燃煤電廠超低排放設(shè)計與研究

胡盈彬

摘 要：本文主要針對煙氣循環(huán)流化床技術(shù)以消石灰粉為脫硫劑的研究，利用在脫硫塔內(nèi)，煙氣中的酸性氣體與加入的消石灰、循環(huán)灰中的消石灰成分發(fā)生反應(yīng)，做了工藝用水降溫，從而脫除SO2和SO3氣體，排煙無需再加熱，整個系統(tǒng)無需采取防腐措施。首先為了使脫硫塔在低負(fù)荷運行時保持最佳工作狀態(tài)，其次設(shè)置了潔凈煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，以保證煙氣流量的穩(wěn)定性。最后在CFB鍋爐中，爐膛出口至分離器出口煙氣基本上處于850-950的恒溫狀況，停留時間較長，一般為2-3秒，這為SNCR的實現(xiàn)提供了良好的環(huán)境。在此區(qū)域內(nèi)，煙氣與循環(huán)物料充分混合，且燃煤循環(huán)流化床鍋爐中燃料灰富含鐵、鎳、鋁等金屬化合物的多孔介質(zhì)，這些金屬化合物對于氨還原NOX具有顯著的催化作用，多孔介質(zhì)為還原反應(yīng)提供了活性位。

關(guān)鍵詞：脫硫塔;消石灰;循環(huán)系統(tǒng)

引言

這些先進的反應(yīng)條件，使得SNCR效率提高。低低溫技術(shù)是通過在電除塵器前加裝煙氣換熱裝置，使煙氣溫度降到接近露點溫度或以下，改善粉塵的荷電特性，提高揚塵效率。高效電源技術(shù)是提高電廠有效輸入功率，從而提高電除塵器的電暈功率，從而提高除塵效率，降低煙塵排放濃度。協(xié)同脫硝系統(tǒng)循環(huán)流化床脫硝+SNCR脫硝，當(dāng)NOx入口濃度過大時，可采用SCR脫硝技術(shù)。采用SCR技術(shù)時，會發(fā)生氨逃逸，產(chǎn)生硫酸氫銨，腐蝕空預(yù)器，不易于脫硫。SO3在煙氣冷卻器煙氣降溫過程中凝結(jié)，并被煙塵充分吸附和中和。

1、問題分析

SNCR工藝需要先將還原劑溶解稀釋。噴槍霧化采用氣力霧化，霧化介質(zhì)采用壓縮空氣，霧化介質(zhì)的作用是加強還原劑與爐內(nèi)煙氣混合，保證脫硝效果，提高還原劑利用率，減少尾部氨殘留。所用煤種為高灰分煤（A>15%），故不能采用袋式除塵器。由于電除塵之后還有煙氣脫硫裝置。因此，除塵設(shè)備的出口煙氣含塵量并不是最終排放的含塵量，不用過高的除塵效率。低低溫技術(shù)是通過在電除塵器前加裝煙氣換熱裝置，使煙氣溫度降到接近露點溫度或以下，改善粉塵的荷電特性，提高揚塵效率。高效電源技術(shù)是提高電廠有效輸入功率，從而提高電除塵器的電暈功率，從而提高除塵效率，降低煙塵排放濃度。

2、模型的建立

機組超低排放所用技術(shù)路線為：爐內(nèi)流化床燃燒脫硫-SNCR+SCR混合技術(shù)協(xié)同脫硝-高效低低溫電除塵器-濕法脫硫-濕式電除塵。

煙氣工藝流程：鍋爐→SNCR+SCR脫硝→煙氣冷卻器→高效低低溫電除塵器→濕法脫硫→濕式電除塵→煙氣再熱器→煙囪。

煙氣循環(huán)流化床技術(shù)以消石灰粉為脫硫劑，在脫硫塔內(nèi)，煙氣中的酸性氣體與加入的消石灰、循環(huán)灰中的消石灰成分發(fā)生反應(yīng)，工藝水用于降溫，從而脫除SO2和SO3氣體，排煙無需再加熱，整個系統(tǒng)無需采取防腐措施。同時為了使脫硫塔在低負(fù)荷運行時保持最佳工作狀態(tài)，設(shè)置了潔凈煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，以保證煙氣流量的穩(wěn)定性。爐中加入固體吸收劑或催化劑，與煙氣中的SO2和NO2發(fā)生反應(yīng)，然后在再生器中將S或N從吸收劑中釋放出來。吸收劑可以重復(fù)循環(huán)使用，回收的硫進一步處理得到元素硫或硫酸等副產(chǎn)物，氮組分通過噴射氨或再循環(huán)至鍋爐中分解為氨氣和水。查閱資料可知該機組一年運行時間約為5500小時，每小時發(fā)電量為10×105kW?h，煤耗率為280g/（kW?h），故每小時煤耗量為3.57kg。每小時排煙量為1874288m3/h，鍋爐效率為93%。煙氣循環(huán)流化床同時脫硫脫硝技術(shù)是在煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加低溫氧化脫硝工藝，一般采用的氧化劑有雙氧水、亞氯酸鈉等，在吸收塔內(nèi)將難以與消石灰反應(yīng)的NO氧化成容易反應(yīng)的NO2，從而達到脫硝的目的。

