石灰石-石膏湿法双循环脱硫技术--zsz

1、国电聊城发电有限公司1张亚通张亚通2014.12国电聊城发电有限公司2国电聊城发电有限公司3火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)表表1 火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值(单位单位mg/m3)序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物排放监控位置1燃煤锅炉烟尘全部30烟囱或烟道二氧化硫新建锅炉100200(注1现有锅炉200400(注1氮氧化物(以NO2计)全部100200 (注2汞及其化合物全部0.03注注1:位于广西壮族自治区、重庆市、四川省和贵州省的火力发电锅炉执行该限值。位于广

2、西壮族自治区、重庆市、四川省和贵州省的火力发电锅炉执行该限值。注注2:采用采用W型火焰炉膛的火力发电锅炉型火焰炉膛的火力发电锅炉,现有循环流化床火力发电锅炉现有循环流化床火力发电锅炉,以及以及2003年年12月月31日前建成投产或通过建设项目环境日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的火力发电锅炉执行该限值影响报告书审批的火力发电锅炉执行该限值.国电聊城发电有限公司4火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)表表2 大气污染物特别排放限值大气污染物特别排放限值(单位单位mg/m3)序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物排放监控位置1燃煤锅

3、炉烟尘全部20烟囱或烟道二氧化硫全部氮氧化物(以NO2计)全部100汞及其化合物全部0.03注注:重点地区的火力发电锅炉和燃气轮机组执行表重点地区的火力发电锅炉和燃气轮机组执行表2规定的大气污染物排放特别排放限值。规定的大气污染物排放特别排放限值。国电聊城发电有限公司5目前，我国对火力发电厂的环保要求越来越严格，目前，我国对火力发电厂的环保要求越来越严格，火电厂大气污染物排放标准进一步提高，根据环保部火电厂大气污染物排放标准进一步提高，根据环保部2013年年03月月05日发布的第日发布的第14号号关于执行大气污染物关于执行大气污染物特别排放限值的公告特别排放限值的公告，位于，位于“三区十群三区

4、十群”内的火力内的火力发电机组在发电机组在“十三五十三五”期间，都必须达到二氧化硫期间，都必须达到二氧化硫50mg/m3的排放限值；这就意味着不论是新建电厂，的排放限值；这就意味着不论是新建电厂，还是现有电厂，都将面临着脱硫效率要求大于还是现有电厂，都将面临着脱硫效率要求大于98%的的情况。此时，在不改变石灰石做为脱硫剂的前提下，情况。此时，在不改变石灰石做为脱硫剂的前提下，石灰石石膏湿法双循环脱硫技术就成为了一个很好石灰石石膏湿法双循环脱硫技术就成为了一个很好的解决方案。的解决方案。国电聊城发电有限公司6针对新环保政策及未来形势的几种改进路线针对新环保政策及未来形势的几种改进路线 脱硝：SC

5、R与炉内低氮结合 除尘：电除尘增加电场、电袋与湿除结合 脱硫：逐步向湿钙法统一，并普及双循环技术，包括单塔双循环和双塔双循环 脱汞及重金属：主要以湿除为主 脱碳：目前还以采集深埋为主要研究方向国电聊城发电有限公司7国电聊城发电有限公司82.1 2.1 工艺流程工艺流程双循环双循环脱硫脱硫技术技术原原是德国诺尔公司的一种是德国诺尔公司的一种石灰石石灰石-石膏石膏湿法湿法脱硫技术脱硫技术.由于德国由于德国诺尔公司已经被德国诺尔公司已经被德国FBE 公司收购，技术公司收购，技术属属FBE 公司所有公司所有。国电聊城发电有限公司9国电聊城发电有限公司102.2 2.2 工艺描述工艺描述烟气经过两个不同

