半干法脫硫工藝在薛村電廠的應用及優化改造

摘要:介紹石灰石脫硫技術在循環流化床鍋爐上的應用以及優化改造情況，通過可行性分析，試驗，并針對場地有限的現狀，采用合理的整體方案工藝以及流程設計，實現SO2達標排放。

關鍵詞:半干法 脫硫工藝 應用及優化改造

0 引言

薛村電廠現有2臺130t/h循環流化床鍋爐，設計煤種含硫成分為<1%，實際運行中燃料含硫成分約為0.3%-0.6%，正常情況下煙氣SO2含量約為1800mg/Nm3，大大超出了小于400mg/Nm3的標準。通過對常用的干法脫硫和濕法脫硫技術進行分析，比較，結合考察以及我廠場地狹小的具體情況，確定采用爐內噴鈣爐外加濕的兩級半干法脫硫工藝技術。

1 可行性研究

1.1 工藝簡介 爐內噴鈣是在鍋爐爐膛內燃燒過程中噴加脫硫劑--碳酸鈣，碳酸鈣在爐膛高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣和煙氣中的二氧化硫反映生成硫酸鈣隨著煙氣排放，達到脫硫的目的。二級脫硫在一級脫硫效率的基礎上采用脫硫塔和旋風分離器，在脫硫塔內噴氧化鈣，氧化鈣遇水反映生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和煙氣中的剩余的二氧化硫反映生成硫酸鈣隨著煙氣進入靜電除塵系統將煙塵除去，清潔后的氣體排入大氣。

1.2 可行性試驗 噴射鈣劑吸收劑是一種有效的簡便措施，常規使用的鈣劑吸收劑是石灰石。吸收劑在爐內的高溫下分解生成氧化鈣和燃燒生成的二氧化硫作用，生成硫酸鈣，從而完成脫硫過程。

我廠對1#，2#爐進行了添加石灰石脫硫試驗，并通過CEM煙氣在線檢測系統進行了記錄分析，在石灰石變頻電機30Hz時，煙氣指標有所改善，當達到40Hz時，煙氣指標有明顯改善，二氧化硫最低時達到450mg/Nm3。即在鍋爐滿負荷運行時，爐內添加的石灰石約為0.8t/h時煙氣指標大幅度改良。二級脫硫運行后，石灰給料達到約40Hz時，煙氣中的二氧化硫降到130mg/Nm3，效率達到70%以上。當燃料較濕，石灰石混合不太均勻，二級脫硫霧化不好或生石灰灰放置時間較長不能和水充分反應時，二氧化硫指標有所回升。因此，爐內添加石灰石，爐外加濕的兩級脫硫工藝流程在技術上是可行的，效率的高低關鍵在于石灰石劑的質量和石灰石添加裝置的控制以及工藝流程的選擇與設計。

2 設計方案

2.1 總體要求和設計說明 為達到脫硫滿足環保要求，脫硫工程必須達到技術先進、所有設備的制造和設計必須安全可靠、連續有效運行的要求。經過爐內噴鈣脫硫工藝加爐外循環流化床半干法煙氣脫硫后電除塵器出口SO2濃度小于等于300mg/Nm3。脫硫工程采用了一爐一套獨立的系統，即所有的工藝、電氣、控制均為一爐一套。爐內噴鈣采用石灰石(碳酸鈣)做吸收劑，在Ca/S等于2.5的情況下，脫硫效率最高達到60%。半干法脫硫采用生石灰(氧化鈣)作為吸收劑。脫硫劑倉的有效容積不得小于鍋爐滿負荷運行工況下3天用量。脫硫劑倉必須采取防止板結、下灰不暢的有效措施

2.2 布置規劃 薛村電廠場地狹小，鍋爐煙道出口就是四電場靜電除塵裝置，靜電除塵裝置后出口是引風機，中間沒有富余場地，因此怎樣布置脫硫添加劑灰倉和給水箱以及管道布置至關重要。我廠通過周密計算，在兩個靜電除塵中中間布置了石灰倉以及給料裝置，兩爐的脫硫塔以及旋風分離器橫向布置在煙道出口至靜電除塵中間。

