循環流化床脫硫的技術優勢及應用的最新進展

詹威全

(福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

循環流化床脫硫的技術優勢及應用的最新進展

詹威全

(福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

煙氣脫硫是電力行業、鋼鐵行業、生活垃圾焚燒處理及其他行業煙氣凈化減排的重點，減排形勢日益嚴峻。循環流化床原理的干法脫硫技術，節能節水，具備多組分污染物協調凈化功能。本文介紹了LJ系列循環流化床干法脫硫技術原理、技術優勢及其應用的最新進展。

循環流化床;干法脫硫;協同凈化;節能節水;多組分污染物

1 前言

我國現正處于工業化、城市化和信息化快速發展的關鍵時期，同時也帶來了巨大的資源環境壓力。為此，國家提出的“十一五”規劃，把節能減排提升到了前所未有的高度。而即將出臺的“十二五”規劃，將會對電力行業、鋼鐵行業、生活垃圾焚燒處理及其他行業的二氧化硫排放進行更加嚴格的控制[1]。

煙氣循環流化床干法脫硫技術，是目前我國技術經濟性最優的煙氣脫硫技術。國家環保部門早已將煙氣循環流化床干法脫硫工藝技術列入《2009年國家鼓勵發展的環境保護技術目錄》[2]。國內已有企業針對電力、鋼鐵、垃圾焚燒及工業窯爐等行業煙氣的特點，開發出LJ系列循環流化床干法脫硫技術。本文介紹了LJ系列循環流化床干法脫硫技術的原理、技術優勢及應用的最新進展。

2 LJ系列循環流化床干法脫硫技術原理及技術優勢

2.1 技術原理

LJ系列循環流化床干法脫硫系統主要由流化床多組分凈化反應吸收塔、高濃度布袋除塵器、吸收劑及吸附劑供應系統、物料循環系統、工藝水系統、副產物外排系統、電氣儀表控制系統等組成。利用脫硫塔下部的文丘里管加速作用[3]，使煙氣與吸收劑Ca(OH)2、吸附劑（活性炭等）在塔內形成循環流化床床體，產生很好的傳質和傳熱效果。噴水降溫使煙氣中的SO2和幾乎全部的SO3、HCl、HF等酸性氣體被迅速脫除。借助于活性炭等吸附劑巨大的比表面積可有效吸附脫除煙氣中的重金屬和二英[4]。煙氣通過附著在濾袋表面的粉餅層（吸收劑和吸附劑），可增強二英等污染物的吸附脫除，使煙氣得到進一步凈化。其工藝流程如圖1所示。

圖1 LJ系列循環流化床干法脫硫系統工藝流程

2.2 技術優勢

（1）實現脫酸除塵及多組分污染物協同凈化

LJ系列循環流化床干法脫硫技術，通過高比表面積的吸附劑，及在循環流化床反應器和布袋除塵器的協同作用下，實現高效脫酸、除塵及多組分污染物凈化。經國家環境分析測試中心檢測：LJS燒結煙氣干法脫硫及多組分污染物協同凈化裝置SO2脫除率達到99.1%；SO3、HCl脫除率達到97%；重金屬脫除率達到99%。

（2）對于顆粒物，特別是細微顆粒物的控制十分有效

LJ系列循環流化床干法脫硫系統后配置的布袋除塵器具有除塵效率高的特點，除塵效率大于99.9%，特別是對于亞微米級的粉塵有很好的收集效果，除塵器出口煙氣含塵濃度低于30mg/m3，甚至能達到10mg/m3，完全能達到《火電廠大氣污染物排放標準》（征求意見稿）中對煙塵的新的排放標準。布袋除塵器對粒徑小于1μm的粉塵去除率為100%，粒徑大于1μm的粉塵去除率在99.95%以上[5]。2010年，國內處理煙氣量最大的燒結機全煙氣脫硫項目—寶鋼集團495m2一號燒結機LJS燒結煙氣干法脫硫及多組分污染物協同凈化裝置順利投運，布袋除塵器出口煙氣粉塵濃度低于10mg/m3。

