石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)在中山火電廠的應(yīng)用

張麗珍

（南京龍源環(huán)保有限公司江蘇南京210012）

石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)在中山火電廠的應(yīng)用

張麗珍

（南京龍源環(huán)保有限公司江蘇南京210012）

中山火力發(fā)電有限公司2×300MW機組鍋爐燃煤含硫量1.5%，原煙氣中SO2含量為3800 mg/Nm3，為了滿足凈煙氣50mg/Nm3的排放要求，本工程采用石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫工藝，F(xiàn)GD裝置脫硫效率可以做到98.3%。

單塔雙循環(huán);脫硫效率

根據(jù)環(huán)保部2013年發(fā)布的第14號《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，作為我國大氣污染突出的12個重點區(qū)域內(nèi)的中山火力發(fā)電廠，需達(dá)到二氧化硫50mg/m3的排放限值。中山火力發(fā)電有限公司本期裝設(shè)2臺300MW機組鍋爐，鍋爐設(shè)計燃煤含硫量1.5%，原煙氣中SO2含量為3800 mg/Nm3，引風(fēng)機出口粉塵濃度低于50 mg/Nm3，本工程采用石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫工藝。

1 工藝系統(tǒng)及主要設(shè)備介紹

中山火力發(fā)電廠采用石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫工藝，脫硫效率可達(dá)到98%，該工藝主要包括煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石灰石粉儲存及供漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排空及漿液返回系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)。

1.1 SO2吸收系統(tǒng)

圖1 石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫工藝

本脫硫工程采用單塔雙循環(huán)工藝，按照一爐一塔+塔外漿池設(shè)計，設(shè)置兩級噴淋系統(tǒng)，一級噴淋設(shè)2層噴淋層（吸收塔），二級噴淋設(shè)3層噴淋層（塔外漿池）。

機組BMCR工況：運行一級噴淋2層+二級噴淋3層；

機組75%BECR工況：運行一級噴淋2層+二級噴淋2層；

機組40%BECR工況：運行一級噴淋2層+二級噴淋1層。

根據(jù)機組燃煤煙氣含硫變化，噴淋層數(shù)投運建議如下：

FGD入口煙氣SO2濃度3500 mg/Nm3～4400mg/Nm3：

運行一級噴淋2層+二級噴淋3層；

FGD入口煙氣SO2濃度2000~3500mg/Nm3：

運行一級噴淋2層+二級噴淋2層；

FGD入口煙氣SO2濃度~2000mg/Nm3：運行一級噴淋2層+二級噴淋1層。

石灰石-石膏濕法單塔雙循環(huán)脫硫工藝見圖1。本脫硫工藝實際上是相當(dāng)于煙氣通過了兩次SO2脫除過程，經(jīng)過了兩級漿液循環(huán)，兩級循環(huán)分別設(shè)有獨立的循環(huán)漿池，噴淋層，根據(jù)不同的功能，每級循環(huán)具有不同的運行參數(shù)。煙氣首先經(jīng)過一級循環(huán)，此級循環(huán)的脫硫效率一般控制在40%～75%，循環(huán)漿液pH控制在4.5～5.0，循環(huán)漿液停留時間不低于4.5min，此級循環(huán)的主要功能是保證優(yōu)異的亞硫酸鈣氧化效果和石灰石的充分溶解，以及保證充足的石膏結(jié)晶時間。經(jīng)過一級循環(huán)的煙氣直接進(jìn)入二級塔外，此級循環(huán)實現(xiàn)最終的脫硫洗滌過程，由于不用追求亞硫酸鈣的氧化徹底性和石灰石溶解的徹底性，同時也不用考慮石膏結(jié)晶大小問題，所以pH可以控制在較高的水平，達(dá)到5.6～6.0，這樣可以大大降低循環(huán)漿液量，減小循環(huán)泵流量，降低電耗。

單塔雙循環(huán)FGD系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1）高PH值的二級循環(huán)在較低的液氣比和電耗條件下，可以保證很高的脫硫效率,即便是高硫煤可以達(dá)到98.0%以上的效率；（2）低pH值的一級循環(huán)可以保證吸收劑的完全溶解以及很高的石膏品質(zhì)，并大大提高氧化效率，降低氧化風(fēng)機電耗；（3）石灰石在工藝中的流向為先進(jìn)入二級循環(huán)再進(jìn)入一級循環(huán)，兩級工藝延長了石灰石的停留時間，特別是在一級循環(huán)中pH值很低，實現(xiàn)了顆粒的快速溶解，可以實現(xiàn)使用品質(zhì)較差的石灰石并且可以較大幅度地提高石灰石顆粒度，提高了石灰石的利用率，使鈣硫比實現(xiàn)低于1.02成為現(xiàn)實的可能。

1.2 高效除霧器

本工程要求煙氣在含液滴量低于50mg/Nm3（干態(tài)）下排出，采用三級除霧器（2層屋脊式+1層管式除霧器）。除霧器安裝在吸收塔上部，用以分離凈煙氣夾帶的霧滴。2014年以來隨著國家環(huán)保超低排放的要求，除霧器選擇尤為重要，主要考慮以下方面：（1）據(jù)吸收塔煙氣流速的大小及出口霧滴（50mg/Nm3～20mg/Nm3干基）的性能要求，進(jìn)行流場分析，根據(jù)分析結(jié)果決定該項目除霧器的設(shè)計布置，比如采用三級屋脊式除霧器還是一級管式+二級屋脊式除霧器。（2）盡可能地增加除霧器的實際流通面積，從而提高除霧器的整體效率，高效除霧器要求除霧器有效布置率達(dá)到82%～88%（普通除霧器設(shè)計有效布置率只有70%～80%）。（3）除霧器布置的角度結(jié)合煙氣流場分析結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，這樣更能有效地去除霧滴，保證出口霧滴性能。（4）合理設(shè)計葉片間距并進(jìn)行差異化布置。采用差異化布置是為了將到達(dá)除霧器的煙氣更好的進(jìn)行均布，這樣可提高霧器的整體效率，有效的杜絕因為煙氣分布不均勻而引起的除霧器的失效現(xiàn)象，防止石膏雨現(xiàn)象的發(fā)生。

