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火电厂煤粉锅炉烟气脱硫工艺选择分析

发布时间：2011/4/7 阅读次数：3352 字体大小: 【小】【中】【大】

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火电厂煤粉锅炉烟气脱硫工艺选择分析

Analysis and selection of FGD procedure of coal fired power plant

徐曙光

(安徽省电力设计院，合肥市230022)

摘要：

本文通过对国内外主要的煤粉锅炉烟气脱硫技术在脱硫工艺特点，国内外的运行业绩和系统初投资等方面进行介绍、评价和比较，就我省在火电厂设计中选择应用脱硫工艺提出了建议。

关键词：火电厂；煤粉锅炉；烟气脱硫工艺

Abstract：The thesis introduces，views and compares several major FGD methods at home and abroad on the aspects of operation performance and initial investment．Proposals on selection of the FGD technology for power plant designs in our province are made． Keywords：power plant；boiler；FGD

随着国民经济发展，电力需求日益增大，近年来我省新建燃煤电厂迅速增加，为满足国家2003 年新颁布《火电厂大气污染物排放标准》对锅炉烟气SO 排放要求，在电厂建设中必须同步建设脱硫设施，在电厂设计时作出统一考虑。而如何选择合适的脱硫工艺方案，则是其首先要解决的关键问题。

1 脱硫工艺方案目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气脱硫技术达数百种之多，在这些脱硫工艺中，有的技术较为成熟，已经达到工业应用的水平，有的尚处于试验研究阶段。下面对目前技术较为成熟、可供应用的几种典型脱硫工艺进行介绍和评价。

1．1 石灰石一石膏湿法脱硫工艺

石灰石一石膏湿法脱硫工艺采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎、磨细成粉状，与水混合搅拌制成吸浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO₂与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行氧化反应而被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后通过烟囱排放大气。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。

该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95％以上。石灰石一石膏湿法脱硫工艺的主要反应如下：

吸收过程：CaCO3+SO2+1／2H20一CaSO3• 1／2H20 +CO2

氧化过程：CaSO3•1／2H20+1／202+3／2H20 - --CaSO4•2H2O

石灰石一石膏湿法脱硫是目前世界技术最为成熟、效率最高、应用最多的脱硫工艺，特别在美国、德国和日本，应用脱硫工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的90％，已应用的最大单机容量达IO00MW。在国内，重庆珞璜电厂首次引进了石灰石一石膏湿法脱硫工艺，设计脱硫效率大于95％。该厂二期工程仍采用了该脱硫工艺。此外重庆、半山、北京第一热电厂、扬州电厂以及镇江电厂二期等的脱硫工程，亦采用了此工艺。由国内制造厂家总体设计第一套国产300MW 石灰石一石膏湿法脱硫装置也已在黄台电厂实施。

石灰石～石膏湿法脱硫工艺系统主要包括：烟气系统、石灰石浆液制备系统、石灰石一s0 反应吸收系统、密封风系统、GGH再热系统、空压机系统、工业水系统及就地控制系统等；主要设备包括：增压风机，气一气热交换器(GGH) 、脱硫塔、浆液循环泵、氧化风机、石灰石浆液输送泵、石膏浆液输送泵、密封风机、空压机、高压冲洗泵、搅拌器等。其中烟气系统和石灰石一s0₂反应吸收系统是主要的工艺系统。

1．2 喷雾干燥法脱硫工艺喷雾干燥法脱硫工艺以石灰作为脱硫吸收剂，石灰经消化加水制成消石灰乳，消石灰乳经高速旋转雾化器喷射成均匀的雾滴，这些具有很大表面积的散微粒，与烟气中的SO 发生化学反应生成 CaSO 和CaSO ，达到脱除烟气中的SO 的目的。如果吸收剂颗粒没有完全干燥，则在吸收塔之后的烟道和除尘器中仍可继续发生吸收二氧化硫的化学反应。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。除尘后的烟气经烟囱排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率。一般将部分脱硫灰加入制浆系统进行循环利用。消石灰乳吸收SO 的化学反应为： Ca(OH)2+SO2--*CaSO3‘1／2H2O+1／2H2O Ca(OH)，+SO，+1／20，+ H2O— CaSO4 • 2H2O 这种脱硫工艺相比湿法烟气脱硫工艺而言，具有设备和工艺流程较为简单、系统可靠性高的特点，在Ca／S为1．1—1．6时，脱硫效率在80—90％之间。

在欧洲和美国等国家应用比较多，300MW 以上机组有一定运行业绩。国内白马电厂进行了旋转喷雾干燥法的试验，Ca／S为1．4，其脱硫效率达到80％，黄岛电厂亦采用了该工艺。

1．3 炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺 (LIFAC) 该工艺以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛，在炉膛内受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。因此在烟道尾部设尾部增湿活化反应器，增湿水以雾状喷入活化反应器内，与未反方应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺适用于燃烧含硫量为0．6％～2．5％的煤种的锅炉，当钙硫比控制在2．5及以上时，系统脱硫率可达到65—80％。未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。由于脱硫过程吸收剂的利用率较低，脱硫副产物中亚硫酸钙含量较高，其综合利用受到一定的限制，同时由于在炉内喷钙，锅炉燃烧稳定性及锅炉效率会有影响。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到广泛应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达300MW。南京下关电厂和浙江钱清电厂的 125MW机组均采用了这一脱硫工艺。

1．4 电子束法脱硫工艺该脱硫工艺流程由排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。锅炉排出的烟气经过除尘器粗滤处理之后进入冷却塔，冷却塔内喷射冷却水将烟气冷却到适于脱硫、脱硝处理的温度(约7O℃ )。在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气和软水混合喷入、冷却后的烟气流进反应器经电子束照射，SO 和NO 在自由基作用下生成粉状微粒硫酸铵(NH ) SO 与硝酸铵NH NO，的混合粉体。生成的粉体微粒一部分沉淀到反应器底部，其余副产品被除尘器所分离的捕集。净化后的烟气经烟囱向大气排放。到目前为止，电子束法脱硫仅在日本、美国进行过一些小型工业试验，尚没有在大型机组上应用的业绩。国内在成都热电厂1台200MW机组进行了装置试验，已投入运行，脱硫效率可达85％。

1．5 氨法脱硫工艺该脱硫工艺是以氨水为吸收剂，其副产品为硫酸铵化肥。锅炉烟气经烟气换热器冷却至90～100％，进入预洗涤器除去HCI和HF，洗涤后的烟气经液滴分离器除去水滴，再进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的 SO，被洗涤吸收除去，经洗涤后的烟气排出后经液滴分离器除去水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶部的除雾器除去雾滴，再经烟气换热器加热后由烟囱排放。洗涤工艺中产生的约30％的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步加工或直接作为液体氮肥出售。氨法脱硫属较为成熟的一种脱硫工艺，在德国的一些电厂已得到应用，在我国尚无运行业绩。

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