（3）脫硫系統節能節水效果明顯

國家“十一五”863重大科研課題的依托工程——華能邯峰電廠2×660MW機組煙氣循環流化床干法脫硫裝置兩臺機組一次性通過168小時的試運行，脫硫效率達到了90%以上，最高可達98%，各項性能指標優于設計值，特別是在水耗、電耗上較傳統的濕法分別節約40%和30%，鍋爐滿負荷運行時脫硫系統的電耗不到8000kW，只占機組發電量的1.2%，鍋爐低負荷時可切換至單塔運行，整體節能達到43%。

（4）采用電石渣粉作為干法脫硫吸收劑可實現以廢治廢

結合電石渣特點[6]，開發出的“濕度整定裝置”，用于制備可以用于LJ系列循環流化床干法脫硫工藝的優質電石渣干粉吸收劑，電石渣中的雜質對工藝的運行沒有任何影響，而其中的氯還有助于進一步減少耗水量。

采用電石渣粉作為干法脫硫吸收劑，除了可滿足當前減排SO2和粉塵等環保要求外，還可實現電石渣固體廢棄物的綜合利用。特別是對于“煤炭-電力-電石-PVC”的大型煤化工企業，可實現高效煙氣治理、節能降耗、以廢治廢。北元化工自備電廠新建2×135MW機組干法脫硫項目，采用的就是當地電石廠產生的電石渣粉作脫硫吸收劑，實現了化工工業園區大范圍的循環經濟。

3 LJ系列循環流化床干法脫硫技術應用的最新進展

3.1 燃煤鍋爐

燃煤鍋爐由于燃燒的煤的品質不同，煙氣組分變化比較大，但其煙氣都包含粉塵，SO2、SO3、HCl、HF等酸性污染物、重金屬（汞等）以及氮氧化物。我國地域煤炭資源和水資源成反比，西部水資源的緊張，成為我國在西部富煤地區建設大型煤電一體化基地的瓶頸。針對煤電行業的這些特點，企業開發了“高度節水LJD燃煤鍋爐循環流化床多組分污染物干法脫硫凈化工藝”。

天富南熱電2×125MW機組脫硫系統是新疆第一個投運的LJD干法脫硫裝置，也是新疆第一個成功采用多爐一塔技術的LJD干法脫硫裝置。該裝置于2009年一次性順利通過“168小時”連續運行考核，系統脫硫效率在90%以上，粉塵排放低于20mg/m3，水耗低、能耗低。同時該系統具有很強的適應性和可操作性，能夠自動跟蹤鍋爐的負荷變化而自動調整脫硫的運行狀態。

3.2 CFB鍋爐

CFB鍋爐由于自身的特點，可以采用兩級脫硫系統，即在采用循環流化床鍋爐爐內脫硫的同時，爐后另配煙氣脫硫提效裝置。為了實現循環經濟，中石化廣州公司在其2×460t/h循環流化床鍋爐爐后煙氣脫硫提效上，分別配套了LJD干法脫硫除塵一體化工藝裝備，隨煙氣夾帶排出的剩余石灰作為爐后LJD干法脫硫除塵一體化裝置的吸收劑，以降低脫硫系統的運行成本。經測試，綜合脫硫后出口SO2濃度低于200mg/m3，粉塵排放小于30mg/m3。廣石化循環流化床鍋爐爐內脫硫+爐后循環流化床脫硫裝置聯合脫硫的脫硫效率可以高達99%以上。

這一循環流化床鍋爐配套的LJD煙氣循環流化床干法脫硫除塵一體化裝置，為我國西南部燃用高硫煤機組煙氣高效脫硫，探索出了一條符合科學發展觀和循環經濟理念的新路。

3.3 鋼鐵燒結機

燒結煙氣是燒結混合料點火后，在高溫燒結成型過程中所產生的廢氣。其煙氣主要特點是[7]：煙氣量大、煙氣溫度較高、含重金屬及有機污染物（主要是二英和呋喃）、SO2濃度變化大、SO3的濃度高、含濕量大、露點溫度較高及煙氣攜帶粉塵多。針對上述燒結煙氣特點，企業開發出“LJS燒結機煙氣循環流化床多組分污染物干法脫硫凈化工藝”對燒結機煙氣進行深度凈化處理。

