循环流化床脱硫除尘一体化项目设计与应用

/循环流化床脱硫除尘一体化项目设计和应用摘要：本文通过总结阜新金山煤矸石热电有限公司4×150MWCFB锅炉配套LJD新型干法工艺的应用，证明CFB炉后LJD干法工艺可实现95%以上高脱硫效率，通过炉内、炉外两级脱硫可达到99%以上的组合效率，为CFB锅炉烟气治理工艺选择借鉴供应又一有力的成功例证。关键词：阜新金山；CFB锅炉；LJD干法工艺；脱硫效率中图分类号：X701文献标识码：A1前言我公司建设规模为4×150MW发电机组，原脱硫设备为炉内喷钙的形式，依据国家环保部新颁发的《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》的规定和阜新市人民政府《蓝天工程暨“十二五”污染减排目标责任书》的要求，原有脱硫设备无法实现满足SO2排放浓度低于200mg/Nm3排放标准的要求。因此我公司确定进行环保改造，以实现我公司绿色环保和谐可持续发展。我公司通过对国内的石灰石/石膏湿法、半干法烟气脱硫工艺进行充分考察、对比和论证，结合我公司设备、场地等实际状况，同时对国内CFB锅炉配套炉后脱硫装置实际运行业绩进行实地数据收集、分析，最终选择具有脱硫除尘一体化的LJD新型干法脱硫工艺。2项目设计2.1工艺流程锅炉燃料中的硫在燃烧过程中和空气中的氧发生反应生成硫氧化物（SO2和SO3），本工艺所要脱除的就是尾气中的有害气体SO2和SO3。一个典型的LJD-FGD工艺系统由吸取塔、脱硫除尘器、脱硫灰循环及排放、吸取剂制备及供应、工艺水、压缩空气系统以及电气仪控系统等组成，锅炉引风机出来的原烟气温度一般为120℃～140℃左右，从底部进入吸取塔，在吸取塔的进口段，高温烟气和加入的吸取剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸取剂和HCl、HF的反应。然后烟气通过吸取塔下部的文丘里管的加速，进入循环流化床床体；在文丘里的出口扩管段设有喷水装置，喷入的雾化水用以降低脱硫反应器内的烟温，使烟温降至70℃左右（高于烟气露点15℃左右），从而使得SO2和Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。净化后的含尘烟气从吸取塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后除尘器进行气固分别。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器下的脱硫灰再循环系统，返回吸取塔接着参加反应，如此循环。多余的少量脱硫灰渣通过气力输送至脱硫灰库内，再通过罐车外排。在吸取塔内发生的主要化学反应方程式如下：CaO+H2O=Ca（OH）2Ca（OH）2+SO2=CaSO3?1/2H2O+1/2H2OCa（OH）2+SO3=CaSO4?1/2H2O+1/2H2OCaSO3?1/2H2O+1/2O2=CaSO4?1/2H2OCa（OH）2+CO2=CaCO3+H2O2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2?Ca（OH）2?2H2O（>120℃）Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O整个系统工艺流程图如图1所示。2.2布置设计本项目为改造项目，1、2、3号脱硫除尘岛布置在烟囱旁的两侧空地，4号脱硫岛布置在扩建端一侧。脱硫岛内主要有反应塔、布袋除尘器、清灰风机、灰斗流化风机、斜槽流化风机、仓流化风机、消化器、高压工艺水泵、消化水泵、工艺水箱、消化水箱等主要设备。脱硫空压机放置在1、2号脱硫岛内，用于脱硫系统的压缩空气运用，不足的空气量由主压缩空气系统供应。操作员站及工程师站设置在原有电除尘器限制室内，1、2号脱硫系统配电间布置在2号脱硫岛内，3、4号脱硫系统配电间布置在4号脱硫岛内。脱硫灰主要输送至1号灰库，2号灰库做为备用脱硫灰库。3主要设备运行状况（1）布袋除尘器系统：布袋除尘器差压稳定在1.25kPa～1.5kPa；布袋清灰风机运行正常，清灰气源压力在75kPa～90kPa；清灰脉冲阀工作正常，充气快速，喷吹有力。（2）物料循环系统：牢靠的物料循环系统保证了吸取塔床层压降在1.1kPa以上，循环灰流淌顺畅；流化风机运转正常；物料循环调整阀调整牢靠精确。（3）工艺喷水系统：工艺喷水系统将脱硫运行温度限制在75℃以上，入口硫高时温度降至70℃～72℃运行，水泵运行正常，水喷嘴入口压力在4.0MPa以上；回水调整阀调整牢靠精确，吸取塔出口温度调整PID自动限制运行稳定。（4）生石灰消化系统：消化器运行稳定正常，给水给料稳定。生石灰给定量在6t/h～10t/h，平均运行6t/h时间长，运行期间生石灰消化实力满足设计10t/h的实力。（5）脱硫灰外排系统：物料输送顺畅，各阀门动作灵敏，输送时间大约3分钟，仪表指示正常。气力输送的运行有一般模式和连续模式两种。一般模式下，依据灰斗料位进行排灰，当出现灰斗压力大于10kPa（要求画面可设置）时，自动起先排料，直至压力高信号消逝，将仓泵中的灰输送完成后再次等待高料位。连续模式下，不依据灰斗料位进行排灰，而是连续输送，直至手动停止。4台炉在整个168小时运行考核过程中，设备运行稳定，始终维持高脱硫率、除尘效率，SO2及粉尘排放能够达到“十二五”最新火电厂排放新标准要求，甚至接近于“超干净排放”标准要求。4技术特点小结阜新金山煤矸石热电有限公司4×150MWCFB锅炉炉外配套LJD干法装置的稳定高效运行及取得的各项优异指标，充分说明此种配套工艺路途具有如下优势：（1）脱硫效率高。LJD干法工艺接受烟气循环流化床反应器，利用高密度和激烈湍动的颗粒床层所形成的高传质传热速率，本身可实现95%以上的脱硫效率，协作CFB锅炉炉内脱硫，组合脱硫率可稳定在99%以上。（2）高效利用锅炉飞灰CaO作为脱硫剂，从而大大地节约了脱硫剂成本，实现循环经济。这在本工程实际运行中已得到充分证明，解决了CFB锅炉飞灰中游离氧化钙较多，造成资源奢侈的问题。此外，在炉内Ca/S和炉内脱硫率满足设计参数时，炉外脱硫塔只须要喷水活化即可实现60%左右的效率，从而实现吸取剂的零消耗。（3）先脱硫后除尘，脱硫为后级布袋除尘供应爱惜屏障。LJD干法工艺配套布袋除尘器可实现出口粉尘浓度温定低于20mg/Nm3排放。LJD循环流化床塔置于布袋除尘器前，烟气在循环流化床塔内烟气温度降低，有利于提高布袋除尘器的滤袋寿命（滤袋寿命和烟气温度成反比），降低了布袋除尘器的维护成本。另外，循环流化床反应塔具有SO2、SO3、HCl、HF等多组份污染物净化实力，削减了烟气对布袋除尘器滤料的化学侵害，进一步提高滤袋的运用寿命。此外，CFB锅炉炉后配套LJD干法工艺还具有不需烟囱防腐、无废水产生、对煤种适应性强等特点。结语