【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出數(shù)百種煙氣脫硫技術(shù)，而實(shí)際進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用較為成熟的技術(shù)也不過(guò)二十幾種，由于脫硫工程是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜耗資巨大的環(huán)境治理項(xiàng)目，必須因地制宜地探索出技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，具有實(shí)際操作性的煙氣脫硫改造方案。在國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠應(yīng)用較普遍，技術(shù)較成熟的主要有如下幾種：石灰石石膏濕法煙氣脫硫、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化脫硫、電子束法煙氣脫硫、循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫等方法。根據(jù)石油集團(tuán)有限責(zé)任公司熱電廠鍋爐燃用低硫煤和廠區(qū)的具體條件等因素，考慮到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和實(shí)施的可能性（場(chǎng)地），本報(bào)告選擇如下兩種干法脫硫工藝作為改造方案進(jìn)行研究。方案一：循環(huán)流化床半干法脫硫工藝，方案二：爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝。1 循環(huán)流化床半干法脫硫工藝 （方案一） 1）技術(shù)原理循環(huán)流化床半干法脫硫工藝，采用氣懸浮吸收法（GSA）。又稱為《氣固循環(huán)一體化煙氣脫硫系統(tǒng)》，該系統(tǒng)吸收劑漿液和煙氣均從反應(yīng)塔下部進(jìn)入，吸收劑在煙氣中呈懸浮狀態(tài)，干燥之后的含塵煙氣，脫硫產(chǎn)物和未反應(yīng)物進(jìn)入旋風(fēng)分離器，大部分固體顆粒被分離出來(lái)返回吸收塔，形成循環(huán)流化床的運(yùn)行工況，大大提高了反應(yīng)強(qiáng)度。而一部分粉塵被分離出來(lái)，起到預(yù)除塵效果。減少了進(jìn)入靜電除塵器煙塵總量，改進(jìn)了整個(gè)系統(tǒng)的除塵性能，與此同時(shí)起到脫硫的效果。該技術(shù)是利用循環(huán)流化床強(qiáng)烈的傳熱和傳質(zhì)特性，在吸收塔內(nèi)加入石灰等脫硫劑，用高速氣流使脫硫劑流態(tài)化從而與煙氣強(qiáng)烈混合接觸，煙氣中的酸性污染物與脫硫劑中和、固化從而達(dá)到凈化煙氣的目的。對(duì)降低煙囪對(duì)空放排污染物濃度，具有重要作用。2）工藝流程該系統(tǒng)工藝流程如圖所示：氣固循環(huán)一體化煙氣脫硫工藝裝置，由五個(gè)主要部分構(gòu)成：（1） 石灰儲(chǔ)存及漿液制備系統(tǒng)通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的螺旋輸送機(jī)將石灰按比例要求送入熟化罐進(jìn)行熟化，制成熟石灰漿液，供脫硫塔脫硫使用。其化學(xué)反應(yīng)為： CaO+H2O→Ca(OH)2（2） 反應(yīng)塔系統(tǒng)煙氣與熟石灰漿和由旋風(fēng)分離器返回的固體物質(zhì)進(jìn)行混合，在強(qiáng)紊流條件下，所含酸性氣體與脫硫劑反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)為： Ca(OH) 2 +SO2→CaSO3 + H 2O CaSO3 + 1/2O2 →CaSO 4（3） 灰循環(huán)系統(tǒng)旋風(fēng)分離器將煙氣中的氣固混合物進(jìn)行分離，下落的灰粒經(jīng)專門(mén)的灰循環(huán)機(jī)將絕大部分干態(tài)固體物質(zhì)返回反應(yīng)塔，這樣可以充分利用吸收劑，實(shí)現(xiàn)石灰用量最小化，提高了吸收效率，同時(shí)又可將一部分固體顆粒分離下來(lái)，大大減少后置除塵器的負(fù)荷，提高整個(gè)系統(tǒng)的除塵效率。（4）除塵系統(tǒng) 用后置除塵器去除煙氣中的飛灰、反應(yīng)產(chǎn)生物及未反應(yīng)物等固體顆粒。由于有前置旋風(fēng)分離器和固?？