循環(huán)流化床在煙氣脫硫中的應(yīng)用分析

趙雅晶

（中鋼設(shè)備有限公司，北京 100080）

循環(huán)流化床在煙氣脫硫中的應(yīng)用分析

趙雅晶

（中鋼設(shè)備有限公司，北京 100080）

燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫技術(shù)包括濕法脫硫、干法脫硫及半干法脫硫，濕法煙氣脫硫工藝以石灰/石灰石-石膏法為代表，干法、半干法煙氣脫硫工藝以流化床煙氣脫硫技術(shù)為代表。20世紀(jì)80年代流化態(tài)技術(shù)首次應(yīng)用于煙氣脫硫，循環(huán)流化床煙氣脫硫具有工藝成熟、流程簡(jiǎn)單、可靠性高、基建投資及運(yùn)行成本低、脫硫效率高等優(yōu)勢(shì)，故在煤化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。結(jié)合某煤化公司的實(shí)際情況，介紹了循環(huán)流化床在煙氣脫硫中的應(yīng)用。

循環(huán)流化床；煙氣脫硫；技術(shù)分析

1 煙氣脫硫方法概述

煙氣脫硫技術(shù)包括干法脫硫、濕法脫硫、半干法脫硫，其中干法脫硫雖然脫硫副產(chǎn)物無(wú)二次污染問(wèn)題，但是其不僅效果差，而且脫硫劑利用率低；濕法脫硫具有脫硫率高的優(yōu)勢(shì)，但是其工藝復(fù)雜，存在二次污染的問(wèn)題；半干法脫硫具備干濕脫硫法的優(yōu)點(diǎn)，脫硫效率高及無(wú)二次污染的問(wèn)題，成本也相對(duì)較低，但是其脫硫劑利用率低、控制復(fù)雜。循環(huán)流化床是半干法脫硫的升級(jí)，其利用物料再循環(huán)原理使得脫硫劑與煙氣中的二氧化硫長(zhǎng)時(shí)間接觸，充分提高脫硫劑的利用率。

2 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

某火力發(fā)電廠裝機(jī)容量2×125MW，配2臺(tái)420t/h燃煤鍋爐，采用循環(huán)流化床干法脫硫工藝，一爐一塔脫硫，煙氣尾部設(shè)置布袋除塵器。其循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)工藝流程如下：

2.1 工藝流程

本工程中，循環(huán)流化床的吸收劑選擇干態(tài)消石灰，在Turbosorp反應(yīng)器中，二氧化硫與粉狀消石灰氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，吸收煙氣中的二氧化硫，吸收劑可多次循環(huán)利用，其與煙氣的接觸時(shí)間大大延長(zhǎng)，從而達(dá)到提高煙氣脫硫效率的目標(biāo)。在實(shí)際運(yùn)行中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣通過(guò)空氣預(yù)熱器出口進(jìn)入靜電除塵器由其進(jìn)行預(yù)除塵處理，然后煙氣再由鍋爐引風(fēng)機(jī)后主煙道引出由底部進(jìn)入Turbo反應(yīng)器，并從上部離開。由于反應(yīng)器下部管道內(nèi)氣流加速，產(chǎn)品所流返回與煙氣、氫氧化鈣一起在通過(guò)反應(yīng)器下部管道時(shí)會(huì)受氣流的影響呈懸浮狀態(tài)形成流化床，煙氣與顆粒之間不斷接觸、碰撞、摩擦，氣-固之間的傳熱、傳質(zhì)反應(yīng)得以強(qiáng)化，此時(shí)再向反應(yīng)器內(nèi)噴水冷卻煙氣溫度，最終達(dá)到最佳的反應(yīng)溫度，提高脫硫效率。剩余的煙塵及煙氣離開反應(yīng)器后進(jìn)入布袋除塵器，由除塵器進(jìn)行凈化處理，再由增壓風(fēng)機(jī)、出口擋板門排出煙囪，即完成煙氣脫硫。

2.2 合理控制影響脫硫效率的幾個(gè)因素

分析循環(huán)流化床煙氣脫硫的工藝流程可知，反應(yīng)溫度及流化床床壓是直接影響脫硫效率的決定性因素，因此要合理控制這兩項(xiàng)參數(shù)：

