石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫技術在中山火電廠的應用

張麗珍

（南京龍源環保有限公司江蘇南京210012）

石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫技術在中山火電廠的應用

張麗珍

（南京龍源環保有限公司江蘇南京210012）

中山火力發電有限公司2×300MW機組鍋爐燃煤含硫量1.5%，原煙氣中SO2含量為3800 mg/Nm3，為了滿足凈煙氣50mg/Nm3的排放要求，本工程采用石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫工藝，FGD裝置脫硫效率可以做到98.3%。

單塔雙循環;脫硫效率

根據環保部2013年發布的第14號《關于執行大氣污染物特別排放限值的公告》，作為我國大氣污染突出的12個重點區域內的中山火力發電廠，需達到二氧化硫50mg/m3的排放限值。中山火力發電有限公司本期裝設2臺300MW機組鍋爐，鍋爐設計燃煤含硫量1.5%，原煙氣中SO2含量為3800 mg/Nm3，引風機出口粉塵濃度低于50 mg/Nm3，本工程采用石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫工藝。

1 工藝系統及主要設備介紹

中山火力發電廠采用石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫工藝，脫硫效率可達到98%，該工藝主要包括煙氣系統、SO2吸收系統、石灰石粉儲存及供漿系統、石膏脫水系統、排空及漿液返回系統、廢水系統。

1.1 SO2吸收系統

圖1 石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫工藝

本脫硫工程采用單塔雙循環工藝，按照一爐一塔+塔外漿池設計，設置兩級噴淋系統，一級噴淋設2層噴淋層（吸收塔），二級噴淋設3層噴淋層（塔外漿池）。

機組BMCR工況：運行一級噴淋2層+二級噴淋3層；

機組75%BECR工況：運行一級噴淋2層+二級噴淋2層；

機組40%BECR工況：運行一級噴淋2層+二級噴淋1層。

根據機組燃煤煙氣含硫變化，噴淋層數投運建議如下：

FGD入口煙氣SO2濃度3500 mg/Nm3～4400mg/Nm3：

運行一級噴淋2層+二級噴淋3層；

FGD入口煙氣SO2濃度2000~3500mg/Nm3：

運行一級噴淋2層+二級噴淋2層；

FGD入口煙氣SO2濃度~2000mg/Nm3：運行一級噴淋2層+二級噴淋1層。

石灰石-石膏濕法單塔雙循環脫硫工藝見圖1。本脫硫工藝實際上是相當于煙氣通過了兩次SO2脫除過程，經過了兩級漿液循環，兩級循環分別設有獨立的循環漿池，噴淋層，根據不同的功能，每級循環具有不同的運行參數。煙氣首先經過一級循環，此級循環的脫硫效率一般控制在40%～75%，循環漿液pH控制在4.5～5.0，循環漿液停留時間不低于4.5min，此級循環的主要功能是保證優異的亞硫酸鈣氧化效果和石灰石的充分溶解，以及保證充足的石膏結晶時間。經過一級循環的煙氣直接進入二級塔外，此級循環實現最終的脫硫洗滌過程，由于不用追求亞硫酸鈣的氧化徹底性和石灰石溶解的徹底性，同時也不用考慮石膏結晶大小問題，所以pH可以控制在較高的水平，達到5.6～6.0，這樣可以大大降低循環漿液量，減小循環泵流量，降低電耗。

單塔雙循環FGD系統具有如下優點：（1）高PH值的二級循環在較低的液氣比和電耗條件下，可以保證很高的脫硫效率,即便是高硫煤可以達到98.0%以上的效率；（2）低pH值的一級循環可以保證吸收劑的完全溶解以及很高的石膏品質，并大大提高氧化效率，降低氧化風機電耗；（3）石灰石在工藝中的流向為先進入二級循環再進入一級循環，兩級工藝延長了石灰石的停留時間，特別是在一級循環中pH值很低，實現了顆粒的快速溶解，可以實現使用品質較差的石灰石并且可以較大幅度地提高石灰石顆粒度，提高了石灰石的利用率，使鈣硫比實現低于1.02成為現實的可能。

1.2 高效除霧器

本工程要求煙氣在含液滴量低于50mg/Nm3（干態）下排出，采用三級除霧器（2層屋脊式+1層管式除霧器）。除霧器安裝在吸收塔上部，用以分離凈煙氣夾帶的霧滴。2014年以來隨著國家環保超低排放的要求，除霧器選擇尤為重要，主要考慮以下方面：（1）據吸收塔煙氣流速的大小及出口霧滴（50mg/Nm3～20mg/Nm3干基）的性能要求，進行流場分析，根據分析結果決定該項目除霧器的設計布置，比如采用三級屋脊式除霧器還是一級管式+二級屋脊式除霧器。（2）盡可能地增加除霧器的實際流通面積，從而提高除霧器的整體效率，高效除霧器要求除霧器有效布置率達到82%～88%（普通除霧器設計有效布置率只有70%～80%）。（3）除霧器布置的角度結合煙氣流場分析結果進行了優化設計，這樣更能有效地去除霧滴，保證出口霧滴性能。（4）合理設計葉片間距并進行差異化布置。采用差異化布置是為了將到達除霧器的煙氣更好的進行均布，這樣可提高霧器的整體效率，有效的杜絕因為煙氣分布不均勻而引起的除霧器的失效現象，防止石膏雨現象的發生。