現(xiàn)有的流化床脫硫脫硝技術(shù)研究中，探討了影響高活性吸收劑脫除效率的各項影響因素，確定了工況條件。當(dāng)（Ca/S+N）為1.1時，SO2脫除效率達92.3%，NOx脫除效率達60.8%。

在流化床中加入消石灰，與SO3反應(yīng)生成CaSO4，以達到脫硫的目的。爐內(nèi)固體顆粒處于流態(tài)狀態(tài)下具有諸如氣固和固固充分混合等一系列特殊氣固流動，熱量、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)特性，使流化床燃燒易于實現(xiàn)爐內(nèi)高效脫硫且出口NOx排放量低。SNCR脫硝工藝以爐膛為反應(yīng)器，通過氨水還原劑迅速熱分解出NH3并與煙氣中的NOX反應(yīng)生成N2和H2O，實現(xiàn)NOX的脫除。可運用計算流體力學(xué)（CFD）和化學(xué)動力模型（CKM）為還原劑噴射點的選取提供支持。還原劑噴射位置一般位于分離器進口至出口。

3、模型的求解

綜合考慮運行成本因素，當(dāng)原始NOX濃度較低時，僅投運SNCR脫硝裝置，即可實現(xiàn)NOX低于50mg/m3的“超潔凈排放”，則不投入使用SCR。若NOX的初始濃度較高時，為了實現(xiàn)NOX“超潔凈排放”，將SNCR與SCR聯(lián)合使用。在CFB鍋爐中，爐膛出口至分離器出口煙氣基本上處于850-950的恒溫狀況，停留時間較長，一般為2-3秒，這為SNCR的實現(xiàn)提供了良好的環(huán)境。在此區(qū)域內(nèi)，煙氣與循環(huán)物料充分混合，且燃煤循環(huán)流化床鍋爐中燃料灰富含鐵、鎳、鋁等金屬化合物的多孔介質(zhì)，這些金屬化合物對于氨還原NOX具有顯著的催化作用，多孔介質(zhì)為還原反應(yīng)提供了活性位。這些先進的反應(yīng)條件，使得SNCR效率提高。

脫硫劑為石灰粉與水配置的懸浮漿液。在吸收塔內(nèi)煙氣的SO2余石灰漿液反應(yīng)后生成亞硫酸鈣，并就地強制氧化為石膏。經(jīng)石膏派出泵送至石膏旋流器，石膏旋流器濃縮后的底流進入真空皮帶脫水機脫水后成石膏。旋流器頂流進入濾液池返回吸收塔。

石灰石濕法脫硫工藝自動化程度高和脫硫效率比較高，工藝成熟、運行穩(wěn)定，可以有效降低作業(yè)人員的勞動強度，提高工作效率。濕式電除塵作為顆粒物控制的終端技術(shù)，能夠有效去除PM2.5、SO3酸霧、重金屬汞、石膏等多種污染物。不受粉塵比電阻影響，可捕集濕法脫硫產(chǎn)生的衍生物，消除石膏雨。

結(jié)論

循環(huán)流化床脫硝+SNCR脫硝，當(dāng)NOx入口濃度過大時，可采用SCR脫硝技術(shù)。采用SCR技術(shù)時，會發(fā)生氨逃逸，產(chǎn)生硫酸氫銨，腐蝕空預(yù)器，不易于脫硫。SO3在煙氣冷卻器煙氣降溫過程中凝結(jié)，并被煙塵充分吸附和中和。低低溫高效電除塵器中，SO3可被吸附在煙塵表面，被除塵器除去。濕法脫硫可有效控制SO3，去除效率大于87%。煙氣冷卻器可降低除塵裝置入口煙溫，使煙氣體積流量、煙速和飛灰比電阻降低，有利于除塵。濕法脫硫可降低吸收塔出口的野地攜帶量，提高濕法脫硫裝置的除塵效率;優(yōu)化的除霧器和噴淋層設(shè)計可達到較高的除塵效率。

參考文獻

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