6、的循环过程和石灰石反应后得到净化：烟气经过两个不同的循环过程和石灰石反应后得到净化：Quench循环循环 （一级循环）（一级循环）Absorber循环循环 （二级循环）（二级循环） 每个循环回路有不同的化学反应过程，固体浓度，固体类型和每个循环回路有不同的化学反应过程，固体浓度，固体类型和pH值：值：Quench循环循环 pH值值 = 4.5 - 5.3Absorber循环循环 pH值值 =5.8 - 6.4氧化空气被鼓入到氧化空气被鼓入到Quench循环，在较低的循环，在较低的pH值下，有利于氧化过程。氧化值下，有利于氧化过程。氧化空气同时也被鼓入到空气同时也被鼓入到Absorber循环，以

7、避免结垢。循环，以避免结垢。如果采用石灰石作为脱硫剂，则细碎的或者粒径较大的石灰石都能使用；输如果采用石灰石作为脱硫剂，则细碎的或者粒径较大的石灰石都能使用；输送方式可以采用：送方式可以采用：干磨和气力输送给料系统干磨和气力输送给料系统湿磨和浆液给料系统湿磨和浆液给料系统国电聊城发电有限公司112.3 2.3 系统优点系统优点对对SO2的大范围变化有很好的适应性；尤其适用于含硫量较高的煤质或者脱的大范围变化有很好的适应性；尤其适用于含硫量较高的煤质或者脱硫效率要求硫效率要求 97的的FGD系统。系统。能适应烟气中二氧化硫的较大偏差和快速变化。能适应烟气中二氧化硫的较大偏差和快速变化。在在Que

8、nch循环中，烟气能够得到预处理：循环中，烟气能够得到预处理：降低烟气中含尘量降低烟气中含尘量降低降低HCl和和HF含量含量有利于箱罐材质选择有利于箱罐材质选择每个循环的控制都是独立的，并且易于优化和快速调整。对于一些不利的运每个循环的控制都是独立的，并且易于优化和快速调整。对于一些不利的运行工况，能够迅速反应：行工况，能够迅速反应：燃料变化燃料变化负荷变化负荷变化国电聊城发电有限公司122.3 2.3 系统优点系统优点续续在在Quench循环由于循环由于pH值较低值较低4 5，能够保证脱硫剂的溶解吸收过程，并，能够保证脱硫剂的溶解吸收过程，并生成高品质的石膏。生成高品质的石膏。在在Absor

9、ber循环由于循环由于pH值较高值较高 6，能够保证非常高的脱硫效率和较低的，能够保证非常高的脱硫效率和较低的液气比，大幅降低循环泵的能耗。液气比，大幅降低循环泵的能耗。每个循环的化学反应都是独立控制的，能够允许使用：每个循环的化学反应都是独立控制的，能够允许使用：品质较差的脱硫剂品质较差的脱硫剂粒径较大的石灰石粉粒径较大的石灰石粉石灰石输送给料系统比较简单，易于操作控制石灰石输送给料系统比较简单，易于操作控制国电聊城发电有限公司132.4 2.4 技术经济优点技术经济优点由于由于Quench的浆池容积较小，降低了吸收塔的高度：的浆池容积较小，降低了吸收塔的高度：降低抗风载和地震载荷的等级降低

10、抗风载和地震载荷的等级降低了投资成本降低了投资成本独立分离的独立分离的Quench浆池和浆池和ATF浆池可以减小事故浆罐的存储容积：浆池可以减小事故浆罐的存储容积：降低投资成本降低投资成本锥型结构的收集碗用于分隔两个循环区域，均布烟气，减少烟气分层：锥型结构的收集碗用于分隔两个循环区域，均布烟气，减少烟气分层：均布烟气流场均布烟气流场较小的液气比较小的液气比L/G降低投资和运行费用降低投资和运行费用可以优化材质，降低投资成本。可以优化材质，降低投资成本。国电聊城发电有限公司142.5 2.5 材质选择范围材质选择范围奥氏体不锈钢和镍基合金（完全使用和内衬）：奥氏体不锈钢和镍基合金（完全使用和内