刂茩C(jī)控制，使進(jìn)入后置除塵器的粉塵量一般不超過(guò)10g/Nm3，即可提高靜電除塵器的效率。（5）煙氣再循環(huán)系統(tǒng)將凈化后的部分煙氣通過(guò)再循環(huán)煙氣管道返回反應(yīng)塔入口，起到控制反應(yīng)內(nèi)氣流速度的作用，保持反應(yīng)器流化床床層連續(xù)工作，以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化。2 爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝 （方案二）1） 技術(shù)原理該項(xiàng)技術(shù)主要工藝原理包括兩部分內(nèi)容：（1） 爐內(nèi)噴射鈣基吸著劑脫硫；（2）鍋爐尾部分級(jí)增濕水合脫硫；鈣基吸著劑（石灰石）噴入爐內(nèi)將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)： CaCO3 → CaO + CO2 CaO +SO2 + 1/2O2 → CaSO 4作為脫硫劑的石灰石粉（CaCO3）在爐膛煙溫9001200℃的區(qū)域內(nèi)噴入，CaCO3 受熱分解成CaO與CO2 ，此時(shí)的CaO 固硫效果最佳。爐內(nèi)脫硫率與煤種、石灰石粉料特性、爐型及空氣動(dòng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等特性有關(guān)。在爐內(nèi)尚未反應(yīng)的CaO隨煙氣流至尾部增濕水合反應(yīng)器，在水合反應(yīng)器中，煙氣攜帶的CaO 與噴入的水霧接觸，生成離子狀態(tài)的Ca(OH)2 ,并進(jìn)一步與煙氣中SO2反應(yīng)生成CaSO 4 ，其反應(yīng)式如下： CaO + H2O→ Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + SO2 + 1/2O2→CaSO 4 +H2O在增濕水合器內(nèi)Ca(OH) 2 與CO2 的反應(yīng)較容易，增濕水合器內(nèi)脫硫率與其出口煙溫、露點(diǎn)溫差（比溫度差）大小有關(guān)。因此增加水量，降低溫差以及適當(dāng)?shù)乃瘟椒植?，可有效地提高增濕水合器的脫硫效率?） 工藝流程脫硫所需石灰石粉由罐車運(yùn)至主粉倉(cāng)前，用自備的高壓泵將粉料打入主粉倉(cāng)，通過(guò)給料機(jī)將石灰石粉送至輸送管道由高壓風(fēng)噴入爐膛，與煤混合進(jìn)行燃燒，在此過(guò)程中脫掉部分SO2。燃燒后產(chǎn)生的煙氣由鍋爐尾部排出，進(jìn)入增濕水合器，煙氣中攜帶的未發(fā)生反應(yīng)的CaO經(jīng)噴水霧化進(jìn)一步反應(yīng)，從而脫掉煙氣中剩余的SO2 。煙氣經(jīng)靜電除塵器凈化除塵后，由引風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪排入大氣，完成脫硫除塵的整個(gè)過(guò)程。工藝流程圖如下：5 方案比較方案一：循環(huán)流化床半干法脫硫工藝被認(rèn)為是一項(xiàng)前景廣闊的技術(shù)，脫硫效率高，吸收劑利用率高，耗水量小，耗電量少，副產(chǎn)品干態(tài)易于處理，對(duì)煙氣負(fù)荷變化的適應(yīng)性好，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，無(wú)結(jié)垢堵塞等現(xiàn)象發(fā)生，占地面積小，投資費(fèi)用僅為石灰石石膏法的70%以下，運(yùn)行費(fèi)用也略低，具有優(yōu)越的性價(jià)比，特別適用于現(xiàn)有已建成的電廠煙氣系統(tǒng)技術(shù)改造。該方案所述脫硫裝置在世界各國(guó)有幾十臺(tái)機(jī)組使用，我國(guó)云南小龍?zhí)峨姀S6號(hào)機(jī)組采用該技術(shù)脫硫已經(jīng)投入運(yùn)行，效果良好。方案二：爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫裝置，該套脫硫裝置具有初投資低，工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，其最大的缺點(diǎn)是脫硫效率較低（僅約70%），而且對(duì)鍋爐有不利的影響，有引起爐內(nèi)結(jié)焦、受熱面磨損的潛在威脅。另外，需在已有的鍋爐主廠房?jī)?nèi)增裝體積較大的石灰石粉倉(cāng)，改造難度較大。