某燃煤熱源廠脫硫改造方案研究

贠 英，陳江濤

(1．鄭州市熱力總公司，鄭州 450000；2．鄭州電力高等學(xué)校動(dòng)力工程系，鄭州 450004)

某燃煤熱源廠脫硫改造方案研究

贠 英1，陳江濤2

(1．鄭州市熱力總公司，鄭州 450000；2．鄭州電力高等學(xué)校動(dòng)力工程系，鄭州 450004)

通過(guò)對(duì)某采用循環(huán)懸浮式半干法脫硫的循環(huán)流化床燃煤熱源廠SO2排放濃度超標(biāo)原因進(jìn)行分析，提出三種脫硫改造方案。對(duì)三種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分析，得到了最優(yōu)的改造方案，對(duì)脫硫改造的實(shí)施具有指導(dǎo)意義。

循環(huán)流化床熱水鍋爐；脫硫改造；半干法脫硫

0 引 言

城市集中供熱作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)能源的綜合利用、節(jié)約能源、改善城市大氣環(huán)境、提高人民生活水平有著重要的作用。同時(shí)，城市集中供熱作為重點(diǎn)用能單位，燃煤鍋爐房還是一個(gè)主要污染物的排放源，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，熱源廠在節(jié)能減排方面存在著巨大的潛力。

1 燃煤熱源廠現(xiàn)狀

某燃煤熱源廠建設(shè)規(guī)模為2×116 MW的循環(huán)流化床熱水鍋爐，于2011年建設(shè)完成，供熱能力為232 MW，可供采暖面積464×104m2。兩臺(tái)鍋爐的額定供水壓力1.6 MPa，供水溫度150 ℃，回水溫度90 ℃，排煙溫度136 ℃。兩臺(tái)鍋爐合用一根煙囪，煙囪高度120 m，出口直徑為3.2 m。

現(xiàn)有的鍋爐煙氣脫硫采用半干法循環(huán)懸浮式流化床煙氣脫硫塔。單套脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料及主要性能指標(biāo)如下：

煙氣量：260 000 m3/h

鍋爐出口煙氣SO2濃度： 1 330 mg/Nm3

SO2脫除效率：≥90%

SO2排放濃度：≤133 mg/Nm3(干態(tài))

循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫反應(yīng)溫度一般為70～90 ℃，可以在60～110%鍋爐負(fù)荷狀態(tài)下正常運(yùn)行。但在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)鍋爐負(fù)荷低于70%時(shí)，脫硫塔內(nèi)粉塵的濃度近800～1 000 mg/Nm3，經(jīng)常出現(xiàn)“榻床”現(xiàn)象，循環(huán)懸浮式半干法脫硫塔不能正常運(yùn)行，無(wú)法進(jìn)行脫硫。經(jīng)測(cè)定SO2實(shí)際排放濃度超出環(huán)保要求范圍，其主要原因有兩個(gè)：一是燃煤中含硫量過(guò)高，二是在實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)鍋爐負(fù)荷低于70%時(shí)，循環(huán)懸浮式半干法脫硫塔不能正常運(yùn)行。

2 煙氣脫硫改造技術(shù)方案

針對(duì)該循環(huán)流化床燃煤熱源廠脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題，擬采用以下三個(gè)方案對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造：

方案一：對(duì)循環(huán)懸浮半干法脫硫系統(tǒng)增設(shè)回風(fēng)系統(tǒng)

從引風(fēng)機(jī)出口煙道上另設(shè)置一路凈煙氣系統(tǒng)，凈煙氣靠引風(fēng)機(jī)后的煙道正壓及脫硫塔前的煙道負(fù)壓引回至脫硫塔入口，與鍋爐出口的原煙氣混合后進(jìn)入脫硫塔，保證了塔煙氣量的穩(wěn)定，從此確保了脫硫塔內(nèi)床層的穩(wěn)定，保證了脫硫效率及脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。在鍋爐負(fù)荷大于70%時(shí)，采用原設(shè)備進(jìn)行煙氣脫硫；當(dāng)鍋爐負(fù)荷小于70%時(shí)，為避免脫硫塔榻床，將引風(fēng)機(jī)出口的煙氣回風(fēng)系統(tǒng)投入運(yùn)行。這樣可以保證在高低負(fù)荷時(shí)均能達(dá)到環(huán)保要求。

