循環流化床脫硫除塵一體化項目設計與應用

路永剛（阜新金山煤矸石熱電有限公司，遼寧 阜新 123006）

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循環流化床脫硫除塵一體化項目設計與應用

路永剛
（阜新金山煤矸石熱電有限公司，遼寧 阜新 123006）

摘 要：本文通過總結阜新金山煤矸石熱電有限公司4×150MW CFB鍋爐配套LJD新型干法工藝的應用，證明CFB爐后LJD干法工藝可實現95%以上高脫硫效率，通過爐內、爐外兩級脫硫可達到99%以上的組合效率，為CFB鍋爐煙氣治理工藝選擇借鑒提供又一有力的成功例證。

關鍵詞：阜新金山；CFB鍋爐；LJD干法工藝；脫硫效率

1 前言

我公司建設規模為4×150MW發電機組，原脫硫設備為爐內噴鈣的形式，根據國家環保部新頒發的《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》的規定和阜新市人民政府《藍天工程暨“十二五”污染減排目標責任書》的要求，原有脫硫設備無法實現滿足SO2排放濃度低于200mg/Nm3排放標準的要求。因此我公司決定進行環保改造，以實現我公司綠色環保和諧可持續發展。

我公司通過對國內的石灰石/石膏濕法、半干法煙氣脫硫工藝進行充分考察、對比與論證，結合我公司設備、場地等實際情況，同時對國內CFB鍋爐配套爐后脫硫裝置實際運行業績進行實地數據收集、分析，最終選擇具有脫硫除塵一體化的LJD新型干法脫硫工藝。

2 項目設計

2.1 工藝流程

鍋爐燃料中的硫在燃燒過程中與空氣中的氧發生反應生成硫氧化物（SO2和SO3），本工藝所要脫除的就是尾氣中的有害氣體SO2和SO3。一個典型的LJDFGD工藝系統由吸收塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環及排放、吸收劑制備及供應、工藝水、壓縮空氣系統以及電氣儀控系統等組成，鍋爐引風機出來的原煙氣溫度一般為120℃～140℃左右，從底部進入吸收塔，在吸收塔的進口段，高溫煙氣與加入的吸收劑、循環脫硫灰充分預混合，進行初步的脫硫反應，在這一區域主要完成吸收劑與HCl、HF的反應。

然后煙氣通過吸收塔下部的文丘里管的加速，進入循環流化床床體；在文丘里的出口擴管段設有噴水裝置，噴入的霧化水用以降低脫硫反應器內的煙溫，使煙溫降至70℃左右（高于煙氣露點15℃左右），從而使得SO2與Ca（OH）2的反應轉化為可以瞬間完成的離子型反應。

凈化后的含塵煙氣從吸收塔頂部側向排出，然后轉向進入脫硫后除塵器進行氣固分離。經除塵器捕集下來的固體顆粒，通過除塵器下的脫硫灰再循環系統，返回吸收塔繼續參加反應，如此循環。多余的少量脫硫灰渣通過氣力輸送至脫硫灰庫內，再通過罐車外排。在吸收塔內發生的主要化學反應方程式如下：

CaO+H2O=Ca（OH）2

Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+ 1/2H2O

Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+ 1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4· 1/2H2O

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O

2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2· 2H2O（＞120℃）

Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O

整個系統工藝流程圖如圖1所示。

2.2 布置設計

本項目為改造項目，1、2、3號脫硫除塵島布置在煙囪旁的兩側空地，4號脫硫島布置在擴建端一側。脫硫島內主要有反應塔、布袋除塵器、清灰風機、灰斗流化風機、斜槽流化風機、倉流化風機、消化器、高壓工藝水泵、消化水泵、工藝水箱、消化水箱等主要設備。脫硫空壓機放置在1、2號脫硫島內，用于脫硫系統的壓縮空氣使用，不足的空氣量由主壓縮空氣系統提供。操作員站及工程師站設置在原有電除塵器控制室內，1、2號脫硫系統配電間布置在2號脫硫島內，3、4號脫硫系統配電間布置在4號脫硫島內。脫硫灰主要輸送至1號灰庫，2號灰庫做為備用脫硫灰庫。