11、衬）：吸收塔外壁吸收塔外壁收集碗漏斗收集碗漏斗喷淋层喷淋层支撑结构支撑结构有机的防腐蚀材料（丁基橡胶和玻璃鳞片）：有机的防腐蚀材料（丁基橡胶和玻璃鳞片）：吸收塔外壁吸收塔外壁碳钢衬胶（和碳钢衬胶（和/）或防腐涂层收集碗）或防腐涂层收集碗烟道烟道玻璃纤维增强塑料（玻璃纤维增强塑料（FRP）：）：吸收塔外壁吸收塔外壁收集碗收集碗喷淋层喷淋层支撑结构支撑结构烟道烟道国电聊城发电有限公司15国电聊城发电有限公司163.1 3.1 双循环吸收塔原烟气入口的改进双循环吸收塔原烟气入口的改进原设计原设计改进后改进后国电聊城发电有限公司173.2 3.2 双循环吸收塔收集碗和返回双循环吸收塔收集碗和返回AFT

12、AFT浆池管道的改进浆池管道的改进原设计原设计改进后改进后国电聊城发电有限公司183.3 3.3 双循环吸收塔内部结构的改进双循环吸收塔内部结构的改进原设计原设计改进后改进后国电聊城发电有限公司19国电聊城发电有限公司204.1 4.1 双循环吸收塔的运行业绩表双循环吸收塔的运行业绩表原烟气原烟气SO210.000 mg/m3 ( 标，干标，干)： 共共20台台原烟气原烟气SO216000小时）小时）无可用率限制无可用率限制石膏品质高石膏品质高含水量含水量6石灰石粒径：石灰石粒径：906碳酸盐含量小碳酸盐含量小石膏纯度高石膏纯度高国电聊城发电有限公司39国电聊城发电有限公司40单循环设计单循环

13、设计整个吸收塔采用单一材质整个吸收塔采用单一材质如果采用橡胶内衬，会产生如果采用橡胶内衬，会产生较高的运行和维护费用较高的运行和维护费用FRP或不锈钢喷淋层或不锈钢喷淋层双循环设计双循环设计如果采用全金属吸收塔，可分层采用如果采用全金属吸收塔，可分层采用不同的金属材料不同的金属材料采用金属材质寿命较长采用金属材质寿命较长FRP或全金属喷淋层或全金属喷淋层事故浆罐容积较小事故浆罐容积较小国电聊城发电有限公司41影响因素影响因素Cl 浓度浓度含尘量含尘量温度温度电耗电耗石膏品质石膏品质石灰石品质石灰石品质维护费用维护费用布置空间布置空间原烟气原烟气SO2浓度浓度国电聊城发电有限公司42节节能能要要

14、求求烟气烟气SO2浓度和浓度和/或效率要求或效率要求国电聊城发电有限公司43国电聊城发电有限公司446.1 6.1 双循环湿法脱硫系统的总结双循环湿法脱硫系统的总结对于效率要求很高的脱硫系统，是最可靠的脱硫方法。对于效率要求很高的脱硫系统，是最可靠的脱硫方法。对于对于FGD入口高浓度的入口高浓度的SO2，双循环是一种最有效的脱硫系统。，双循环是一种最有效的脱硫系统。在电除尘故障时，能够有效地预除尘，降低浆液被污染的风险。在电除尘故障时，能够有效地预除尘，降低浆液被污染的风险。对石灰石品质的要求略低。对石灰石品质的要求略低。石膏品质优良。石膏品质优良。大量投运电厂的应用，显示出双循环技术是成熟的

