常波

摘 要：當(dāng)前環(huán)保政策日益嚴(yán)格，部分已完成脫硫改造投運運行機組又面臨著新一輪的超低排放改造，以某電廠機組循環(huán)流化床鍋爐半干法脫硫系統(tǒng)為例，通過測試一系列實驗參數(shù)，掌握該機組脫硫裝置主要性能，并結(jié)合下階段即將開展的超低排放改造工程關(guān)鍵參數(shù)要點進(jìn)行分析與探討，提出相應(yīng)的意見與解決措施。

關(guān)鍵詞：火電廠;煙氣脫硫;半干法;超低排放

一、項目簡介

陜西黃陵電廠二期 2×240t/h 循環(huán)流化床鍋爐，機組滿負(fù)荷二氧化硫排放濃 度分別約為1000mg/Nm3，結(jié)合現(xiàn)有爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)+半干法脫硫系統(tǒng)能實現(xiàn) 200 mg/Nm3 以下，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，面臨著實現(xiàn) NOx 超低排放的壓力，計劃進(jìn)行鍋爐二氧化硫超低排放改造，達(dá)到超低排放指標(biāo)SO2濃度<35mg/m3，降低石灰石用量，實現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。

二、目前CFB機組存在問題

1） CFB脫硫工藝長期未投入使用，目前半干法脫硫建床不穩(wěn)定;

2）CFB脫硫系統(tǒng)效率較低，未能不能達(dá)到超低效果;

三、脫硫改造工藝路線

脫硫除塵：鍋爐原始煙氣SO2排放濃度～2000mg/Nm3，煙氣標(biāo)況流量為310000Nm3/h?，F(xiàn)有爐內(nèi)脫硫+循環(huán)流化床脫硫處理后，SO2排放濃度降低到～200mg/Nm3。本次脫硫改造采取優(yōu)化爐內(nèi)脫硫+新型半干法多級增濕超凈脫硫技術(shù)工藝。優(yōu)化爐內(nèi)噴鈣脫硫，提升脫硫效率到65%。另外對現(xiàn)有的循環(huán)流化床脫硫進(jìn)行升級改造，采用新型半干法多級增濕超凈脫硫技術(shù)，有效延長漿滴處于高速離子反應(yīng)的時間，提高了污染物脫除效率。系統(tǒng)污染物凈化效率高，脫硫效率在 95%以上，最高可達(dá) 98%;排煙溫度高（70～150℃），直接達(dá)到煙氣消白效果。并對現(xiàn)有布袋除塵器進(jìn)行改造，在原有的除塵器殼體基礎(chǔ)上，進(jìn)行殼體擴(kuò)大（除塵器出口端面加長除塵器），增加新的濾袋，擴(kuò)大除塵器的過濾面積，降低除塵器流速到0.7m/min，從而保證本項目的粉塵排放要求（10mg/Nm3）。

另外考慮到鍋爐出口煙氣溫度過高（160～180℃），為了降低后續(xù)半干法脫硫的噴水量，并充分利用余熱，在鍋爐出口增設(shè)低溫省煤器。

綜合考慮，新型半干法多級增濕超凈脫硫+低氮改造+SNCR脫硝工藝是適宜黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司2×240t/h CFB爐的煙氣脫硫脫硝除塵超低改造技術(shù)。

四、工藝改造內(nèi)容

某公司利用自主研發(fā)的半干法煙氣凈化試驗平臺，研究發(fā)現(xiàn)了多級增濕對吸收劑臨界水分及脫硫反應(yīng)活性的調(diào)控機制和規(guī)律、吸收劑組分對多種污染物協(xié)同脫除的影響等，在國際上首次提出了多級增濕強化與多種污染物協(xié)同脫除相結(jié)合的新方法，發(fā)明了節(jié)水高效多種污染物協(xié)同脫除的半干法煙氣超凈新技術(shù)，可實現(xiàn)對煙氣中 SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物的高效協(xié)同脫除。

本技術(shù)成果屬于能源與環(huán)保領(lǐng)域，是一項具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的半干法煙氣凈化新技術(shù)，可以應(yīng)用于電廠燃煤鍋爐、垃圾焚燒鍋爐、工業(yè)鍋爐和燒結(jié)機等的煙氣凈化。主要技術(shù)特點及優(yōu)勢如下：

· 系統(tǒng)采用多級增濕技術(shù)，在不增加水耗的前提下可有效延長漿滴處于高速離子反應(yīng)的時間，充分利用了反應(yīng)塔的有效高度， 提高了污染物脫除效率;

· 排煙溫度高（70～150℃），直接達(dá)到煙氣消白效果。

· 系統(tǒng)污染物凈化效率高，脫硫效率在 90%以上，可達(dá) 98%;

· 系統(tǒng)適用范圍廣，可實現(xiàn)對 SOx、NOx、HCl、HF、重金屬、二噁英類物質(zhì)、煙塵等多種污染物的高效協(xié)同脫除;

