易秉恒

（國(guó)能（泉州）熱電有限公司，福建 泉州 362800）

引言

隨著潔凈煤燃燒技的不斷發(fā)展，循環(huán)流化床燃燒工藝的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，同時(shí)，循環(huán)流化床工藝具有較好的燃料適應(yīng)性，能適用于例如煤矸石、煤泥、中煤等低熱值燃料，包括生活垃圾及生物質(zhì)燃料。循環(huán)流化床采取分級(jí)配風(fēng)和燃料流化燃燒的工藝方式，由于爐內(nèi)床溫相對(duì)較低，為干法固硫提供了良好的反應(yīng)環(huán)境，而且灰渣利用有其獨(dú)有特點(diǎn)，因此在我國(guó)得到了快速發(fā)展。但隨著我國(guó)環(huán)保要求的不斷嚴(yán)格，新的超低排放政策要求火電廠煙氣中SO2排放濃度要求達(dá)到天然氣燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，即SO2≤35 mg/Nm3。隨著相關(guān)環(huán)保的污染物排放要求不斷提高，需要對(duì)發(fā)電企業(yè)的排污工藝技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)改造。

1 CFB 鍋爐石灰石-石膏濕法聯(lián)合脫硫方案

目前主要用到的煙氣脫硫工藝主要有濕法、干法、半干法脫硫工藝。由于干法的脫硫效率低而使用較少；而對(duì)于半干法脫硫工藝來(lái)說(shuō)，其脫硫效率相對(duì)較高，可以穩(wěn)定在90%左右，以廣州某熱電站CFB 鍋爐為例，其反應(yīng)器入口煙氣SO2質(zhì)量濃度為2 463.76 mg/m3，出口SO2質(zhì)量濃度為192.93 mg/m3，脫硫效率可達(dá)92.15%，但對(duì)于目前超低排放對(duì)于煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于35 mg/m3的要求來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)的[2]。因此，半干法要實(shí)現(xiàn)超低排放還有一定的限制條件，需要日后通過(guò)科技手段來(lái)不斷改進(jìn)以滿足超低排放要求。

1.1 單塔雙循環(huán)脫硫

單塔雙循環(huán)脫硫與單塔一體化脫硫工藝上有一定的區(qū)別，其工藝圖如圖1 所示。

單塔雙循環(huán)脫硫工藝設(shè)有兩級(jí)循環(huán)，兩級(jí)循環(huán)都獨(dú)立設(shè)置循環(huán)漿池和噴淋層，兩級(jí)循環(huán)依據(jù)不同的功能需求設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。脫硫塔內(nèi)利用托盤把脫硫區(qū)分隔為上、下循環(huán)兩個(gè)脫硫區(qū)，下循區(qū)域的pH 值控制在4.5 左右，下循環(huán)脫硫區(qū)主要負(fù)責(zé)預(yù)吸收及氧化亞硫酸鈣過(guò)程，確保優(yōu)異的亞硫酸鈣氧化效果及充足的石膏結(jié)晶時(shí)間，從而提高石膏的品質(zhì)。上循環(huán)段的pH值要控制在6 左右（石灰石相對(duì)過(guò)量），實(shí)現(xiàn)SO2的高效吸收，上循環(huán)段主要實(shí)現(xiàn)脫硫洗滌過(guò)程。脫硫塔內(nèi)形成兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)脫硫系統(tǒng)，煙氣的脫硫主要由上下兩個(gè)循環(huán)區(qū)域共同完成[1]。

雙塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)是在單塔脫硫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造而來(lái)，其特點(diǎn)是可以增加煙氣的循環(huán)次數(shù)，明顯提高脫硫效率。工藝圖如圖2 所示。

1.2 雙塔雙循環(huán)脫硫

雙塔雙循環(huán)中，煙氣經(jīng)過(guò)一級(jí)循環(huán)的時(shí)候，可以大大提高煙氣雜質(zhì)，例如SO2、灰塵、HCl 等，如此，從一級(jí)循環(huán)出來(lái)的煙氣進(jìn)入二級(jí)循環(huán)后，會(huì)降低對(duì)二級(jí)循環(huán)的影響，增加循環(huán)效率，另一方面，由于一級(jí)循環(huán)塔內(nèi)的pH 值較低，有利于石膏的氧化，顆粒能夠快速的溶解，能夠較大程度的提高石灰石顆粒度，有效降低磨制系統(tǒng)和氧化風(fēng)機(jī)的電耗。二級(jí)塔內(nèi)的pH 值相對(duì)高一些，從而對(duì)SO2的吸收有利，從而提高了脫硫效率，高硫煤可以達(dá)到98.5%左右。石灰石漿液先進(jìn)入二級(jí)循環(huán)，接著進(jìn)入一級(jí)循環(huán)，采取這種循環(huán)方式可以延長(zhǎng)石灰石的停留時(shí)間。且兩個(gè)循環(huán)互不干擾，相互獨(dú)立，減少了兩個(gè)循環(huán)之間的影響，提高反應(yīng)優(yōu)化效果，提高煤種變化和負(fù)荷變化的適應(yīng)性。

