摘要：本文結(jié)合福建龍凈環(huán)保公司引進(jìn)德國LLAG 公司的煙氣循環(huán)流化床（CFB- FGD）干法脫硫技術(shù)在甘肅金川熱電廠 2×N150MW 機(jī)組的大型化應(yīng)用實(shí)例，介紹大型化CFB- FGD 工程的特點(diǎn)、工作原理及系統(tǒng)組成及干法脫硫技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：干法脫硫,電廠,運(yùn)用

我國是燃煤大國，連續(xù)多年SO2排放總量超過2000萬噸，已成為世界上最大的排放國。煙氣脫硫是控制SO2 排放最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段。由于煙氣脫硫系統(tǒng)的投資和今后的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較高，因此如何因地制宜地選擇相適應(yīng)的脫硫工藝，以降低投資和運(yùn)行費(fèi)用是一件非常重要的決策工作。

目前，我國大型火電廠煙氣脫硫主要采用國外應(yīng)用較成熟、業(yè)績較多的石灰石/石膏濕法工藝和近幾年引進(jìn)的煙氣循環(huán)硫化床干法脫硫工藝，但由于濕法工藝系統(tǒng)復(fù)雜、投資較大、占地面積大、耗水較多、運(yùn)行成本較高，國內(nèi)企業(yè)越來越迫切需要投資少、運(yùn)行成本低、效率高的煙氣循環(huán)流化床干法脫硫工藝（CirculatingFluidized Bed Flue Gas Desulphurization，簡稱CFB- FGD）。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝與石灰石－石膏濕法脫硫工藝相比，其主要特點(diǎn)如下：

1)脫硫裝置前無需安裝高效預(yù)除塵器；

2)脫硫副產(chǎn)物為干灰；

3)無需煙氣再熱裝置（始終在煙氣露點(diǎn)溫度以上運(yùn)行）；

4)幾乎100％脫除SO3的酸性氣體，脫硫下游裝置煙氣無酸露點(diǎn)，因此下游裝置無需防腐；

5) SOx脫除率可達(dá)90％以上；

6)脫硫塔無需加內(nèi)襯，采用普通碳鋼材料即可，煙囪也無需防腐；

7)占地面積��；

8)不受煙氣負(fù)荷限制，對(duì)鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行負(fù)荷范圍為0～100％；

9)控制簡單；

10)無廢水產(chǎn)生；

11)一次投資及運(yùn)行費(fèi)用低。

由于CFB- FGD干法脫硫工藝具有節(jié)水、節(jié)能、煙氣無需再熱、煙囪無需防腐、脫硫除塵一體化等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在我國缺水地區(qū)和低硫煤地區(qū)大型火電機(jī)組煙氣脫硫上，呈現(xiàn)出了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

CFB- FGD工藝以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，采用生石灰或消石灰為脫硫劑。主要由脫硫塔、脫硫除塵器、吸收劑制備、物料再循環(huán)及排放、工藝水、儀表控制等六個(gè)部分組成。

鍋爐煙氣從脫硫塔的底部與加入的吸收劑和脫硫灰混合后，通過文丘里管的加速而懸浮起來，形成激烈的湍動(dòng)狀態(tài)，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對(duì)滑落速度，顆粒反應(yīng)界面不斷摩擦、碰撞更新，極大地強(qiáng)化氣固間的傳熱、傳質(zhì)。同時(shí)通過向脫硫塔內(nèi)噴水，濕潤顆粒表面，煙氣冷卻到最佳的化學(xué)反應(yīng)溫度。此時(shí)煙氣中的SO2和幾乎全部的SO3，HCl，HF等酸性成分被吸收而除去，生成CaSO3·1/2 H2O等副產(chǎn)物。主要化學(xué)反應(yīng)是：

Ca(OH)2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2O

Ca(OH)2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O

CaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2O

2Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O

Ca(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O

Ca(OH)2+ CO2=CaCO3 + H2O

為了降低吸收劑的耗量和穩(wěn)定流化床的運(yùn)行，脫硫除塵器收集到的脫硫產(chǎn)物循環(huán)回脫硫塔進(jìn)一步參加反應(yīng)。由于脫硫塔內(nèi)具有較高顆粒的床層密度，使得床內(nèi)的Ca/S比高達(dá)50以上， SO2可以得到充分反應(yīng)。通過控制吸收劑的加入量以及物料與煙氣的接觸時(shí)間，可獲得90～98％的穩(wěn)定SO2脫除效率及99％以上的SO3、HCl、HF脫除效率。由預(yù)熱器出來的煙氣進(jìn)入脫硫塔文丘里底部，在此，煙氣中的酸性氣體如SO3，SO2，HCl，HF 與加入的消石灰反應(yīng)生成相應(yīng)的副產(chǎn)物。最佳的反應(yīng)溫度為高于水露點(diǎn)溫度20～30℃，煙氣的降溫是通過安裝在脫硫塔錐形段的水噴嘴噴水降溫。反應(yīng)物隨煙氣從脫硫塔頂部進(jìn)入下游除塵器，下游除塵器可以是布袋除塵器也可以是電除塵器，皆可滿足除塵要求。大部分的脫硫灰通過空氣斜槽循環(huán)回脫硫塔進(jìn)行再反應(yīng)。為了維持物料平衡，一部分的脫硫灰將作為脫硫副產(chǎn)物排放。脫硫除塵器凈化的清潔煙氣通過引風(fēng)機(jī)，進(jìn)入煙囪排放。為了使脫硫系統(tǒng)在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行，將清潔煙氣循環(huán)回脫硫塔上游，以便維持吸收塔最低的煙氣量。

