石灰石-石膏濕法脫硫工藝在燃煤電廠的應(yīng)用

陳剛 貴州金元茶園發(fā)電有限責(zé)任公司

1 引言

我國是燃煤大國，在一次能源消耗中，煤炭占消費(fèi)總量的75%左右?，F(xiàn)如今，國家已經(jīng)出臺(tái)了一系列政策，加強(qiáng)污染控制，比如提升SO2排污費(fèi)、現(xiàn)有的燃煤機(jī)組分期分批建成脫硫設(shè)施、關(guān)停小機(jī)組等等，與此同時(shí)，很多先進(jìn)的脫硫工藝逐漸涌現(xiàn)，其中，石灰石-石膏濕法的應(yīng)用較為常見，因此，對(duì)石灰石-石膏濕法的應(yīng)用方式進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

2 石灰石-石膏濕法的應(yīng)用原理

近年來，國家環(huán)保要求逐漸提升，同時(shí)，脫硫技術(shù)發(fā)展迅速，我國新建燃煤電廠的生產(chǎn)工藝也有了較大進(jìn)步。在脫硫系統(tǒng)中沒有設(shè)置旁路、GGH、風(fēng)機(jī)等等，由于取消旁路，因此，脫硫系統(tǒng)只有在運(yùn)行一段時(shí)間后才能夠保證主機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。流石灰石一石膏濕法是一種新型脫硫工藝，某新建燃煤電廠的流石灰石一石膏濕法脫硫工藝流程如圖1所示。

圖1 燃煤電廠石灰石石膏濕法脫硫工藝流程

石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學(xué)反應(yīng)如下：

3 石灰石-石膏濕法優(yōu)缺點(diǎn)

石灰石-石膏濕法在燃煤電廠中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）脫硫效率高；（2）投資適中，運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)阻力小，脫硫劑為石灰石，便宜易得；（3）副產(chǎn)物為脫硫石膏，純度高，在建材等行業(yè)可代替天然石膏使用；（4）運(yùn)行穩(wěn)定，控制簡(jiǎn)單，能很好適應(yīng)燒結(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)有很好的緩沖作用，抗沖擊能力強(qiáng)。

4 項(xiàng)目概況

某燃煤電廠有兩臺(tái)350MW機(jī)組，最大連續(xù)蒸發(fā)量為1165t/h，靜電除塵器的設(shè)計(jì)效率為99.0%，兩臺(tái)爐合用一座高240m，出口內(nèi)徑為7.0m的鋼筋混凝土煙囪。在該燃煤電廠的煙氣脫硫中，選用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝FGD系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)形式為一爐一塔。

5 石灰石-石膏濕法在燃煤電廠中的應(yīng)用方式

5.1 工藝概述

該燃煤電廠采用2套FGD系統(tǒng)，分別為1#以及2#兩臺(tái)鍋爐配套，系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)是去除燃煤生產(chǎn)中所產(chǎn)生的SO2。為了保證FGD系統(tǒng)的正常運(yùn)行，燃煤電廠水系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)均為公用。

FGD系統(tǒng)主要是由儀表空氣系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、事故漿液排放系統(tǒng)以及石膏脫水系統(tǒng)等所組成的。

在燃煤電廠生產(chǎn)中，從鍋爐引風(fēng)機(jī)出口煙道中能夠引出煙氣，煙氣再進(jìn)入至FGD系統(tǒng)中，最后進(jìn)入吸收塔完成脫硫處理，煙氣經(jīng)過脫硫處理后，即可通過煙囪排放至大氣環(huán)境中。

在脫硫工藝中，脫硫劑選用石灰石，并通過應(yīng)用濕法磨制系統(tǒng)制作成為濃度30%的漿液，源源不斷的補(bǔ)充到吸收塔中，對(duì)于脫硫工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)品，可通過吸收塔漿液池泵出，再經(jīng)過脫水處理后，即可制作成為含水量10%以內(nèi)的石膏。

5.2 煙氣系統(tǒng)

對(duì)于鍋爐燃燒過程中所產(chǎn)生的煙氣，首先經(jīng)過除塵器ESP處理，然后通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入至水平煙道中，在經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)的升壓處理后，即可進(jìn)入吸收塔中。煙氣在吸收塔中進(jìn)行脫硫凈化處理，并且通過除霧器的除霧處理，最后即可排放至大氣環(huán)境中。

