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火电厂脱硫方式选择的探讨

2018-06-04 14:23:50来源:科学之友浏览:评论:0

  本文论述了国内外火电厂采用的脱硫方式,以及对适用我国SO2排放标准的脱硫技术选择进行了探讨。

  燃煤火电厂是烟尘、二氧化硫和氮氧化物等大气污染物排放的主要来源。近年来国家相继出台了各项法律法规和技术经济政策,控制燃煤火电厂大气污染物的排放。

  燃煤电厂二氧化硫控制是电厂排污控制的关键之一,根据《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011),2015年1月1日起新建锅炉SO2排放执行100mg/m3、现有锅炉SO2排放执行200mg/m3,火电厂必须逐步改进脱硫技术或降低燃煤含硫量。本文主要针对火电厂采用脱硫的方式进行简单探讨。

  1国内外主要脱硫技术简述

  目前国内外脱硫技术已有多种,而应用较为广泛的脱硫技术主要有:湿式石灰石/石膏法、氨法脱硫、烟气循环流化床法(包括NID法)、旋转喷雾半干法、炉内喷钙-尾部加湿活化法等。

  1.1湿式石灰石/石膏法

  该法是目前世界上技术最为成熟、应用最广的脱硫工艺。该法脱硫剂利用充分,脱硫效率可达90%以上,脱硫剂来源丰富,副产品石膏利用前景较好。不足之处是系统较复杂,占地面积大,初投资及厂用电较高,脱硫废水需进行处理。

  工艺特点:采用石灰石浆液作为脱硫剂,经吸收、氧化和除雾等处理,形成副产品石膏。脱硫石膏经脱水后可综合利用。

  1.2氨法脱硫

  2009年9月18日,由中国电力企业联合会组织召开,国家发展改革委环资司、国家环保部科技司等主管部门及五大电力集团参加的江南氨法脱硫技术现场评议会在广西南宁召开。与会专家经考察认为,氨法脱硫技术是一项真正可实现循环经济的绿色脱硫工艺,尤其适宜于燃煤含硫量高的电厂锅炉和工业炉窑烟气脱硫新建及改造项目。

  工艺特点:氨法烟气脱硫技术是以液氨或氨水作为原料,与烟气中的SO2发生酸碱反应,最终生成副产物硫酸铵,脱硫效率大于90%。

  1.3烟气循环流化床干法脱硫

  该技术是20世纪80年代后期由德国鲁奇公司研究开发的。

  工艺特点:石灰粉经过石灰干消化器消化后进入两级串联旋风筒,消石灰仓中消石灰以干态的形式从仓室以一定的控制速度送入吸收塔。在塔内与经过预除尘后的烟气中的SO2发生反应进行脱硫,脱硫效率达85%以上。

  1.4NID干法脱硫技术

  NID技术是原理为石灰粉经过石灰消化器消化后进入反应器,与烟气中的SO2发生化学反应,生成CaSO3和CaSO4,烟气中的SO2被脱除,用于中小型容量机组,脱硫效率可达80%。

  1.5简易湿式石灰石/石膏法

  简易湿式石灰石/石膏法脱硫装置的基本原理与湿法基本相同,但装置的容量相应减小,并取消烟气加热装置(GGH)。该装置总的烟气脱硫率可达70%。

  1.6旋转喷雾半干法脱硫技术

  旋转喷雾半干法工艺是采用石灰粉制浆作为脱硫剂,石灰经消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应,生成CaSO3和CaSO4,烟气中的SO2被脱除。脱硫剂利用率低,脱硫效率一般在70%左右。

  1.7炉内喷钙-尾部加湿活化法脱硫技术

  该工艺以石灰石粉为吸收剂,石灰石粉由气力喷入炉膛850~1150℃温度区,石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的SO2反应,生成CaSO3。在尾部增湿活化反应器内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触,生成氢氧化钙进而与烟气中的SO2反应,脱硫效率一般达75%左右。

  2脱硫技术比选

  (1)炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺适用于对脱硫效率要求不高的中小机组脱硫。

  (2)烟气循环流化床法(包括NID法)由于其能满足90%以上的脱硫效率,其技术成熟,脱硫剂石灰或石灰石可就近取材,但是目前在国内大容量机组上应用较少。

  (3)旋转喷雾半干法脱硫方案既需要性能较高的石灰,又由于烟气系统调整复杂,存在吸收塔结垢,价格比其他干法高且脱硫效率与其他干法相当,综合技术经济性能差。

  (4)简易湿式炉内喷钙法的最大特点就是省去了投资较高的GGH,经济性好,但从严格的脱硫要求下,该方法不宜采用。

  (5)石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有在大型发电机组上应用的业绩,可以满足脱硫率的要求。

  (6)氨法脱硫工艺最大特点就是脱硫效率高,在国内外大型发电机组上均有成功运行实例,相较于炉内喷钙法脱硫工艺占地小,且有氨源保障、脱硫产物可作为商品利用。

  经分析,本文认为石灰石-石膏湿法及氨法脱硫较适用于我国200MW以上火电机组。当有稳定的氨源供应单位时首选氨法脱硫,若有稳定石灰石供应单位选用石灰石/石膏法。

  3应用实例

  (1)石灰石/石膏湿法:该法目前在美国、德国和日本应用广泛。在国内已有珞璜电厂一、二期300MW机组、北京一热、重庆电厂等使用,应用较为成熟。

  (2)氨法脱硫:氨法脱硫系统在德国的一些电厂已得到应用;目前在国内也有运行实例:广西水利电力建设集团田东电厂2×13.5万kW机组、扬子石化热电厂脱硫工程等。由于氨法脱硫在电厂应用相对较晚,本文重点介绍氨法脱硫在广西水电集团田东电厂2×135MW发电机组烟气脱硫工程的运行实例。

  设计参数:烟气量:2×550957Nm3/h。运行指标:2009年8月7日~8月14日整套系统进行168h满负荷试运行。试运行过程中,各项指标优良,脱硫效率达96%以上,主要技术经济参数见表1。由表可见,各项性能参数完全达到设计要求。脱硫效率超过设计值,氨逃逸浓度低于设计值,表明了该氨法烟气脱硫技术在大型火电厂特别是高硫煤燃煤烟气治理中的技术优势。氨法烟气脱硫的同时还取得了30%的脱硝率,这也为我国氮氧化物的治理提供了新的思路。此外,系统能耗较低,电耗仅占发电量的0.57%,体现了氨法烟气脱硫技术高效节能的特点。

 

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