15、，可用性高。大量投运电厂的应用，显示出双循环技术是成熟的，可用性高。国电聊城发电有限公司456.2 6.2 双循环湿法脱硫系统的优点双循环湿法脱硫系统的优点两个系统浆液性质分开后，可以满足不同工艺阶段对不同浆液性质的要求，两个系统浆液性质分开后，可以满足不同工艺阶段对不同浆液性质的要求，更加精细地控制了工艺反应过程，用于高含硫量的项目或者对脱硫效率要求更加精细地控制了工艺反应过程，用于高含硫量的项目或者对脱硫效率要求特别高的项目非常适合。特别高的项目非常适合。两个循环过程的控制是独立的，避免了参数之间的相互制约，可以使反应过两个循环过程的控制是独立的，避免了参数之间的相互制约，可以使反应过程更

16、加优化，以便快速适应煤种变化和负荷变化。程更加优化，以便快速适应煤种变化和负荷变化。高高PH 值的值的Absorber循环在较低的液气比和电耗条件下，可以保证很高的脱循环在较低的液气比和电耗条件下，可以保证很高的脱硫效率硫效率,高硫煤可以达到高硫煤可以达到98.5%左右。左右。低低PH 值的值的Quench循环可以保证吸收剂的完全溶解以及很高的石膏品质，并循环可以保证吸收剂的完全溶解以及很高的石膏品质，并大大提高氧化效率，降低氧化风机电耗。大大提高氧化效率，降低氧化风机电耗。对对SO2 含量的小幅变化和短时大幅变化适应性很强。含量的小幅变化和短时大幅变化适应性很强。Quench循环可以去除烟气

17、中的杂质，包括部分的循环可以去除烟气中的杂质，包括部分的SO2、灰尘、灰尘、HCL和和HF。杂质对二级循环的反应影响将大大降低，提高二级循环效率。杂质对二级循环的反应影响将大大降低，提高二级循环效率。石灰石的流向为先进入二级循环再进入一级循环，两级工艺延长了石灰石的石灰石的流向为先进入二级循环再进入一级循环，两级工艺延长了石灰石的停留时间，特别是在一级循环中停留时间，特别是在一级循环中PH 值很低，实现了颗粒的快速溶解，可以使值很低，实现了颗粒的快速溶解，可以使用品质稍差和粒径较大的石灰石，降低磨制系统电耗。用品质稍差和粒径较大的石灰石，降低磨制系统电耗。国电聊城发电有限公司46国电聊城发电有

18、限公司477.1 7.1 概述概述双循环技术主要应用于高含硫量、高脱硫效率的项目，虽然运行成本较双循环技术主要应用于高含硫量、高脱硫效率的项目，虽然运行成本较低，但是实际造价相对较高。由于前些年高含硫量、高脱硫效率的项目低，但是实际造价相对较高。由于前些年高含硫量、高脱硫效率的项目相对较少，而且对造价要求较严格，所以在国内基本没有得到应用。国相对较少，而且对造价要求较严格，所以在国内基本没有得到应用。国电肇庆电厂脱硫项目是国内首个采用单塔双循环技术的电厂，将于今年电肇庆电厂脱硫项目是国内首个采用单塔双循环技术的电厂，将于今年年底投运。年底投运。双塔双循环技术是在双循环技术上的发展和延伸，非常适

19、用于高含硫煤双塔双循环技术是在双循环技术上的发展和延伸，非常适用于高含硫煤和高脱硫效率的改造工程。能有效的利用原有脱硫装置，避免了重复建和高脱硫效率的改造工程。能有效的利用原有脱硫装置，避免了重复建设和资源浪费。设和资源浪费。国电永福电厂脱硫改造项目采用了双塔双循环技术，国电永福电厂脱硫改造项目采用了双塔双循环技术，#4机组已于机组已于2011年年11月投运，脱硫效率达到了月投运，脱硫效率达到了99以上。以上。国电聊城发电有限公司487.2 7.2 工艺流程工艺流程国电聊城发电有限公司497.3 7.3 国电永福电厂国电永福电厂2X300MW2X300MW脱硫改造工程设计原则脱硫改造工程设计原