針對大煙氣量，LJS燒結機煙氣循環流化床多組分污染物干法脫硫凈化工藝采用入口為7個文丘里噴嘴的吸收塔，單塔理論上最高可處理高達28×105m3/h的煙氣量，同時設置了清潔煙氣再循環系統，可以適應燒結低煙氣負荷工況。此工藝可有效脫除煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體，并通過添加吸附劑，將煙氣中的大部分重金屬、有機污染物脫除，為了滿足日益嚴格的排放要求，還預留了一定的同時脫除NOx的能力。

梅鋼400m2燒結煙氣LJS干法脫硫系統配套的是國內首套燒結二英脫除裝置（見圖2），該裝置投運后，可使二英的排放達到0.1ngI-TEQ/m3以下。

圖2 梅鋼400m2燒結機煙氣二英脫除系統（國內首套）

3.4 工業窯爐及垃圾焚燒爐

工業窯爐具有煙氣量和煙氣溫度波動范圍大、污染物成分復雜（含有一定的重金屬以及二英）、污染物含量高、粉塵成分復雜等特點，具有多組分污染物高脫除效率的LJG工業窯爐煙氣干法脫硫工藝及裝置，可應用于褐煤干燥爐、玻璃窯、冶金焦化爐、炭黑等工業窯爐煙氣的凈化處理。該凈化系統可先于工業窯爐啟動和后于工業窯爐關閉，確保不出現煙氣凈化盲區。同時該系統預留脫硝添加劑進料裝置接口，可實現低溫脫硫脫硝除塵一體化，脫硝效率45%～70%，可確保低于600mg/m3的排放要求。

垃圾焚燒煙氣中的污染物一般以氣態或固態形式存在，煙氣溫度波動大、酸性氣體濃度高、煙氣含濕量大、煙氣中含有一定的重金屬，特別是含有劇毒的二英、呋喃等污染物[8]。針對垃圾焚燒煙氣特點，LJF干法脫酸除塵及多組分污染物協同凈化工藝技術與裝置具有較高的二英脫除效率。

4 結論

LJ系列干法脫硫技術可滿足各行業的煙氣污染物治理要求，可為企業降低環保成本、提高競爭力提供有力的技術支撐，為環境污染問題的解決提供了一系列完整、先進、有針對性的工藝路線。

[1]王金南，逯元堂，吳舜澤，等.國家“十二五”環保產業預測及政策分析[J].中國環保產業，2010（6）：24-29.

[2]2009國家鼓勵發展的環境保護技術目錄[J].中國環保產業，2010（2）：6-18.

[3]李偉，趙長遂，段倫博，等.多管文丘里循環流化床煙氣脫硫冷態氣流流場試驗研究[J].鍋爐技術，2006，37（3）：72-76.

[4]仲兆平，金保升，黃亞繼，等.管道噴射吸附法凈化垃圾焚燒尾氣試驗研究[J]. 東南大學學報（自然科學版），2005，35（1）：116-121.

[5]Ron Zevenhoven,Pia Kilpinen.Control of pollutants in flue gases and fuel gases[M].2002.

[6]趙旭東，項光明，馬春元，等.電石渣在循環流化床煙氣脫硫中的應用[J].化學工程，2006，34（9）：59-62.

[7]潘雪琴，詹威全，賴毅強，等.燒結煙氣脫硫工藝選擇對環境的影響[J].燒結球團，2010，35（2）：23-25.

[8]林福林.CFB-FGD在垃圾焚燒煙氣凈化中的應用[J].中國環保產業，2008（1）：51-53.

New Development on Advantage and Its Application of Dry Process of Desulfurization Technology

ZHAN Wei-quan

X701.3

A

1006-5377（2011）09-0025-03