此種脫硫系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)也有許多電廠使用，但只局限于在新建的容量較小的機(jī)組上采用。通過(guò)對(duì)兩種方案的比較，并結(jié)合石油集團(tuán)有限責(zé)任公司熱電廠的具體情況，我們認(rèn)為方案一：循環(huán)流化床半干法脫硫裝置更適合我們的該造項(xiàng)目，因此，我們推薦該方案作為重點(diǎn)研究對(duì)象，以下將對(duì)此方案進(jìn)行詳細(xì)論述。五 GSA 系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)氣懸浮吸收法（GSA）的突出特點(diǎn)是反應(yīng)塔內(nèi)的流化狀態(tài)，反應(yīng)塔流化床的平均煙氣濃度高，固體顆粒的平均濃度為傳統(tǒng)的噴霧干燥法的數(shù)十倍至上百倍，因而反應(yīng)塔運(yùn)行效率高，反應(yīng)塔內(nèi)的顆粒物質(zhì)包括來(lái)自污染的飛灰、未反應(yīng)的石灰石和反應(yīng)后的副產(chǎn)品經(jīng)循環(huán)反應(yīng)，最大程度的利用了吸收劑，節(jié)省了吸收劑的用量。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1）反應(yīng)塔內(nèi)更有效地蒸發(fā)冷卻在反應(yīng)塔內(nèi)，冷卻水的汽化降低了上行的煙氣的溫度，在文丘里段的強(qiáng)紊流條件下，漿液與固粒碰撞，使得顆粒表面形成薄液膜，這一過(guò)程又促進(jìn)了快速蒸發(fā)。與傳統(tǒng)的噴霧干燥法相比，煙氣的停留時(shí)間縮短到1/41/5，而其副產(chǎn)品的含水量小于1%，使短時(shí)間內(nèi)得到干態(tài)副產(chǎn)品成為可能。2）反應(yīng)條件好、吸收劑利用率高反應(yīng)塔的流化狀態(tài)有利于吸收反應(yīng)的進(jìn)行，95%以上的吸收劑循環(huán)使用，最大程度的利用了吸收劑。3）更接近絕熱飽和溫度正如上所述，GSA排出的副產(chǎn)品的含水量小于1%，這使得除塵系統(tǒng)可以在更接近煙氣絕熱和飽和溫度的條件下運(yùn)行，以達(dá)到更高的脫硫效率，而且可以避免系統(tǒng)部件的固體顆粒堆積、結(jié)垢等問(wèn)題。4）反應(yīng)塔的高效運(yùn)行GSA的固有優(yōu)勢(shì)在于靠反應(yīng)塔內(nèi)高濃度的固體顆粒的流化狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)要求的熱量和質(zhì)量的高效傳遞，因此塔體小，而效率高。5）高效去除酸性氣體由于GSA可以在較低的氣體溫度下運(yùn)行，這使得系統(tǒng)可以取得較高的酸性氣體去除效率。業(yè)績(jī)證明了GSA可達(dá)到9095%的脫硫和9598%的脫HCl效率。若操作人員要降低石灰耗量或增加酸性氣體吸收效率，可以通過(guò)控制氣體溫度或吸收劑供給速率來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了去酸性氣體，該工藝還能有效的去除二惡英和汞等重金屬元素。6）最優(yōu)的固粒去除效率GSA的流化床技術(shù)使得亞微米顆粒高度凝結(jié)成相當(dāng)粗糙顆粒物質(zhì)，使得旋風(fēng)分離器的除塵效率很高，不需要在反應(yīng)塔前加裝預(yù)除塵器，而且減少了進(jìn)入位于旋風(fēng)分離器之后的靜電除塵的粉塵量，因而提高了系統(tǒng)的除塵效率。7）采用煙氣再循環(huán)保證運(yùn)行的可靠性運(yùn)行中將引風(fēng)機(jī)出口的煙氣返回一部分到反應(yīng)器入口，這樣可有效保證鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，GSA系統(tǒng)在最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行，即適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化又保證了較高的脫硫效率。8）運(yùn)行操作簡(jiǎn)單檢修維護(hù)方便運(yùn)行過(guò)程中，噴射槍拆裝簡(jiǎn)便，一個(gè)人即可完成，用特殊設(shè)計(jì)的裝卸工具使拆換時(shí)間只需幾分鐘，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，拆卸下來(lái)的噴射槍可在方便的時(shí)間進(jìn)行清洗和維修。9）占地面積小適合