楊濤

大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司三門峽項(xiàng)目部

燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放脫硫方案的選擇

楊濤

大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司三門峽項(xiàng)目部

目前國(guó)內(nèi)的火力發(fā)電機(jī)組主要是以燃煤為主，煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體，對(duì)于這些氣體如果不進(jìn)行科學(xué)處理就排入大氣，會(huì)造成大氣污染，從而進(jìn)一步加劇當(dāng)前我國(guó)的霧霾情況。為此國(guó)家提出要在2020年對(duì)燃煤機(jī)組全面實(shí)施超低排放和節(jié)能改造。在下面文章里，我們就對(duì)燃煤機(jī)組超低排放脫硫方案的選擇進(jìn)行探討。

超低排放；煙氣脫硫；火電機(jī)組

前言

隨著冬季的臨近氣溫的降低，冬季采暖需求使燃煤機(jī)組的負(fù)荷增大，污染物排放的增多進(jìn)一步加劇霧霾嚴(yán)重程度，而造成霧霾最大的污染源主要是原煤燃燒和工業(yè)排放，燃煤燃燒占絕大部分。目前燃煤發(fā)電在我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)中占有最大的比重，且在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)這一情況都不會(huì)發(fā)生改變。針對(duì)這一問題，國(guó)務(wù)院提出來要在2020年前對(duì)所有燃煤機(jī)組實(shí)施超低排放和節(jié)能改造。超低排放是指燃煤鍋爐通過采用多種污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術(shù)，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即二氧化硫不超過35 mg∕m3，氮氧化物不超過50 mg∕m3、煙塵不超過10 mg∕m3（多個(gè)區(qū)域規(guī)定不超過5 mg∕m3）。在下面這篇文章里，我們將主要針對(duì)燃煤機(jī)組的超低排放改造，脫硫方案選擇問題進(jìn)行深入探討。

一.脫硫方案的選擇

在進(jìn)行脫硫方案進(jìn)行選擇時(shí)，具體需要考慮到如下幾個(gè)因素指標(biāo)：

（1）脫硫效率

脫硫效率指的是單位時(shí)間內(nèi)脫硫系統(tǒng)脫除二氧化硫的總量占進(jìn)入脫硫系統(tǒng)煙氣中二氧化硫量的百分比，這一指標(biāo)能夠很好的反應(yīng)脫硫方案的脫硫能力。

（2）鈣硫比

鈣硫比是影響脫硫效率的重要因素，鈣硫比與脫硫效率呈正比例關(guān)系，但是會(huì)受到運(yùn)行費(fèi)用的限制。所以在選擇脫硫工藝時(shí)，要對(duì)相同運(yùn)行成本下的鈣硫比進(jìn)行比較。

（3）吸收劑利用率

這一利用率是脫硫效率與鈣硫比的比值，在相同脫硫效率情況下，鈣硫比越小，則吸收劑的利用率越高，進(jìn)而脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本也越低。

（4）吸收劑可獲得性、易處理性

吸收劑作為脫硫工藝的重要反應(yīng)部分，其易獲取及易處理程度直接影響著系統(tǒng)的運(yùn)行成本，目前應(yīng)用較為廣泛的吸收劑主要有鈣基化合物、鈉基化合物、氨水等，其中鈣基化合物最易獲取，且最終產(chǎn)物穩(wěn)定性最高，不易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，但在吸收劑選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮脫硫工藝，電廠所處位置等因素。

（5）副產(chǎn)品處置和可利用性

在脫硫過程中，尾氣中的SO2會(huì)與吸收劑反應(yīng)生成副產(chǎn)品，不同的吸收劑產(chǎn)生的副產(chǎn)品也不相同。為了保證副產(chǎn)品的處置及可利用性強(qiáng)，對(duì)其特性提出了如下要求：1）性能穩(wěn)定，無污染；2）便于儲(chǔ)存；3）、可作為生產(chǎn)原料再次利用。

（6）對(duì)鍋爐、煙氣處理系統(tǒng)的影響

不同的脫硫工藝，脫硫設(shè)備安裝在煙氣系統(tǒng)的位置不同，所以對(duì)于煙氣處理系統(tǒng)造成的影響也不相同。在設(shè)計(jì)改造時(shí)要充分考慮這些影響并采取針對(duì)性的改善措施。同時(shí)由于脫硫吸收塔內(nèi)設(shè)備的增加，會(huì)增加系統(tǒng)整體阻力，在現(xiàn)大部分實(shí)行取消增壓風(fēng)機(jī)的情況下，勢(shì)必要對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)出力進(jìn)行增加，從而影響電廠運(yùn)行成本。