CFB- FGD脫硫塔內(nèi)的粉塵濃度較高，大概是1～10 公斤 /m3，但僅為CFB鍋爐濃度的十分之一。值得注意的是，并不是所有流態(tài)化的高粉塵濃度系統(tǒng)都是循環(huán)流化床，如濃相氣力輸送同樣也是一個(gè)高粉塵濃度系統(tǒng)，但不是循環(huán)流化床。只有具備高滑落速度（氣流速度與物料速度的差值）才是循環(huán)流化床的標(biāo)志性特征。另外，循環(huán)流化床內(nèi)粉塵濃度分布呈上稀下濃狀。

1 脫硫塔

脫硫塔為文丘里空塔結(jié)構(gòu)，是整個(gè)CFB脫硫反應(yīng)的核心。由于煙氣中幾乎所有的SO3完全被脫除，且煙氣溫度始終高于露點(diǎn)溫度20℃左右，因此脫硫塔內(nèi)部及下游設(shè)備無需任何防腐，塔體由普通碳鋼制成即可。干法脫硫?qū)儆跉夤虄上喾磻?yīng)，塔內(nèi)的氣固兩相流產(chǎn)生最大的氣固滑落速度，增強(qiáng)氣固之間的傳質(zhì)、傳熱，煙氣停留時(shí)間要保證5 秒以上，以確保良好的脫硫效果，為適應(yīng)大型化應(yīng)用，脫硫塔流化床的入口采用七個(gè)文丘里管結(jié)構(gòu)。

2 脫硫除塵器

脫硫除塵器采用高粉塵濃度的電除塵器（或布袋除塵器），由于物料的不斷循環(huán)使脫硫除塵器的入口粉塵濃度高達(dá)600～ 1000g/Nm3，是常規(guī)電除塵器的20～30倍，為了滿足50mg/Nm3的煙塵排放要求，脫硫除塵器的除塵效率必須到達(dá)99.99%以上。

3 吸收劑制備系統(tǒng)

CFB- FGD所需的脫硫劑一般為Ca(OH)2，其來源有兩種方式：一是直接采購符合要求的消石灰Ca(OH)2粉，二是采購滿足要求的粉狀CaO由密封罐車運(yùn)到脫硫島并泵入生石灰倉。然后經(jīng)過安裝在倉底的干式石灰消化器消化成Ca(OH)2干粉，通過氣力輸送至消石灰倉儲(chǔ)存。根據(jù)脫硫需要，通過計(jì)量系統(tǒng)向脫硫塔加入Ca(OH)2干粉，生產(chǎn)的消石灰粉含水率低于1.5%。

4 物料再循環(huán)及排放系統(tǒng)

脫硫除塵器收集的脫硫灰大部分通過空氣斜槽返回脫硫塔進(jìn)行再循環(huán)，一般設(shè)有兩條循環(huán)空氣斜槽，通過控制循環(huán)灰量調(diào)節(jié)脫硫塔的壓降；清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量的調(diào)整，控制再循環(huán)煙氣量，保證脫硫系統(tǒng)在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行；在脫硫除塵器的灰斗總共設(shè)有2 個(gè)外排灰點(diǎn)，采用正壓濃相氣力輸送方式，輸送能力按實(shí)際灰量的200%設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)配套兩條輸送管道將脫硫灰輸送到脫硫灰?guī)熨A存。

5 工藝水系統(tǒng)

脫硫除塵島的工藝用水包括煙氣溫度冷卻用水和石灰消化用水。前者通過高壓水泵以一定的壓力通過回流式噴嘴注入脫硫塔內(nèi)，使水霧化良好，在回流管上設(shè)有回水調(diào)節(jié)閥，通過脫硫塔出口溫度控制水量的調(diào)節(jié)；石灰消化用水采用計(jì)量泵，其根據(jù)消化器入口生石灰的加入量進(jìn)行控制，確保消石灰是干態(tài)的。

6 控制系統(tǒng)

CFB- FGD的工藝控制過程主要有三個(gè)控制回路（如圖1），三個(gè)回路相互獨(dú)立，互不影響。(1)SO2控制：根據(jù)脫硫島入口SO2、脫硫島出口SO2濃度和煙氣量等來控制吸收劑的加入量，以保證達(dá)到按要求的SO2排放濃度；(2)脫硫塔反應(yīng)溫度的控制：通過控制噴水量可以控制脫硫塔內(nèi)的反應(yīng)溫度在最佳反應(yīng)溫度70～ 80℃；(3)脫硫塔壓降控制：通過控制循環(huán)物料量，控制脫硫塔整體壓降在800～1200Pa左右。

采用DCS控制系統(tǒng)，操作簡單，畫面豐富，準(zhǔn)確靈活，與鍋爐主機(jī)通訊可靠暢通。

7 總結(jié)

CFB- FGD系統(tǒng)集“脫硫、除塵、除灰”三位一體，同時(shí)占地面積相對(duì)較小，投資運(yùn)行費(fèi)用較低，脫硫、除塵效果好，尤其是老電廠改造工程，停機(jī)時(shí)間短，具有良好地發(fā)展前景。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”