摘要：本文全面介紹中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)，中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)面臨的占地面積大、投資運(yùn)行費(fèi)用高、脫硫副產(chǎn)物不易處理、運(yùn)行維護(hù)困難等缺點(diǎn)。因而全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)最適合火電廠中小機(jī)組煙氣脫硫技術(shù)改造，并且有大型化的趨勢。該技術(shù)在別的行業(yè)煙氣脫硫項(xiàng)目中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，響應(yīng)了國家出臺(tái)的相關(guān)政策。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；煙氣脫硫；脫硫技術(shù)改造；大型化；應(yīng)用前景

1概述

火電廠排放的二氧化硫形成的酸雨已嚴(yán)重危害人類的生存環(huán)境，國家強(qiáng)制要求火電廠必須安裝煙氣脫硫裝置。但是，受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等條件的限制，必須發(fā)展脫硫率高、系統(tǒng)可利用率高、流程簡化、系統(tǒng)電耗低、投資和運(yùn)行費(fèi)用低的脫硫技術(shù)和工藝。在這種形勢下，全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，較好的解決了煙氣脫硫市場的這種需要。循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)不僅僅適合中小機(jī)組火電廠煙氣脫硫技術(shù)改造，并且越來越大型化，目前亞洲最大的循環(huán)流化床煙氣脫硫機(jī)組為330MW，循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)在別的行業(yè)煙氣脫硫項(xiàng)目中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，響應(yīng)了國家出臺(tái)的相關(guān)政策，創(chuàng)造了明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，為全面建設(shè)和諧社會(huì)做出了重要貢獻(xiàn)。

世界上煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：

1)20世紀(jì)70年代，以石灰石濕法為代表第一代煙氣脫硫；

2)20世紀(jì)80年代，以半干法煙氣脫硫?yàn)榇淼牡诙鸁煔饷摿�。主要有煙氣循環(huán)流化床（CFB）、噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣加爐后增濕活化（LIFAC）等。這些脫硫技術(shù)基本上都采用鈣基吸收劑，如石灰或消石灰等。隨著對(duì)工藝的不斷改良和發(fā)展，設(shè)備可靠性提高，系統(tǒng)可用率達(dá)到97，脫硫率一般為70～95，適合燃用中低硫煤的中小型鍋爐；

3)20世紀(jì)90年代，以濕法、半干法和干法脫硫工藝同步發(fā)展的第三代煙氣脫硫。

由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的原因，一些煙氣脫硫工藝已被淘汰，而主流工藝，如石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床、爐內(nèi)噴鈣加爐后增濕活化、噴霧干燥法卻得到了進(jìn)一步的發(fā)展，并趨于成熟。這些煙氣脫硫工藝的優(yōu)點(diǎn)是：脫硫率高(可達(dá)95以上)；系統(tǒng)可利用率高；工藝流程簡化；系統(tǒng)電耗低；投資和運(yùn)行費(fèi)用低。

2循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)

循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)大部分工藝以石灰為吸收劑，含硫煙氣從循環(huán)流化床底部進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)的文丘里段被加速，將噴入塔內(nèi)的吸收劑和循環(huán)回流的物料吹起，形成沸騰床體，氣體和物料無論處于流化床的過渡段還是穩(wěn)定段，都處于強(qiáng)烈的紊流狀態(tài)，物料之間的碰撞、摩擦、反應(yīng)、傳熱等物理化學(xué)過程非常強(qiáng)烈，任何工況變化所引起的波動(dòng)都會(huì)在這個(gè)強(qiáng)烈的傳熱傳質(zhì)狀態(tài)下迅速達(dá)到新的平衡，在這個(gè)平衡的過程中煙氣中二氧化硫與石灰進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，除去煙氣中的SO2等酸性氣體，然后煙氣攜帶部分脫硫劑顆粒（大部分脫硫劑顆粒在脫硫塔內(nèi)循環(huán)）進(jìn)入分離器，進(jìn)行氣固分離。經(jīng)脫硫后的純凈煙氣從分離器排出，經(jīng)除塵后排入大氣，脫硫劑顆粒由分離器分離下來后經(jīng)返料器返回脫硫塔再次參加反應(yīng)，這樣如此循環(huán)使系統(tǒng)的脫硫效率得到很大提高，循環(huán)流化床煙氣脫硫效率可以接近濕法的脫硫效率水平。

世界上循環(huán)流化床煙氣脫硫主要技術(shù)流派：

德國魯奇Lurgi循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)(CFB)；

德國Wulff回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)(RCFB)；

丹麥FLS.Miljo的氣體懸浮吸收煙氣脫硫技術(shù)(GSA)；

ABB公司增濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)（NID）。

3中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)

3.1中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)工藝簡介

中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是在傳統(tǒng)循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和獲得多種技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)的煙氣脫硫技術(shù)，與傳統(tǒng)循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)相比主要有以下特點(diǎn)：