（7）占地面積

由于傳統(tǒng)電廠建設(shè)過程中，對(duì)于脫硫問題不夠重視，導(dǎo)致現(xiàn)在進(jìn)行改造時(shí)往往受到工藝占地面積的限制，濕法、半干法、干法這三種工藝占地面積依次減小，在脫硫改造過程中，應(yīng)根據(jù)改造脫硫?qū)嶋H情況，選擇合適的改造方案。

（8）工藝復(fù)雜程度

工藝流程越復(fù)雜，系統(tǒng)投運(yùn)后的操作性、可靠性、可維護(hù)性越低，維護(hù)成本也越高，所以應(yīng)盡量選擇復(fù)雜程度低的系統(tǒng)。

（9）能源消耗

脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也需要消耗能源，如水、石灰石、電能等，這些都會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

（10）工藝的成熟程度和商用業(yè)績(jī)

越成熟的工藝，其運(yùn)行可靠性越有保障，且商業(yè)業(yè)績(jī)也會(huì)更加優(yōu)異。所以在進(jìn)行工藝選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇成熟的、已得到廣泛應(yīng)用的脫硫工藝。

二.進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超低排放的技術(shù)

超低排放的核心是利用多種污染物高效協(xié)同脫除技術(shù)，打破傳統(tǒng)燃煤機(jī)組單獨(dú)使用脫硫、脫硝、脫塵裝置的煙氣處理格局，實(shí)現(xiàn)多種環(huán)保裝置的功能、系統(tǒng)優(yōu)化整合。對(duì)于脫硫，最好的方式就是與脫塵實(shí)現(xiàn)一體化。下面我們對(duì)基于原有石灰石濕法或濕式氨法脫硫的超低排放技術(shù)進(jìn)行探討。

基于濕式氨法的超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)。這一方案能夠使脫硫效果達(dá)到99%，二氧化硫含量不超過50 mg∕m3，總塵含量不超過50 mg∕m3，NH3不超過3 mg∕m3，氨的利用率能夠達(dá)到99%以上。其主要是通過采用多項(xiàng)吸收提效技術(shù)降低二氧化硫含量和減少氣溶膠、游離氨的產(chǎn)生，同時(shí)通過采用洗滌凝聚和聲波凝并兩種細(xì)微顆粒物粒徑增大技術(shù)，對(duì)載塵煙氣進(jìn)行粒徑增大處理，從而提高細(xì)微顆粒物的去除效果，最后再采用多級(jí)高效除霧器，實(shí)現(xiàn)總塵的超低排放。

在原有脫硫基礎(chǔ)上增加了托盤和耦合超聲波除塵設(shè)備，對(duì)于脫硫塔的改動(dòng)小，塔基礎(chǔ)無需改造，托盤加入后，可對(duì)塔內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生促進(jìn)作用，均布煙氣，提高脫硫效率，降低排放量，在很多脫硫改造實(shí)例中，改造效果明顯，脫硫后尾氣中二氧化硫含量可低于35mg∕m3，同時(shí)，對(duì)除塵效果也很明顯，均可達(dá)到超低排放改造要求。

方案1

方案1是在原有脫硫基礎(chǔ)上增加了一到兩層噴淋層、托盤和耦合超聲波除塵設(shè)備，同第一種方案一樣，在確定塔基承重滿足吸收塔加高載荷后，無需對(duì)塔基礎(chǔ)進(jìn)行改造，只需在吸收塔原有不同部位，將吸收塔增高，脫硫塔的改動(dòng)較小，改造后，雖然會(huì)增加塔內(nèi)壓力，但新增漿液循環(huán)泵噴淋層新增加附屬設(shè)備會(huì)大幅度提高脫硫效率，從而減少循泵偷運(yùn)數(shù)量，不會(huì)增加過多運(yùn)行成本，同時(shí)，該改造方案也可以更適合超低排放改造要求，使排放的二氧化硫含量可低于35mg∕m3。