煙氣在經(jīng)過水平煙道處理后，即可進(jìn)入至FGD系統(tǒng)中，另外，還可以通過旁路擋板進(jìn)入煙囪。對(duì)于FGD系統(tǒng)中的煙氣，增壓風(fēng)機(jī)能夠保障其克服FGD系統(tǒng)的阻力，并進(jìn)入吸收塔中。煙氣在吸收塔中總上而下流動(dòng)，在此過程中，能夠與從塔上部分噴淋下來的石灰石漿液進(jìn)行充分接觸，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，去除煙氣中的SO2。煙氣在經(jīng)過凈化處理后，還需要經(jīng)過吸收塔的除霧器去除霧滴，當(dāng)溫度降低至53℃左右后，煙氣即可進(jìn)入FGD系統(tǒng)的凈煙氣檔板，并重新回到水平主煙，最后即可通過煙囪排放至大氣環(huán)境中。

在FGD系統(tǒng)的停運(yùn)或者檢修過程中，可能會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性造成不良影響，對(duì)此，在FGD系統(tǒng)中需要設(shè)置旁路煙道，并且在旁路煙道的入口和煙道上，還需要設(shè)置擋板。

如果FGD系統(tǒng)發(fā)生故障，則應(yīng)該關(guān)閉FGD系統(tǒng)的擋板門，對(duì)于沒有經(jīng)過處理的煙氣，可以通過旁路的擋板門進(jìn)入至煙囪中，然后排放至大氣環(huán)境中。通過設(shè)置煙氣旁路，不僅能夠?yàn)镕GD系統(tǒng)檢修提供便利，而且在鍋爐的點(diǎn)火階段，煙氣可以經(jīng)過擋板門排放至大氣中。

鍋爐和吸收塔的操作是獨(dú)立的，燃煤電廠生產(chǎn)中所產(chǎn)生的煙氣可以經(jīng)過FGD系統(tǒng)和煙囪進(jìn)行排放，而如果煙氣的溫度在180℃以上，則煙氣可以不經(jīng)過FGD系統(tǒng)，而是通過主煙道的旁路擋板門進(jìn)行排放。

5.3 吸收塔系統(tǒng)

在該燃煤電廠所用FGD系統(tǒng)中，應(yīng)用AEE技術(shù)，吸收塔采用帶就地強(qiáng)制氧化的噴淋塔，吸收塔的結(jié)構(gòu)形式為空塔結(jié)構(gòu)，通過合理設(shè)計(jì)漿液濃度，優(yōu)化pH，能夠有效降低壓力損失，同時(shí)節(jié)約引風(fēng)機(jī)電能消耗量。

在對(duì)吸收塔內(nèi)噴淋層和噴嘴、煙氣入口和煙氣出口、除霧器等位置進(jìn)行布設(shè)時(shí)，可采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)的方式，進(jìn)而優(yōu)化石灰石化學(xué)當(dāng)量比、漿液濃度、pH值、氧化空氣流量、L/G等參數(shù)。

對(duì)于噴淋組件之間的距離，需要綜合考慮有效噴射軌跡以及滯留時(shí)間進(jìn)行確定，同時(shí)SO2通過液滴表面被吸收。在進(jìn)氣口位置的布置過程中，應(yīng)該注意在朝向吸收塔位置，需要保持足夠的向下傾斜度，這樣才能夠保證煙氣具有重組的滯留時(shí)間，避免煙氣發(fā)生旋流。

在整個(gè)FGD系統(tǒng)中，吸收塔系統(tǒng)是十分重要的核心部分，在吸收塔中，SO2、SO3、HF和HCl可以被脫硫和氧化處理。

6 石灰石-石膏濕法在燃煤電廠中的應(yīng)用效益

6.1 社會(huì)效益

該燃煤電廠在應(yīng)用FGD系統(tǒng)后，SO2排放量大幅度減少，污染總量已經(jīng)能夠達(dá)到該燃煤電廠所在市環(huán)保局的總量控制指標(biāo)要求，有效減輕了燃煤電廠生產(chǎn)中對(duì)于環(huán)境的污染。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

該燃煤電廠所用1×350MW機(jī)組的脫硫效率能夠達(dá)到90%以上，在脫硫工藝應(yīng)用前，一臺(tái)爐SSO2最大排放量為8375萬t/a，而在應(yīng)用FGD系統(tǒng)后，一臺(tái)爐SO2最大排放量降低到840t/a。SO2、煙塵每污染當(dāng)量收排污費(fèi)分別為0.6元和2.18元，因此，排污費(fèi)用節(jié)約量為如表1所示。

表1 脫硫后SO2、煙塵節(jié)省排污費(fèi)表

6 結(jié)語

綜上所述，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫法經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)水平已經(jīng)成熟，并被廣泛應(yīng)用于我國燃煤電廠機(jī)組中。本文主要結(jié)合實(shí)際，對(duì)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫法在燃煤電廠中的應(yīng)用方式以及應(yīng)用效益進(jìn)行了詳細(xì)探究，根據(jù)本文分析可見，通過在燃煤電廠中應(yīng)用FGD系統(tǒng)，能夠起到節(jié)能降耗的作用，同時(shí)還可以有效降低燃煤電廠機(jī)組運(yùn)行維修成本，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。