2.3 重點項目 為滿足煙道可能發生的最差運行條件(例如:溫度、壓力、流量、污染物含量等)，對煙道設計采取了如下設計。

煙道應能夠承受煙道自重、風荷載、地震荷載、灰塵積累、內襯和保溫的重量等。二是具有氣密性的焊接結構，所有非法蘭連接的接口都應進行連續焊接，保證煙道嚴密、不漏風。三是煙氣系統的設計為保證灰塵在煙道內不會沉積，在煙道必要的地方(低位)設置有清除粉塵的裝置。四是煙道的設計應盡量減小煙道系統的壓降，其布置、形狀和內部件(如導流板和轉彎處導向板)等均進行了優化設計。在外削角急轉彎頭和變截面收縮急轉彎頭處，設置了導流板。五是為了保證脫硫裝置在任何情況下不影響發電機組的安全運行，脫硫系統設置有100%煙氣旁路，在煙道上設置旁路擋板門，當鍋爐啟動和煙氣脫硫工程裝置故障停運時，煙氣由旁路擋板經煙囪排放。

2.4 電氣部分 電氣部分為了能滿足根據不同煤種情況下的二氧化硫排放量及時調整給料量，設計選用了變頻給料電機，通過控制電機頻率，改變電機轉速達到給料的調節。整體控制采用了PLC控制，并將在線檢測裝置的煙氣數據納入了脫硫監控界面。值班員可以根據鍋爐負荷以及煙氣中二氧化硫的含量及時調整給料機頻率，滿足經濟運行要求。

3 試運行中的進一步改進措施

項目實施后，雖然取得了明顯的脫硫效果，達到了環保要求的短期治理目標要求，為了實現長期達標排放以及更好的環境效益，我們總結了一下運行中的問題，結合廠家研究采取了以下改進措施:

3.1 在運行中，反映出的問題 一是循環流化床鍋爐運行中產生的粉塵濃度高、顆粒大，當脫硫系統投入運行時，噴入的增濕水極易使粉塵團聚形成灰團塌落，從而造成脫硫塔的文氏管部分堵塞，以致系統不能正常運行。二是該系統采用的脫硫塔，對于霧化水的噴淋狀態有較嚴格的要求，進入塔內的粉塵、石灰粉增濕不均勻時，極易形成灰團聚，形成塌落、堵塞煙道。對于難以完全避免的塌落灰，在脫硫塔下方雖然設置塌落灰快速排出裝置，塌落灰形成后，不能及時排除，使煙道形成堵塞，以致影響鍋爐運行。

3.2 進一步改進措施:

3.2.1 改造現有的霧化水噴入系統，使噴入脫硫塔的霧化水，能均勻與脫硫劑和循環灰混合以提高脫硫效率并使脫硫經濟、正常運行。在保證脫硫系統正常、高效運行的前提下，不使過多的霧化水進入脫硫系統，這是脫硫后電除塵器穩定運行的重要保證條件，也是粉塵達標排放的前提。霧化系統，采用回流式噴嘴，設置自動調節閥，噴水量根據脫硫塔運行溫度自動調節。

3.2.2 在脫硫塔底部增加快速出灰系統，使脫硫過程產生的塌灰能迅速排除，以保證脫硫過程的正常運行。由于在脫硫過程中，脫硫塔中塌灰不能完全避免，因此，為了使塌灰能及時排出塔外，在脫硫塔底部設置塌灰排出裝置。保證系統正常運行。

3.2.3 改造現有的脫硫工藝控制系統，使其對脫硫過程有完整的工藝控制和快速的相應，以保證運行參數的穩定和系統的正常運行。保證脫硫系統可靠、穩定、經濟的運行，為機組正常、環保運行提供可靠保障。一是根據脫硫塔出口煙氣量和煙氣中的SO2質量濃度控制消石灰粉的給料量，以保證按要求的脫硫效率所必需的鈣硫比，而處理后的煙氣中SO2排放值用來作為反饋信號，用于校準和精確地調節消石灰粉給料機的轉速。二是根據反應塔出口處的煙氣溫度直接控制脫硫塔底部噴水量，以確保脫硫塔內溫度盡可能的接近最佳溫度，而不過量噴水。避免塌灰、濕壁現象的發生。具體調節原理是:調節供水系統的調節閥開度。三是根據塔內壓差控制再循環灰量，以保證塔內具有合理的脫硫劑濃度，增加脫硫效率。具體的調節方式是:調節脫硫塔旋風分離器下旋轉給料閥的轉速，控制再循環灰的排出量。

4 技術經濟效果以及社會效益評價

該項目的實施，保證了電廠滿足國家環保排放要求，降低二氧化硫排放量0.2t/h，年減排量1752t，按每排放1kg二氧化硫繳納排污費0.2元計算，則每年為公司節約二氧化硫排放收費35余萬元，且取得了顯著的社會環保效益，為改善區域環境作出了重大貢獻。