20、则采用石灰石采用石灰石-石膏湿法脱硫双塔双循环工艺。石膏湿法脱硫双塔双循环工艺。尽量利用原有脱硫设备设施，缩短停炉改造时间。尽量利用原有脱硫设备设施，缩短停炉改造时间。烟气系统，吸收塔系统，石膏脱水系统，氧化空气系统等采用单元制配置，原烟气系统，吸收塔系统，石膏脱水系统，氧化空气系统等采用单元制配置，原有吸收塔保留不动，作为一级循环吸收塔；新增一座二级循环吸收塔，设计采有吸收塔保留不动，作为一级循环吸收塔；新增一座二级循环吸收塔，设计采用逆流喷淋空塔设计方案，设置用逆流喷淋空塔设计方案，设置3台循环泵，台循环泵，3层喷淋层，并预留有层喷淋层，并预留有1层喷淋层层喷淋层的安装位置，设有的安装位置

21、，设有AFT旋流站、侧进式搅拌器、除雾器、氧化喷枪等设备。旋流站、侧进式搅拌器、除雾器、氧化喷枪等设备。增压风机不做改造，增压风机不做改造，GGH拆除内部换热元件，改成内烟道。拆除内部换热元件，改成内烟道。新增一套二级循环吸收塔的强制氧化空气系统，设置新增一套二级循环吸收塔的强制氧化空气系统，设置3台氧化风机，台氧化风机，2运运1备。备。石膏一级脱水系统增加石膏一级脱水系统增加2台石膏旋流器。石膏二级脱水系统增加台石膏旋流器。石膏二级脱水系统增加1套真空脱水皮套真空脱水皮带机。带机。脱硫剂制备系统新增一套石灰石粉储存制浆系统作为备用，新增脱硫剂制备系统新增一套石灰石粉储存制浆系统作为备用，新增

22、1座石灰石粉座石灰石粉仓，仓，1座石灰石浆液箱及配套的供浆泵。座石灰石浆液箱及配套的供浆泵。原有石灰石卸料系统的设备不动，新增一列相同出力的石灰石卸料设备。原有石灰石卸料系统的设备不动，新增一列相同出力的石灰石卸料设备。原有事故浆罐拆除，利用一期吸收塔作为改造后的事故浆罐。原有事故浆罐拆除，利用一期吸收塔作为改造后的事故浆罐。其他系统利用原有系统。其他系统利用原有系统。国电聊城发电有限公司507.4 7.4 国电永福电厂国电永福电厂2X300MW2X300MW脱硫改造工程脱硫改造工程国电聊城发电有限公司51机组容量机组容量 300MW 2台机台机煤质含硫量煤质含硫量 4.5-脱硫装置进口烟气参

23、数脱硫装置进口烟气参数烟气流量烟气流量 1146468 Nm3/h (标况、湿态、标况、湿态、6%O2 )烟气流量烟气流量 1109485 Nm3/h (标况、干态、实际标况、干态、实际O2 )烟气烟气O2含量含量 5.5 % (标况、干态、实际标况、干态、实际O2 )烟气烟气SO2含量含量 11500 mg/ Nm3 (标况、干态、标况、干态、6%O2 )烟气粉尘含量烟气粉尘含量 100 mg/ Nm3 (标况、干态、标况、干态、6%O2 )烟气温度烟气温度 132 7.57.5国电永福电厂脱硫改造后的主要技术指标国电永福电厂脱硫改造后的主要技术指标国电聊城发电有限公司52-脱硫装置出口烟气参数脱硫装置出口烟气参数烟气烟气SO2含量含量193.5 mg/ Nm3 (标况、干态、标况、干态、6%O2 )烟气粉尘含量烟气粉尘含量23.9 mg/ Nm3 (标况、干态、标况、干态、6%O2 )烟气温度烟气温度 50 脱硫效率脱硫效率 98.3 %（设计）（设计）脱硫效率脱硫效率 99 %（实际）（实际）钙硫比：钙硫比： 1.00 mol/mol7.67.6国电永福电厂