· 系統(tǒng)對吸收劑適應(yīng)性強;可采用廢堿液等作為吸收劑;

· 反應(yīng)產(chǎn)物為干態(tài)，易處理，且無廢水排放;

· 系統(tǒng)采用清潔煙氣循環(huán)技術(shù)，能適應(yīng)煙氣負(fù)荷在 40%～110%范圍變化，以保證煙氣波動時半干法煙氣凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行;

· 系統(tǒng)占地面積小，阻力小，自動化程度高，投資和運行費用低，

· 長期運行經(jīng)濟(jì)性好;

· 系統(tǒng)簡單、美觀，運行環(huán)境干凈，對主體正常運行無不利影響。

MCFBA技術(shù)特點：

1）多級增濕

傳統(tǒng)半干法脫硫技術(shù)一般采用單級增濕，導(dǎo)致塔內(nèi)液相離子反應(yīng)時間短、有效吸收反應(yīng)區(qū)高度利用不足、液固相混合不均造成局部過濕易引起粘壁。為此，ITPE提出了多級增濕優(yōu)化調(diào)控塔內(nèi)吸收劑濕度技術(shù)。采用多級增濕技術(shù)可以合理分配水分，把反應(yīng)前期的一部分水放在后面的階段，使吸收劑在一定時間內(nèi)的含濕量總是大于臨界含濕量，延了恒速干燥階段，有利于提高脫硫效率。同時，多級增濕還可以保持整個反應(yīng)過程的水分均勻性，防止局部濕度過大引起的粘壁和堵塞現(xiàn)象。

2）高循環(huán)倍率

高循環(huán)倍率在塔內(nèi)可形成密相顆粒反應(yīng)床，強化了顆粒間的相互作用和傳質(zhì)過程，不僅可以提高系統(tǒng)的脫硫效率，還可以大大提高吸收劑的利用率。MCFBA吸收塔出口煙氣送至除塵器系統(tǒng)除塵后排放，除塵器系統(tǒng)收集下來的粉塵中99%以上通過再循環(huán)灰系統(tǒng)送入吸收塔，因此吸收劑顆粒的循環(huán)次數(shù)甚至可超過100次。

3）良好的流場

對MCFBA來說，保持吸收塔內(nèi)的良好流場，不僅可以防止局部磨損和結(jié)垢，同時還有利于提高塔內(nèi)傳質(zhì)與反應(yīng)，因此非常重要?；贑FD技術(shù)，MCFBA工藝在塔底煙道變向部位處加設(shè)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流板，在塔內(nèi)設(shè)置構(gòu)件強化內(nèi)循環(huán)。

2.2吸收塔

煙氣在吸收塔內(nèi)上升的過程中，不斷形成聚團(tuán)物向下返回，而聚團(tuán)物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，由于摩擦和碰撞作用，使固體顆粒表面生成物的固形物外殼被破壞，里面未反應(yīng)的新鮮顆粒暴露出來繼續(xù)參加反應(yīng)。反應(yīng)后的含塵氣體由吸收塔頂部的煙氣出口排出，并進(jìn)入吸收塔后的除塵器系統(tǒng)。經(jīng)除塵器系統(tǒng)除下的固體顆粒物落入船形灰斗，其中大部分顆粒物回送入塔繼續(xù)參加反應(yīng)，形成高濃度密相循環(huán)，強化了吸收塔內(nèi)的氣固傳熱、傳質(zhì)過程，反應(yīng)效率、反應(yīng)速度得到大幅度提高。通過循環(huán)回到吸收塔內(nèi)的這些固體顆粒物中含有大量未反應(yīng)完全的吸收劑，所以吸收塔內(nèi)實際鈣硫比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表觀鈣硫比。MCFBA技術(shù)采用了多級增濕技術(shù)，霧化增濕水分級進(jìn)入吸收塔內(nèi)，可以保持塔內(nèi)濕度的均勻性。由于吸收塔內(nèi)多級增濕和高密相反應(yīng)區(qū)的配合，有效防止了塔的結(jié)垢和堵塞，同時還可增大煙氣與含濕吸收劑的接觸面積，并有效地將氣固反應(yīng)轉(zhuǎn)化為離子反應(yīng)，從而實現(xiàn)高污染物凈化效率。經(jīng)過吸收塔和除塵器系統(tǒng)脫除掉大部分污染物的凈煙氣由二次引風(fēng)機引入煙囪并排到大氣中。

五、結(jié)論

新型半干法多級增濕超凈脫硫技術(shù)工藝是在原有煙氣循環(huán)流化床半干法工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。黃陵電廠采用的新型半干法多級增濕超凈脫硫技術(shù)工藝的優(yōu)化應(yīng)用，提高系統(tǒng)的脫硫率、可靠性等，既響應(yīng)了國家環(huán)保政策，又降低了工程投資，為煙氣超低脫硫提供了借鑒。