3 主要設備運行情況

（1）布袋除塵器系統：布袋除塵器差壓穩定在1.25kPa～1.5kPa；布袋清灰風機運行正常，清灰氣源壓力在75kPa～90kPa；清灰脈沖閥工作正常，充氣快速，噴吹有力。

（2）物料循環系統：可靠的物料循環系統保證了吸收塔床層壓降在1.1kPa以上，循環灰流動順暢；流化風機運轉正常；物料循環調節閥調節可靠準確。

（3）工藝噴水系統：工藝噴水系統將脫硫運行溫度控制在75℃以上，入口硫高時溫度降至70℃～72℃運行，水泵運行正常，水噴嘴入口壓力在4.0MPa以上；回水調節閥調節可靠準確，吸收塔出口溫度調節PID自動控制運行穩定。

（4）生石灰消化系統：消化器運行穩定正常，給水給料穩定。生石灰給定量在6t/h～10t/h，平均運行6t/h時間長，運行期間生石灰消化能力滿足設計10t/h的能力。

（5）脫硫灰外排系統：物料輸送順暢，各閥門動作靈活，輸送時間大約3分鐘，儀表指示正常。氣力輸送的運行有普通模式和連續模式兩種。普通模式下，根據灰斗料位進行排灰，當出現灰斗壓力大于10kPa（要求畫面可設置）時，自動開始排料，直至壓力高信號消失，將倉泵中的灰輸送完成后再次等待高料位。連續模式下，不根據灰斗料位進行排灰，而是連續輸送，直至手動停止。

圖1 阜新金山4×150MWCFB鍋爐外配套LJD干法工藝流程圖

4臺爐在整個168小時運行考核過程中，設備運行穩定，始終維持高脫硫率、除塵效率，SO2及粉塵排放能夠達到“十二五”最新火電廠排放新標準要求，甚至接近于“超潔凈排放”標準要求。

4 技術特點小結

阜新金山煤矸石熱電有限公司4× 150MWCFB鍋爐爐外配套LJD干法裝置的穩定高效運行及取得的各項優異指標，充分說明此種配套工藝路線具有如下優勢：

（1）脫硫效率高。LJD干法工藝采用煙氣循環流化床反應器，利用高密度和激烈湍動的顆粒床層所形成的高傳質傳熱速率，本身可實現95%以上的脫硫效率，配合CFB鍋爐爐內脫硫，組合脫硫率可穩定在99%以上。

（2）高效利用鍋爐飛灰CaO作為脫硫劑，從而大大地節約了脫硫劑成本，實現循環經濟。這在本工程實際運行中已得到充分證實，解決了CFB鍋爐飛灰中游離氧化鈣較多，造成資源浪費的問題。此外，在爐內Ca/S和爐內脫硫率滿足設計參數時，爐外脫硫塔只需要噴水活化即可實現60%左右的效率，從而實現吸收劑的零消耗。

（3）先脫硫后除塵，脫硫為后級布袋除塵提供保護屏障。LJD干法工藝配套布袋除塵器可實現出口粉塵濃度溫定低于20mg/Nm3排放。LJD循環流化床塔置于布袋除塵器前，煙氣在循環流化床塔內煙氣溫度降低，有利于提高布袋除塵器的濾袋壽命（濾袋壽命與煙氣溫度成反比），降低了布袋除塵器的維護成本。另外，循環流化床反應塔具有SO2、SO3、HCl、HF等多組份污染物凈化能力，減少了煙氣對布袋除塵器濾料的化學侵害，進一步提高濾袋的使用壽命。

此外，CFB鍋爐爐后配套LJD干法工藝還具有不需煙囪防腐、無廢水產生、對煤種適應性強等特點。

結語

我公司4×150MWCFB鍋爐外配套LJD脫硫除塵一體化裝置與主機同步一次性成功投運以及所表現出的優異性能，為我公司的減排和阜新市人民政府的藍天工程做出重要貢獻。

參考文獻

［1］鐘彥明.濕法脫硫除塵器在循環流化床鍋爐中的應用［J］.化工設計通信，2004，30（01）：37-40.

中圖分類號：X701

文獻標識碼：A