2 脫硫工藝投資與運行費用研究比較

2.1 單塔雙循環與單循環投資費用比較

（1）吸收塔本體：雙循環塔上部比單循環塔高度增加，由于單循環要求的漿池液位較深，雙循環需要增加漿液收集器及自流管管道，因此塔本體造價仍較單循環方案高。（2）塔外漿池：雙循環工藝需要增加塔外漿池、攪拌系統和氧化空氣管網、密度計、pH計、旋流泵、旋流站；由此可見，單塔雙循環工藝較單循環工藝投資費用較高。

2.2 單塔雙循環與單循環運行費用比較

（1）電耗：雙循環方案引起煙氣側阻力增加，進而電耗有所增加，但是不同的pH值控制會使循環泵及其它設備電耗節省更多。（2）由于雙循環系統優化了石膏的結晶和石灰石溶解的環境，因此石膏品位會提高；另外由于石灰石利用率可提高到1.02，運行之中可節省石灰石粉用量。經過長期運行實際來看，300MW鍋爐機組脫硫單塔雙循環與單循環年運行費用可節省約百萬。

3 單塔雙循環脫硫效率性能曲線

3.1 鍋爐負荷與脫硫效率的關系

圖2 鍋爐負荷與脫硫率的性能曲線圖

3.2 入口SO2濃度與脫硫率關系

圖3 入口SO2濃度與脫硫率關系

從圖3中可看出，300MW鍋爐機組40%~100%BECR工況下運行，脫硫效率可到達98%以上；入口SO2濃度在3800 mg/Nm3以下，脫硫效率也可達到98%。

4 結語

單塔雙循環脫硫工藝在中山火電廠實際運行中，入口SO2濃度在1600 mg/Nm3～2700 mg/Nm3，吸收塔出口SO2濃度可以降到35 mg/Nm3左右，脫硫裝置能夠長期穩定運行，并能夠取得較好的經濟效益。

[1]張海濤.北疆電廠脫硫系統經濟運行的研究與實踐[J].能源與節能,2012(11)：45-47.

[2]GB 13223-2011,火電廠大氣污染物排放標準[S].2011.

[3]趙宇.電廠石灰石—石膏濕法脫硫系統運行的缺陷管理[J].化學工程,2013(9)：5-7.

[4]樓清剛.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術綜述[J].能源與環境, 2009(2)：87-89.

圖3 不同好氧堆肥周期下產品有機質含量

從圖3中可以看出，在實驗前期，隨著厭氧發酵時間延長，有機質含量穩步升高，第7天時，有機質含量達到55%左右，隨后隨著發酵時間延長，有機質含量基本保持不變，說明在效菌劑添加量、初始C/N、初始含水率、通風量、pH等參數均在最優情況下時，好氧堆肥的最佳發酵周期可縮短至7天。

經檢測，本試驗中藥渣好氧堆肥產品各項指標均滿足國家《有機肥標準》（NY525-2012）及國家《生物有機肥行業標準》（NY884-2012)。

表3 中藥渣好氧堆肥產品檢測

5 結語

5.1 由實驗數據中得出：使用高效中藥渣纖維素降解菌進行中藥渣厭氧發酵和好氧堆肥處理，在接種量為15%的情況下，可實現厭氧發酵周期縮短至9d，好氧堆肥周期縮短至7d。相比傳統中藥渣15d～30d處理周期，本項技術可有效縮短處理周期。

5.2 了中藥渣好氧堆肥處理技術研究，適應于大規模處理場合機械化操作，此技術可推廣應用至園林垃圾處理方面，隨著建設生態城市步伐的加快，城市的整體綠化率逐年遞增，年產生園林垃圾量約為100×104t～200×104t。采用本項目研發的堆肥處理技術進行處理，不但解決的園林垃圾的環境污染問題，每年還可以產生出近百萬噸的生物有機肥料，對于改善城市環境具有重要意義。

參考文獻

[1]小燕,于宏兵,王攀,等.中藥行業藥渣資源化的低碳經濟模式[J].環境保護,2010(8):63-65.

作者簡介

吳欽（1985—），男，漢族，浙江余姚人，本科，工程師，主要從事環境保護研究工作。

張麗珍（1984—），女，漢族，山西人，研究生學歷，中級工程師，研究方向：燃煤電廠二氧化硫控制。