2 脫硫工藝投資與運行費用研究比較

2.1 單塔雙循環(huán)與單循環(huán)投資費用比較

（1）吸收塔本體：雙循環(huán)塔上部比單循環(huán)塔高度增加，由于單循環(huán)要求的漿池液位較深，雙循環(huán)需要增加漿液收集器及自流管管道，因此塔本體造價仍較單循環(huán)方案高。（2）塔外漿池：雙循環(huán)工藝需要增加塔外漿池、攪拌系統(tǒng)和氧化空氣管網(wǎng)、密度計、pH計、旋流泵、旋流站；由此可見，單塔雙循環(huán)工藝較單循環(huán)工藝投資費用較高。

2.2 單塔雙循環(huán)與單循環(huán)運行費用比較

（1）電耗：雙循環(huán)方案引起煙氣側(cè)阻力增加，進(jìn)而電耗有所增加，但是不同的pH值控制會使循環(huán)泵及其它設(shè)備電耗節(jié)省更多。（2）由于雙循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化了石膏的結(jié)晶和石灰石溶解的環(huán)境，因此石膏品位會提高；另外由于石灰石利用率可提高到1.02，運行之中可節(jié)省石灰石粉用量。經(jīng)過長期運行實際來看，300MW鍋爐機組脫硫單塔雙循環(huán)與單循環(huán)年運行費用可節(jié)省約百萬。

3 單塔雙循環(huán)脫硫效率性能曲線

3.1 鍋爐負(fù)荷與脫硫效率的關(guān)系

圖2 鍋爐負(fù)荷與脫硫率的性能曲線圖

3.2 入口SO2濃度與脫硫率關(guān)系

圖3 入口SO2濃度與脫硫率關(guān)系

從圖3中可看出，300MW鍋爐機組40%~100%BECR工況下運行，脫硫效率可到達(dá)98%以上；入口SO2濃度在3800 mg/Nm3以下，脫硫效率也可達(dá)到98%。

4 結(jié)語

單塔雙循環(huán)脫硫工藝在中山火電廠實際運行中，入口SO2濃度在1600 mg/Nm3～2700 mg/Nm3，吸收塔出口SO2濃度可以降到35 mg/Nm3左右，脫硫裝置能夠長期穩(wěn)定運行，并能夠取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]張海濤.北疆電廠脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行的研究與實踐[J].能源與節(jié)能,2012(11)：45-47.

[2]GB 13223-2011,火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].2011.

[3]趙宇.電廠石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)運行的缺陷管理[J].化學(xué)工程,2013(9)：5-7.

[4]樓清剛.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)綜述[J].能源與環(huán)境, 2009(2)：87-89.

圖3 不同好氧堆肥周期下產(chǎn)品有機質(zhì)含量

從圖3中可以看出，在實驗前期，隨著厭氧發(fā)酵時間延長，有機質(zhì)含量穩(wěn)步升高，第7天時，有機質(zhì)含量達(dá)到55%左右，隨后隨著發(fā)酵時間延長，有機質(zhì)含量基本保持不變，說明在效菌劑添加量、初始C/N、初始含水率、通風(fēng)量、pH等參數(shù)均在最優(yōu)情況下時，好氧堆肥的最佳發(fā)酵周期可縮短至7天。

經(jīng)檢測，本試驗中藥渣好氧堆肥產(chǎn)品各項指標(biāo)均滿足國家《有機肥標(biāo)準(zhǔn)》（NY525-2012）及國家《生物有機肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（NY884-2012)。

表3 中藥渣好氧堆肥產(chǎn)品檢測

5 結(jié)語

5.1 由實驗數(shù)據(jù)中得出：使用高效中藥渣纖維素降解菌進(jìn)行中藥渣厭氧發(fā)酵和好氧堆肥處理，在接種量為15%的情況下，可實現(xiàn)厭氧發(fā)酵周期縮短至9d，好氧堆肥周期縮短至7d。相比傳統(tǒng)中藥渣15d～30d處理周期，本項技術(shù)可有效縮短處理周期。

5.2 了中藥渣好氧堆肥處理技術(shù)研究，適應(yīng)于大規(guī)模處理場合機械化操作，此技術(shù)可推廣應(yīng)用至園林垃圾處理方面，隨著建設(shè)生態(tài)城市步伐的加快，城市的整體綠化率逐年遞增，年產(chǎn)生園林垃圾量約為100×104t～200×104t。采用本項目研發(fā)的堆肥處理技術(shù)進(jìn)行處理，不但解決的園林垃圾的環(huán)境污染問題，每年還可以產(chǎn)生出近百萬噸的生物有機肥料，對于改善城市環(huán)境具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]小燕,于宏兵,王攀,等.中藥行業(yè)藥渣資源化的低碳經(jīng)濟(jì)模式[J].環(huán)境保護(hù),2010(8):63-65.

作者簡介

吳欽（1985—），男，漢族，浙江余姚人，本科，工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)研究工作。

張麗珍（1984—），女，漢族，山西人，研究生學(xué)歷，中級工程師，研究方向：燃煤電廠二氧化硫控制。