2.2.1 反應(yīng)溫度

通常情況下，反應(yīng)塔出口煙氣溫度達(dá)到79.36℃時(shí)，脫硫效率達(dá)到94.82%的峰值，當(dāng)停止向反應(yīng)塔噴水后，反應(yīng)塔出口煙氣溫度上升，此時(shí)脫硫效率直線下降，向反應(yīng)塔噴水持續(xù)幾分鐘后，反應(yīng)塔出口煙氣溫度下降，脫硫效率又逐漸回升。由此可見，反應(yīng)塔的溫度變化會(huì)直接影響脫硫效率，煙氣溫度越低，脫硫效率越高。因此在實(shí)際運(yùn)行中可通過(guò)向反應(yīng)塔內(nèi)噴水的方法調(diào)節(jié)脫硫反應(yīng)溫度。不過(guò)雖然煙氣溫度提高了脫硫效率，但是也帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，即塔內(nèi)固體顆料物會(huì)出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊，導(dǎo)致流化床的穩(wěn)定性被破壞而發(fā)生積灰堵塞，因此反應(yīng)溫度的控制要合理。

2.2.2 流化床床壓

循環(huán)流化床設(shè)備的穩(wěn)定性是由反應(yīng)塔內(nèi)流場(chǎng)的穩(wěn)定性來(lái)決定的，而設(shè)備的穩(wěn)定性又直接影響到脫硫效率。如果流化床床料壓降過(guò)小，煙氣無(wú)法與吸收劑充分接觸，達(dá)不到理想的脫硫效果；反應(yīng)床料壓降過(guò)大則易發(fā)生“塌床”現(xiàn)象，因此循環(huán)流化床煙氣脫硫運(yùn)行中要建立穩(wěn)定的流化床床壓。運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法保證氣化斜槽回料量的穩(wěn)定性，反應(yīng)塔內(nèi)流化床床壓會(huì)隨之波動(dòng)，如果維持在500～800Pa之間可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，脫硫效率也可趨于穩(wěn)定。

2.2.3 其它注意事項(xiàng)

循環(huán)流化床脫硫是通過(guò)循環(huán)流化床實(shí)現(xiàn)吸收劑的多次循環(huán)利用，吸收劑與煙氣接觸時(shí)間延長(zhǎng)可提高吸收劑的應(yīng)用率及脫硫效率。不過(guò)循環(huán)流化床脫硫技術(shù)工藝控制比較復(fù)雜，應(yīng)用過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：

首先，啟動(dòng)脫硫變頻調(diào)速，混有硫的煙氣進(jìn)入吸收塔后，此時(shí)空氣溫度較低要對(duì)其進(jìn)行加熱處理，才能更接近真實(shí)含硫氣體。含硫氣體進(jìn)入吸收塔后，吸收劑螺旋給料裝置給料，通過(guò)噴頭噴霧使得煙氣與吸收劑更充分的接觸、混合。其次，吸附含硫氣體的粉塵進(jìn)入脈沖布袋除塵器，控制脈沖清灰閥可使粉塵落在料倉(cāng)，螺旋給料機(jī)回流實(shí)現(xiàn)吸收劑的循環(huán)利用。煙氣脫硫系統(tǒng)應(yīng)布置在鍋爐除塵器之后，增設(shè)用于捕集脫硫副產(chǎn)品的裝置，保證原吸收劑的綜合利用。最后，注意吸收塔各段及風(fēng)機(jī)前后需設(shè)置壓力變送器，以在線檢測(cè)吸收塔各段的壓力變化及脈沖除塵器的阻力。在脈沖除塵器與吸收塔中間設(shè)置SO2在線檢測(cè)儀，以分析脫硫效果。此外，吸收塔各段及風(fēng)機(jī)前后要設(shè)置熱電阻，可對(duì)吸收塔各段溫度變化及脈沖除塵器進(jìn)出口的溫度進(jìn)行檢測(cè)。