1)脫硫塔設(shè)計(jì)使脫硫塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)速度更快，物料運(yùn)行達(dá)到平衡時(shí)間更短，運(yùn)行更加穩(wěn)定；

2)強(qiáng)調(diào)內(nèi)循環(huán)的同時(shí)也注重外循環(huán)，獨(dú)特的旋風(fēng)設(shè)計(jì)（帶有一定程度偏心度）能夠讓飛灰和脫硫劑更加有效分離，提高脫硫劑的利用率，提高系統(tǒng)的脫硫效率；

3)旋風(fēng)和返料裝置合二為一，使系統(tǒng)占地面積更小，脫硫系統(tǒng)布置更加靈活，完全可以解決現(xiàn)有火電廠中小機(jī)組煙氣脫硫技術(shù)改造項(xiàng)目沒有預(yù)留脫硫場地等這些難題。

中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)有以下特點(diǎn)：

1)由于系統(tǒng)工藝簡單，設(shè)備少，能耗小，所以系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用很低；

2)系統(tǒng)占地面積小，非常適合現(xiàn)有沒有預(yù)留脫硫場地?zé)煔饷摿蚣夹g(shù)改造項(xiàng)目；

3)脫硫產(chǎn)物以干態(tài)形式排放，容易處理；

4)系統(tǒng)維護(hù)簡單，操作方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈活；

5)系統(tǒng)脫硫效率高，脫硫效率≥85，可滿足不同用戶對(duì)脫硫總量和脫硫效率控制的不同要求。

3.2中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝控制概述

中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫有三個(gè)主控制回路：脫硫劑加入量控制回路，主要根據(jù)脫硫塔入口SO2實(shí)時(shí)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和入口煙氣流量及設(shè)定的Ca/S比和脫硫效率來確定；循環(huán)灰加入量控制回路，主要根據(jù)脫硫塔壓差通過調(diào)節(jié)循環(huán)灰返回量和外排灰量來確定；脫硫塔加水量控制回路，主要是根據(jù)脫硫塔出口煙氣溫度來確定。

3.2.1脫硫塔內(nèi)脫硫劑加入量的控制

監(jiān)測SO2排放量信號(hào)，用于調(diào)節(jié)脫硫劑的加入量。當(dāng)SO2排放量較大時(shí)，就應(yīng)加入更多的吸收劑去吸收更多的SO2；當(dāng)SO2的排放量較小時(shí)，就應(yīng)減少吸收劑的使用，使系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理，降低成本。

3.2.2脫硫塔內(nèi)循環(huán)灰量的控制

監(jiān)測脫硫塔的壓降，用于調(diào)節(jié)再循環(huán)量的大小，使脫硫灰的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，這樣既可控制下游脫硫除塵器的入口灰塵的質(zhì)量濃度和煙囪煙塵質(zhì)量濃度的排放，又可提高吸收劑的利用率，降低Ca/S比。

3.2.3脫硫塔內(nèi)煙氣溫度的控制

溫度的控制，實(shí)質(zhì)上是對(duì)煙氣濕度的控制。脫硫工藝中，煙氣的濕度對(duì)脫硫效率的影響很大。在相對(duì)濕度為40～50時(shí)，石灰活性增強(qiáng)，能夠非常有效地吸收SO2，煙氣的相對(duì)濕度是利用向脫硫塔內(nèi)給煙氣噴水的方法來提高。煙氣濕度的提高，可以使煙氣脫硫操作溫度接近或高于露點(diǎn)溫度10～20℃(實(shí)踐中，這一溫度范圍為65～75℃)，激活石灰吸收SO2。SO2是煙氣中反應(yīng)較慢的成分，保持脫硫塔內(nèi)溫度接近露點(diǎn)溫度（即較高的相對(duì)濕度），可以保持微粒表面的濕膜有較長的停留時(shí)間，促進(jìn)SO2和脫硫劑化學(xué)成分之間的反應(yīng)，使吸收的程度和脫硫劑的利用率達(dá)到最佳。SO3和鹵化酸類（HCl、HF等）的酸性比SO2強(qiáng)，所以SO3、HCL、HF成分在裝置中的去除率達(dá)99，因其活性強(qiáng)，幾乎能全部與SO2同時(shí)被吸收，適量的鹵化酸類因鈣的吸濕性、因霧滴在濕潤環(huán)境中的干燥時(shí)間較長，有助脫除SO2，這也是采用接近露點(diǎn)溫度的另一好處。字串7
根據(jù)這三個(gè)控制回路監(jiān)測量及其相關(guān)的信號(hào)去調(diào)節(jié)各運(yùn)行回路，使脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化，這是循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝控制系統(tǒng)的基本要求。就控制的靈敏性、可靠性而言，如果三個(gè)控制回路能完全獨(dú)立，各行其是，互不影響則最理想，而全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的控制原理最能符合這一要求，由于其脫硫劑、水和脫硫灰的再循環(huán)是獨(dú)立加入到脫硫塔的，這樣就避免了其它工藝三者的互相牽連，避免了增加脫硫劑時(shí)附加了水而使溫度下降或加水降溫時(shí)附加了脫硫劑，從而增加再循環(huán)量而增大Ca/S比的情況。當(dāng)然，以上三個(gè)控制回路總是相互影響、協(xié)同調(diào)節(jié)的，但三路系統(tǒng)的參數(shù)分別調(diào)節(jié)，會(huì)更方便靈活一些。

