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干法脱硫除尘一体化工艺的应用.doc

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干法脱硫除尘一体化工艺的应用 周金保 中盐东兴盐化股份有限公司 摘 要: 本文介绍中盐东兴自备电站锅炉烟气环保改造工艺的选择及干法脱硫除尘一体 化技术的成功应用, 运行结果表明干法脱硫除尘一体化装置是循环流化床锅炉 烟气处理最理想的选择, 为同行业锅炉脱硫除尘改造提供可靠的借鉴经验。 关键词: 环保改造; 干法脱硫; 成功应用; 作者简介:周金保 (1971-) , 男, 安徽定远人, 本科, 主任工程师, 主要从事 热电技术工作。 Application of Integrated Process of Dry Desulfurization and Dust Removal Zhou Jinbao CNSIC Dongxing Salt and Chemical Co.Ltd.; Abstract: This paper introduces the environmental transformation technologies selection of CNSIC Dongxing power station boiler flue gas, and the successful application of the integration technology of dry desulfurization and dust removal. The operation results show that the dry FGD device is the most ideal choice of circulating fluidized bed boiler flue gas treatment. It provides a reliable reference for the industry boiler desulfurization dust transformation. Keyword: Environmental protection transformation; dry desulfurization; successful application; 1 前言 中盐东兴盐化股份有限公司有三台循环流化床锅炉, 烟气处理采用炉内脱硫和 电除尘装置。 但随着国家新环保标准的实施, 地方对环保要求空前严格, 仅靠炉 内脱硫和电除尘难以满足地方最新大气污染物排放规定。 从企业发展的长远考虑, 公司决定按照国内环保要求最严地区标准改造锅炉脱硫脱硝除尘系统。2015年 初, 公司多次派工程技术人员到各地调研考察湿法、 干法等不同脱硫工艺, 通过 分析和综合对比, 结合现有设备特点, 最终选择了干法脱硫除尘一体化工艺。 2015年 10月改造完成投入运行, 脱硫效率﹥95%, 粉尘排放浓度达到 10mg/Nm, 各项性能和消耗指标优于行业指标。 2 循环流化床锅炉炉外脱硫工艺的选择 从技术成熟度、设备运行可靠性、脱硫效率保证、原材料供应及副产品的处理等 方面考虑, 燃煤锅炉炉外脱硫有两类工艺选择:一是“先除尘后脱硫”的除尘器 +石灰石/石膏湿法脱硫工艺;二是“先脱硫后除尘”的烟气循环流化床干法脱硫 +布袋除尘器工艺。 2.1 两种脱硫工艺技术比较 石灰石/石膏湿法脱硫工艺是目前技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺, 该工艺 具有适用的煤种范围广、脱硫效率高、吸收剂利用率高、脱硫剂石灰石来源广且 廉价等优点。 而在广泛应用后, 发现其缺点也比较明显, 因整个工艺过程为湿态, 吸收剂制浆设备容易结垢、 堵塞, 脱硫塔磨损腐蚀严重, 检修维护困难, 长期运 行稳定性差。而且湿法工艺无法有效脱除 SO3, 这将引起严重的腐蚀问题, 烟囱 须做防腐处理, SO3以气溶胶的形式存在与含细微颗粒的浆液绕过喷淋层, 排到 大气中形成“蓝烟”和“石膏雨”, 为达到新的环保要求, 目前只有在湿法脱 硫系统后配套价格昂贵的湿式电除器来进一步控制“二次污染”。 此外, 湿法脱 硫会产生一定量成分复杂的废水, 含有重金属, 必须单独进行处理。 烟气循环流化床干法脱硫工艺吸收剂为氧化钙 (Ca O) 或消石灰 (Ca (OH) 2) 相 对廉价易得, 系统稳定可靠, 脱硫效率高, 整个过程具有节水、节能、烟气排放 在露点以上20℃, 全部设备和烟囱不需要防腐, 能同步脱除SO3、重金属 Hg。对 于循环流化床锅炉来说, 炉后飞灰中富含的 Ca O可直接作为炉外烟气循环流化 床干法脱硫工艺的吸收剂使用。但是, 烟气循环流化床干法脱硫技术引进初期, 许多脱硫公司在没有进行系统的消化吸收, 对核心技术还不完全掌握的情况, 直接匆忙地推广应用, 致使国内一些干法脱硫装置投运后暴露出很多问题, 效 率上不去, 经常塌床, 无法连续运行, 最终不得不拆除、 停运或改成其他形式脱 硫工艺, 不成功的案例很多, 导致国内企业对干法脱硫工艺存在较大疑虑, 应 用业绩不太多。 