3 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用前景

雖然相比其它煙氣脫硫工藝，循環(huán)流化床煙氣脫硫具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，但是其壓力降、脫硫劑等仍然存在諸多問(wèn)題。在循環(huán)流化床運(yùn)行過(guò)程中，循環(huán)流化床自身的結(jié)構(gòu)、氣體的流動(dòng)速度、床內(nèi)固體顆料物的質(zhì)量濃度等是決定循環(huán)流化床壓力降的主要因素。出于工藝的需要循環(huán)流化床的壓力降往往設(shè)置在1 500～2 500Pa之間，需要增加新的脫硫風(fēng)機(jī)才能克服如此大的壓降，不僅增加了運(yùn)行成本，而且反應(yīng)塔內(nèi)大量物料的湍動(dòng)會(huì)直接影響到壓力降的穩(wěn)定性。除了壓力降的問(wèn)題外，脫硫劑也存在石灰品位低、質(zhì)量穩(wěn)定性差、供應(yīng)量不足、價(jià)格過(guò)高等問(wèn)題，并且99%的脫硫劑都參與了循環(huán)，增加了脫硫塔內(nèi)的濃度，導(dǎo)致除塵器負(fù)荷加重。

針對(duì)上述問(wèn)題，建議后續(xù)要對(duì)循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣體-固體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行深入研究，分析塔內(nèi)氣體的流體模型，進(jìn)一步優(yōu)化循環(huán)流化床的設(shè)計(jì)，降低塔體阻力，并有效解決濕壁結(jié)垢的問(wèn)題。還要加強(qiáng)高效脫硫劑的研發(fā)與制備研究，降低吸收劑的成本，可以將粉煤灰、電石渣、硼泥、廢石灰膏等工業(yè)廢棄物作為研究方向，研究鈣基脫硫劑，通過(guò)以廢治廢降低脫硫成本，提高資源利用率。此外，還要樹立系統(tǒng)思維觀念，系統(tǒng)考慮脫硫工藝的前段和后續(xù)，尤其要認(rèn)真考慮脫硫副產(chǎn)品的處理和綜合利用問(wèn)題。在歐洲脫硫技術(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)脫硫副產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于建材、粘合劑、植物肥料等各個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)可以借鑒、引進(jìn)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況發(fā)展脫硫副產(chǎn)品的綜合利用技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于我國(guó)對(duì)二氧化硫的污染治理起步比較晚，有些脫硫技術(shù)尚不成熟。循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是一種比較先進(jìn)的脫硫技術(shù)，相比干法脫硫、濕法脫硫其具有投資少、脫硫效率高、工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，比較適合我國(guó)國(guó)情。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中要注意反應(yīng)溫度及流化床床壓等參數(shù)的控制，以更好的提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及脫硫效率，同時(shí)加強(qiáng)高效脫硫劑的研發(fā)與制備研究，降低吸收劑的成本，提高綜合效益。

［1］ 金文.大氣污染控制與設(shè)備運(yùn)行［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［2］ 李若萍.循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用［J］.江西電力，2016（1）：32-34.

［3］ 趙旭東，馬春元.循環(huán)流化床煙氣懸浮脫硫技術(shù)中試及機(jī)理分析［J］.環(huán)境科學(xué)，2016，23（2）：109-112.

［4］ 葛介龍，張佩芳，周釣忠，等.幾種半干法脫硫工藝機(jī)理探討［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2015，21（1）：13-16.

［5］ 孫衛(wèi)民.煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2016，19（4）：43-46.

［6］ 林春源.大型火電廠煙氣循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.能源與環(huán)境，2015（2）：43-48.

［7］ 李忠華，薛建明，等.循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)分析及工程應(yīng)用［J］.電力科技與環(huán)保，2016，26（2）：50-52.

Application of Circulating Fluidized Bed in Flue Gas Desulfurization

Zhao Ya-jing

Flue gas desulfurization（FGD）of coal-fi red power plants includes wet desulfurization，dry desulfurization and semidry desulfurization.The lime/limestone-gypsum method is as representative of the wet fl ue gas desulfurization process and circulating fl uidized bed technical is as representative of the dry and semi-dry FGD process.In the 1980s，fl uidized-state technology was fi rst used in fl ue gas desulfurization.The circulating fl uidized bed fl ue gas desulfurization process has the advantages of mature technology，simple process，high reliability，low capital investment and running cost，high desulfurization effi ciency.This technical of application in coal Chemical production is more and more widely.This paper analyzes the application of circulating fl uidized bed in fl ue gas desulphurization combined with the actual situation of a coal chemical company.

Circulating fl uidized bed；Flue gas desulfurization；Technical analysis

X701.3

B

1003-6490（2016）07-0011-02

2016-07-15

趙雅晶（1980—），女，吉林磐石人，工程師，主要從事工程項(xiàng)目管理工作。