雙塔雙循環(huán)采用串聯(lián)運(yùn)行的思路，既能不改變脫硫劑（石灰石），還能大大提高脫硫效率，引入新設(shè)備，提高與舊設(shè)備的聯(lián)系，大大增加脫硫系統(tǒng)的可靠性。但雙塔雙循環(huán)工藝并不適合于所有新建或者改造機(jī)組，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，其爐內(nèi)本身就具有良好的脫硫環(huán)境與較高的脫硫效率，而且脫硫成本低，通過(guò)爐外煙氣單塔脫硫足以滿足超低排放要求，改造為雙塔雙循環(huán)反而會(huì)大大增加初投資和運(yùn)行成本。雙塔雙循環(huán)工藝也存在一系列缺點(diǎn)，不僅投資高，占地面積大，而且增加一臺(tái)脫硫塔，意味著增加了原煙氣進(jìn)入脫硫塔的阻力，從而提高了增壓風(fēng)機(jī)的能耗，相應(yīng)的也會(huì)增加一系列用電設(shè)備，大大提高了廠用電率，當(dāng)煙氣通過(guò)一級(jí)循環(huán)進(jìn)入二級(jí)循環(huán)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致兩級(jí)脫硫塔連接處產(chǎn)生大量積水，酸性液體會(huì)導(dǎo)致管路腐蝕，不利于設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行[2-3]。

1.3 CFB 鍋爐爐內(nèi)、爐外兩級(jí)聯(lián)合脫硫脫除份額配比

由于兩級(jí)聯(lián)合脫硫系統(tǒng)數(shù)量的增加，爐內(nèi)與爐外作為兩個(gè)系統(tǒng)，脫除份額的分配優(yōu)化受到更高的關(guān)注。在CFB 鍋爐后串接FGD 雖然可以進(jìn)一步降低SO2排放濃度來(lái)滿足超低排放要求，但會(huì)導(dǎo)致脫硫初投資和運(yùn)行成本增加，文中給出一些選擇兩級(jí)脫除份額配比的一些原則。見圖3。

1）在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)設(shè)備包括一些調(diào)節(jié)閥及控制系統(tǒng)等的因素，對(duì)于爐內(nèi)脫硫控制和爐后煙氣脫硫控制來(lái)說(shuō)，選擇容易調(diào)節(jié)的優(yōu)先調(diào)節(jié)，不容易調(diào)節(jié)的要穩(wěn)定調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)超低排放。

2）CFB 鍋爐爐內(nèi)脫硫并不是鈣硫比越高越好，鈣硫比的選擇，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤種及不同容量鍋爐的燃燒和負(fù)荷情況，以爐內(nèi)產(chǎn)生SO3的量最少為原則，一方面提高石灰石利用率，另一方面也可以避免SO3與NH3發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨造成堵塞。

3）對(duì)于煤種含硫量相對(duì)固定，給料系統(tǒng)、漿液循環(huán)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)閥以及一些測(cè)量元件等控制與檢測(cè)相對(duì)準(zhǔn)確的情況下，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，結(jié)合考慮初投資與運(yùn)行成本，選擇合適的兩級(jí)脫硫中間點(diǎn)SO2設(shè)定值，從而滿足超低排放的要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

2 結(jié)論

1）我們應(yīng)該利用好CFB 鍋爐本身帶有的脫硫優(yōu)勢(shì)，并在發(fā)揮此優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上加大科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)超低排放。

2）根據(jù)目前CFB 鍋爐爐內(nèi)脫硫的情況，要實(shí)現(xiàn)超低排放，增加爐外煙氣脫硫是必然的選擇，但對(duì)于煙氣脫硫方法的選擇來(lái)說(shuō)并不是一概而論的，以雙塔雙循環(huán)脫硫方式來(lái)說(shuō)并不是對(duì)所有爐型和燃料最合理的選擇。

3）對(duì)于爐外煙氣脫硫方式的選擇來(lái)說(shuō)，我們要以科學(xué)計(jì)算、合理分析為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際情況，以參數(shù)保證工藝，其最終原則是在滿足超低排放的前提下實(shí)現(xiàn)投入最少，經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。