4循環(huán)流化床煙氣脫硫大型化探討

4.1盡量使用單塔脫硫

隨著機(jī)組容量的增大，脫硫塔的直徑也隨著增大。在能使用單塔的情況下，盡量不要使用雙塔和多塔，因?yàn)閱我幻摿蛩夹g(shù)提高了系統(tǒng)的可靠性和脫硫率，而且初期投資費(fèi)可降低30～50。

4.2硫塔大型化的主要問題

脫硫塔大型化最主要的問題是要保證塔內(nèi)流場中溫度的均勻性和調(diào)節(jié)的靈敏性。

1)塔內(nèi)流場中溫度均勻性的要求：在塔的高度方向的各個(gè)斷面上，各點(diǎn)的溫度趨于一致，不能有高、低溫差異太大的情況出現(xiàn)。因?yàn)楦邷靥幍腟O2吸收反應(yīng)效果較差，高溫時(shí)吸收劑的活性較小，反應(yīng)溫度與煙氣露點(diǎn)溫度的差值較大（AST），反應(yīng)率就低；而低溫處，尤其出現(xiàn)低于露點(diǎn)溫度，即AST＜0時(shí)，容易出現(xiàn)局部的結(jié)露、粘連和筒壁腐蝕，這就是為什么有些脫硫工藝需要在脫硫塔內(nèi)加裝內(nèi)襯的原因，其實(shí)，這種情況的危害性較大，脫硫塔可以通過內(nèi)襯防腐，但煙氣下游的設(shè)備和煙氣管道卻難以防腐，且花費(fèi)較大。監(jiān)測脫硫塔內(nèi)的溫度，以此來調(diào)節(jié)噴水系統(tǒng)的開度和噴水量的大小，保持適當(dāng)?shù)腁ST值，使脫硫塔內(nèi)溫度在各種負(fù)荷和工況條件下，煙氣的酸露點(diǎn)溫度始終保持在較高處，這樣，吸收劑的活性最佳，能夠較好地捕捉SO2，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高脫硫率。在大型化商業(yè)運(yùn)行的脫硫塔中，溫度的控制是比較困難的，它是制約循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置大型化發(fā)展的主要因素之一。當(dāng)脫硫塔直徑越來越大時(shí)，要各個(gè)大面積截面上的溫度保持均勻性，需采取大量的有效措施。各國公司都在圍繞循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置大型化發(fā)展進(jìn)行開發(fā)和研究，德國WULFF公司利用流化床和帶內(nèi)回流的循環(huán)流化床技術(shù)（RCFB），在解決傳熱傳質(zhì)這一問題上，取得了一定的成績，效果明顯。目前，RCFB單塔用于奧地利1臺(tái)300MW機(jī)組煙氣脫硫并獲得成功，中國華能榆社電廠也成功的將德國lurgi循環(huán)流化床煙氣脫硫應(yīng)用在300MW機(jī)組上運(yùn)行。

2)脫硫塔調(diào)節(jié)的靈敏性要求：隨著負(fù)荷、工況的變化，各參數(shù)的負(fù)荷應(yīng)變時(shí)間短，較少滯后，使脫硫效率隨著工況的變化而變化，從而保證各種工況下脫硫率穩(wěn)定。

中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)能夠很好的克服上述問題，所以中科全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)可以大型化，目前亞洲循環(huán)流化床煙氣脫硫應(yīng)用的最大機(jī)組為330MW。

5結(jié)論

由于全新一代循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝在占地、造價(jià)、操作、調(diào)節(jié)、維護(hù)、副產(chǎn)品無二次污染等方面的優(yōu)點(diǎn)，這種工藝越來越受到業(yè)主方的廣泛青睞�，F(xiàn)在各國都在積極研究循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)，并使之逐步向設(shè)備大型化、系統(tǒng)簡單化、控制自動(dòng)化發(fā)展，所以國內(nèi)循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用的比例也在逐步提高。隨著對(duì)循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝的深入認(rèn)識(shí)、研究和改進(jìn)以及對(duì)脫硫灰綜合利用的開發(fā)，循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。

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