表1 石灰石/石膏湿法及烟气循环流化床干法的技术比较 下载原表 2.2 两种脱硫工艺经济性比较 中盐东兴公司两套脱硫除尘装置总烟气量 339000 Nm/h, 烟气原始SO2浓度 1180mg/Nm, 按照国家新标准中重点地区排放要求, 年减排SO2为2987 吨。在此 条件下, 我们对两种脱硫工艺投资估算及运行经济性比较, 结果显示, 干法工 艺在投资和运行成本上明显优于湿法。 2.3 脱硫工艺的选择 由于干法脱硫工艺相对传统的湿法烟气脱硫工艺, 具有占地少、 节水、 系统简单、 维护量小、投资和运行费用低、可同步脱除 SO3、重金属等优点。当前, 在各地 环保法规严控烟气中可溶性盐、硫酸雾、有机物等可凝结颗粒物排放的要求下, 干法脱硫工艺优势越发突出。 表2 湿法、干法脱硫工艺经济性比较表 下载原表 中盐东兴公司本着因地制宜、 科学发展的理念, 不偏听偏信, 立足自身条件科学 分析和判断, 在反复调研的基础上, 果断决策选择了烟气循环流化床干法工艺, 实践证明, 取得了良好的技术经济性。 3 干法脱硫除尘一体化技术 3.1 烟气循环流化床干法高效脱硫反应机理 目前成熟且应用成功的干、湿法脱硫技术, 其脱硫化学反应的原理都是一致的, 就是酸碱中和。 如何创造适合酸碱中和的化学反应氛围成了提高脱硫效率的根本 性问题, 大部分的湿法脱硫工艺之所以脱硫效率高, 主要原因就是烟气中的 SO2 气体与碱性吸收剂是在溶液中, 以瞬间可完成的离子反应的形式进行, 而干法 脱硫工艺是如何实现快速反应的呢。 我们知道, 当固体颗粒中有流体通过时, 随着流体速度逐渐增大, 带动固体颗 粒运动, 且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大, 当流速达到一定值时, 固体颗 粒之间的摩擦力与它们的重力相等, 每个颗粒可以自由运动, 所有颗粒表现出 类似流体状态的现象, 这种现象称为流太化。 循环流化床脱硫塔内建床后就存在 大量高密度处于流态化的吸收剂物料, 在床层区烟气和固体颗粒充分混合, 激 烈湍动, 相互摩擦碰撞, 高度雾化的工艺水喷入塔内床层区, 此时塔内气、固、液三相发生如下变化:烟气中SO2通过气液界面进入液相主体, SO2在液相中溶解 成液态组分, Ca (OH) 2颗粒组分溶解形成离子态, Ca (OH) 2离子态组分从固体 表面通过液固界面进入液相主体, SO2液态组分与 Ca (OH) 2离子态组分在液相主 体中进行化学反应。[1] 就是说, 在高密度床层反应区, 脱硫反应为快速进行离子型反应, 循环流化床 的流态化特性能促使SO2在气相中快速迁移至液相并参与离子型反应, 所以该工 艺可实现高效率脱硫。 3.2 技术特点 干法脱硫除尘一体化工艺由循环流化床脱硫系统与其后集成的高效布袋除尘系 统组成, 装置技术特点明显。 3.2.1 高脱硫率。 脱硫塔内实现快速的离子型反应, 吸收剂多次循环参与反应, 反应彻底完全, 在经济Ca/S下, 脱硫效率高达 95~99%。 3.2.2 高除尘率。 脱硫塔后配套专用布袋除尘器, 选择超细滤料, 粉尘排放浓度可低于 10mg/Nm。 3.2.3 具有多污染物协同脱除能力。 塔内酸碱中和反应及超细滤袋干式除尘, 在脱除 SO2的同时, 可同步脱除 SO3、 HCl、HF、重金属Hg 等, 在一个装置中达到多组分污染物协同净化的效果。 3.2.4 无废水产生, 系统无需防腐。 烟气经脱硫塔高效去除各类酸性气体, 烟气露点大幅降低, 喷入吸收塔内的水 分充分蒸发, 无废水产生, 运行反应温度高于露点以上 20℃左右, 系统无需防 腐处理, 直接利用原烟囱排放。 3.2.5 对锅炉工况适应性强。 系统设置清洁烟气再循环装置, 不受锅炉负荷变动限制, 对煤质煤种适应性强, 尤其适合中低硫煤, 能很好的适应烟气负荷变化和入口 SO2浓度变化。该装置结 构简单, 故障率低, 对锅炉使用率几乎不产生影响。 4 装置应用情况 4.1 项目概况 中盐东兴公司三台循环流化床锅炉 (2×75t/h+130t/h) , 在原锅炉电除尘器与 烟囱之间分别增加烟气循环流化床脱硫除尘一体化装置, 均采用“一炉一塔” 单级串联布置。整个改造工程包括:增加烟道、吸收塔、布袋除尘器系统、工艺 水系统、 吸收剂加入系统、 脱硫灰输送系统、 电气及自控系统等, 占用空间较少, 布置比较灵活。 项目于2015年4月开工建设, 9月项目建成调试, 10月环保检测达到新标准中 最严要求。 4.2 运行技术经济分析 为了验证脱硫除尘改造项目运行的可靠性和性能达标要求, 我们自 2016年1月 起进行了三个月的考核运行, 期间两套装置运行情况基本稳定, 运行参数及消 耗指标能控制在设计值以内, 烟气排放指标满足设计要求, 运行经济性较好。 表3 130 吨锅炉脱硫除尘一体化装置性能考核结果 下载原表 表4 75 吨锅炉脱硫除尘一体化装置性能考核结果 下载原表 表5 综合技术经济分析表 下载原表 5 结束语 中盐东兴公司根据原有设备、 设施特点和场地布置条件, 结合脱硫除尘技术的最 新成果, 选择适合本企业特点的烟气脱硫除尘一体化工艺技术和优秀承包商。 生 产实践证明, 装置运行经济稳定性好, 投运率高, 该工艺符合环保法规中“烟 气洁净排放”的要求, 特别适合老机组的烟气超低排放改造。 参考文献 [1]阎维平.洁净煤发电技术[M].北京:中国电力出版社, 2002.
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