(yīng)器，利用高密度和激烈湍動的顆粒床層所形成的高傳質(zhì)傳熱速率，本身可實現(xiàn)95%以上的脫硫效率，配合CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫，組合脫硫率可穩(wěn)定在99%以上。

（2）高效利用鍋爐飛灰CaO作為脫硫劑，從而大大地節(jié)約了脫硫劑成本，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。這在本工程實際運行中已得到充分證實，解決了CFB鍋爐飛灰中游離氧化鈣較多，造成資源浪費的問題。此外，在爐內(nèi)Ca/S和爐內(nèi)脫硫率滿足設(shè)計參數(shù)時，爐外脫硫塔只需要噴水活化即可實現(xiàn)60%左右的效率，從而實現(xiàn)吸收劑的零消耗。

（3）先脫硫后除塵，脫硫為后級布袋除塵提供保護屏障。LJD干法工藝配套布袋除塵器可實現(xiàn)出口粉塵濃度溫定低于20mg/Nm3排放。LJD循環(huán)流化床塔置于布袋除塵器前，煙氣在循環(huán)流化床塔內(nèi)煙氣溫度降低，有利于提高布袋除塵器的濾袋壽命（濾袋壽命與煙氣溫度成反比），降低了布袋除塵器的維護成本。另外，循環(huán)流化床反應(yīng)塔具有SO2、SO3、HCl、HF等多組份污染物凈化能力，減少了煙氣對布袋除塵器濾料的化學(xué)侵害，進一步提高濾袋的使用壽命。

此外，CFB鍋爐爐后配套LJD干法工藝還具有不需煙囪防腐、無廢水產(chǎn)生、對煤種適應(yīng)性強等特點。

結(jié)語

我公司4×150MWCFB鍋爐外配套LJD脫硫除塵一體化裝置與主機同步一次性成功投運以及所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，為我公司的減排和阜新市人民政府的藍天工程做出重要貢獻。

參考文獻

［1］鐘彥明.濕法脫硫除塵器在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用［J］.化工設(shè)計通信，2004，30（01）：37-40.

中圖分類號：X701

文獻標識碼：A