方案二：石灰石—石膏法脫硫

方案擬拆除原有脫硫系統(tǒng)，新增設(shè)一套石灰石—石膏法脫硫系統(tǒng)。石灰石石膏法的主要工作原理是：將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的CaCO3及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成CaSO4，CaSO4達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉(cāng)堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過(guò)除霧器除去霧滴，再經(jīng)過(guò)換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過(guò)循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。

方案三：增設(shè)爐內(nèi)噴鈣脫硫

在保留原有循環(huán)懸浮式半干法脫硫的情況下新增爐內(nèi)噴鈣脫硫系統(tǒng)，將干的吸收劑(石灰石粉、消石灰或白云石等)直接噴到鍋爐爐膛的氣流中，爐膛內(nèi)的熱量將吸收劑煅燒成具有活性的CaO 粒子，灰以較大的表面積散布。這些粒子與煙氣中的 SO2反應(yīng)生成 CaSO4和 CaSO3，含有廢物顆粒、殘留石灰和飛灰的固體物在煙氣的夾帶下進(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離捕捉下來(lái)的顆粒通過(guò)返料器又被送回循環(huán)流化床內(nèi)。由于固體物的循環(huán)部分還能部分反應(yīng)，即循環(huán)石灰的未反應(yīng)部分還能與煙氣中的 SO2反應(yīng)，通過(guò)循環(huán)使石灰的利用率提高到最大[2]。去除了SO2后的煙氣經(jīng)分離器后，通過(guò)煙道引入電除塵器，除去粉塵和灰粒，再進(jìn)入半干法脫硫塔二次脫硫，之后進(jìn)袋式除塵器除塵凈化，凈化的煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排入大氣。

3 最優(yōu)方案選擇

方案對(duì)比表見(jiàn)表1。

表1 方案對(duì)比表

如表1所示，通過(guò)對(duì)比前期投資、運(yùn)行投資、脫硫效率和出口濃度四個(gè)指標(biāo)，對(duì)三個(gè)可行方案進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。相比方案二和方案三，方案一僅在原有循環(huán)懸浮式半干法脫硫塔的基礎(chǔ)上增加一路煙氣回風(fēng)管道，前期投資和運(yùn)行成本都較低，且該方案能針對(duì)性解決燃煤熱源廠鍋爐低于70%負(fù)荷時(shí)原有脫硫系統(tǒng)無(wú)法正常投運(yùn)的問(wèn)題，并能滿足二氧化硫的排放達(dá)到原設(shè)計(jì)值要求(≤133 mg/Nm3)，因此為最優(yōu)方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于在低負(fù)荷下，循環(huán)懸浮式半干法脫硫塔經(jīng)常出現(xiàn)“榻床”現(xiàn)象，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，最終致使SO2實(shí)際排放濃度超出環(huán)保要求。針對(duì)實(shí)際運(yùn)行狀況，提出了三種脫硫改造方案，并對(duì)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分析，得出對(duì)循環(huán)懸浮半干法脫硫系統(tǒng)增設(shè)回風(fēng)系統(tǒng)為最佳方案。

[1] 林 煒，羅妮娜，駱 倩. 回風(fēng)系統(tǒng)提升了半干法脫硫工藝的適用性[J]. 化學(xué)工程與裝備，2011(5)：203,192.

[2] 李 強(qiáng)，仝令欽，趙秋月. 循環(huán)流化床鍋爐噴鈣脫硫技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2014,4,(42):307-308.

Analysis of Desulfurization Retrofit Schemes of a Coal-Fired Heat-Supplyplant

YUN Ying1, CHEN Jiang-tao2

(1.Zhengzhou Heating Company, Zhengzhou 450000, China; 2.Department of Power Engineering, Zhengzhou Electric Power College, Zhengzhou 450004, China)

The reason of SO2emissions concentration from a coal-fired heat-supply CFB boiler plant exceeding permissible standard is analyzed, the SO2of the boiler plant were removed using circulating suspension semi-dry method. Three desulfurization retrofit schemes are presented, and the best scheme is obtained from economic and technical comparison on the three schemes. It has guiding significance for the implementation of desulfurization retrofit.

Circulating fluidized bed boiler of hot water; Desulphurization retrofit; Semi-dry flue gas desulfurization

2015-05-28

2015-06-29

贠英，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.08.004

TK229.3

B

1009-3230(2015)08-0014-02