石灰石、石膏湿法与CFB联合脱硫方法的探讨

1、石灰石、石膏湿法与CFB联合脱硫方法的探讨摘要：由于国内电煤市场的不稳定性，经常出现煤炭供应不足等问题,并且造成脱硫系统经常超负荷运行，出现设备损坏，浆液失活等一系列问题，给电厂带来较大损失。为应对电煤市场不稳定造成的问题，文内根据实施过的项目，找到一种方法，希望能够起到抛砖引玉的作用以解决高硫煤地区电厂达标排放的问题。关键词:石灰石石膏湿法CFB脱硫石灰石石膏湿法由于运行灵活，操作简便，脱硫效率高等优点，在燃煤电厂中得到了广泛的运用。但过高的投资建设费用，特别是高硫煤地区烟气脱硫是石灰石石膏湿法脱硫的最大问题。因此，如何能够降低脱硫岛建设及运行费用，是我们一直探索的方向。目前在高硫煤地区，主

2、要采用高低硫分煤掺烧，降低锅炉出口烟气中含硫量，降低脱硫系统初投资费用及运行费用的方式。但由于国内电煤市场的不稳定性，经常出现煤炭供应不足等问题，在无法获取低硫煤的时候，电厂不得不单独燃烧高硫煤发电，导致S02排放超标。并且造成脱硫系统经常超负荷运行，出现设备损坏，浆液失活等一系列问题给电厂带来较大损失。因此亟待找到另一种方法以应对电煤市场不稳定造成的问题，以下为笔者根据实施过的项目，找到的一种方法，用以解决目前火电厂SO2达标排放的问题。CFB是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术，其拥有燃料适应性广、燃烧效率高、S02脱除、NOX排放低等众多优势，因此这项技术在电站锅炉、工业锅炉

3、和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向大型循环流化床锅炉发展。目前中国已经建成的最大CFB锅炉已经达到600MW。CFB的脱硫原理主要是将喷入炉膛的CaCO3煅烧分解成为CaO,与烟气中的SO2以及02反应生成CaSO4以下为反应方程式：CaCO3CaO+CO2-178kJ/mol(1)CaO+SO2+1/2OCaSO4+500kJ/mol(2)从公式(2)来看,脱硫是一个放热的过程，脱硫过程对于锅炉燃烧有积极作用。但在炉内温度，石灰石粒径，石灰石活性，炉内停留时间的因素的影响下，需要大量投入石灰石粉才能满足，才能达到预期的脱硫效果。而从公式(1)可以看出，石灰石的煅烧是一个吸热过程

4、。当投加的石灰石量过大时，对锅炉的燃烧及炉膛温度将会产生影响。因此，在燃煤中含硫量较高地区，仅仅依靠CFB锅炉进行脱硫，要到排放标准的要求，锅炉的热效率将会降低，过量的石灰石投入,还会带来锅炉尾部设备磨损大，燃烧不完全，锅炉结焦，锅炉排渣困难等情况,严重影响锅炉的稳定运行。但将Ca/S控制在一个合适的范围时，CFB锅炉运行情况会非常良好，锅炉热效率也较高，锅炉出口烟气中SO2浓度也能得到良好的控制为尾部建设FGD创造良好的条件。因此将石灰石、石膏湿法与CFB联合脱硫,对于燃煤硫分较高的电厂是一种比较经济的脱硫手段，以解决电煤供应不稳定的问题。目前我公司已经在重庆永川电厂脱硫项目建设中，采用了联

5、合石灰石、石膏湿法与CFB联合脱硫方法，取得了很大的成功，并获取了大量的运行数据。重庆永川发电厂就是这样的一个项目。重庆永川电厂建设2台440t/hCFB锅炉,设计含硫量为0.99%但由于电煤供应不足的问题，永川电厂燃煤含硫量远超设计含硫量，达到了2.58%,波动范围在1.7%3.4%。为了增加SO2的脱除率以达到国家排放标准，电厂不得不加大锅炉内CaCO3的投入量,而加大Ca/S至3.0后,脱硫效率也仅仅达到90%,达不到排放要求。而且带来了锅炉床温低、燃烧不完全、燃料浪费大、水冷壁磨损严重等一系列问题，无法长久运行。对该厂锅炉情况进行了详细调研后，笔者提出分两部对该厂脱硫装置进行升级。首先

6、改造该厂CFB锅炉的石灰石投加系统，控制燃烧,使炉内脱硫效率得到一定提升；然后再根据改造后锅炉出口SO2浓度,再附加一部分余量后，加装一套石灰石、石膏湿法脱硫装置，以达到环保排放要求。由于该厂燃煤含硫量较高，若放弃炉内脱硫，则锅炉尾部FGD装置投资会很大，运行费用也会非常高。因此升级方案确定为改造炉内石灰石粉喷入系统，并在炉后加装一套石灰石石膏湿法脱硫装置，湿法脱硫装置考虑脱除率为总含硫量的50%。根据上述构想，较100%全硫采用石灰石、石膏湿法脱硫方案进行比较,该厂整个脱硫改造工程将节约投资20%30%,运行电耗解决22.3%,每年维护费用节约最少18.7%。在建成投产后，经过半年的运行数据

7、测试，当炉内脱除率控制在50%的时候,Ca/S为1.32,锅炉燃烧效率未受到影响，炉膛温度达到设计温度，排渣情况良好。炉后湿法脱硫装置Ca/S为1.03脱硫率为95.2%。出口SO2浓度达到排放标准。逐步加大炉内CaCO3喷入量，提高CFB脱硫率至76%后,方可关闭炉后湿法脱硫装置吸收塔内一层喷淋层，烟囱入口处SO2浓度也可达到排放要求。此时电耗降低615kW,运行费用有一定降低，但锅炉内Ca/S增加至2.07,石灰石粉投加量大大提高，而且此时炉膛内部温度下降3C,燃烧效率受到影响，炉渣中含碳量提高，煤耗量提高。总的运行费用反而有所上升。根据测试，CFB锅炉在S02去除率低于55%的时候,Ca

8、/S较低，锅炉热效率不会受到影响。而当SO2去除率达到70%后,理论上Ca/S在1.21.5,而受到外部条件（床温、石灰石活性、过剩空气系数）的共同作用下，实际Ca/S应当在1.72.0。在此条件下，锅炉的热效率将会受一定的影响。而SO2去除率需要达到90%,虽理论Ca/S为2.0,但实际Ca/S会超过2.5,锅炉的热效率将会受到较大影响，炉渣中C含量增加,煤耗出现较大提高。因此，根据我方工程经验来看，笔者推荐CFB脱硫率设计按照80%左右进行,而实际运行时，根据锅炉燃烧情况控制在40%60%之间，而炉后FGD脱硫率按照50%进行设计（设计时考虑备用一层喷淋层，且公用系统及吸收塔浆池按照炉内70%效率进行考虑），实际运行根据来煤含硫量以及炉内脱硫情况进行调整。如此可在煤质波动的情况下，也能满足排放标准。以上是笔者根据所实施工程和超过半年的运行监控后得到的推断，不一定适