循環流化床干法脫硫在摩洛哥杰拉達電站的應用

劉克家 陳恒偉 單洪秋

摘? 要：摩洛哥杰拉達1×350MW燃煤電站，是中國企業在摩洛哥承建的首個電站EPC總承包項目，電站充分考慮了摩洛哥該地區干旱少雨，水資源缺乏的特點，采用爐后脫硫除塵一體化工藝進行煙氣達標處理排放，脫硫采用循環流化床干法脫硫（CFB-FGD）工藝，作為目前摩洛哥單塔裝機容量最大的干法脫硫裝置，為當地的環境保護起到積極作用。

關鍵詞：摩洛哥? 水資源缺乏? 燃煤電站? 循環流化床干法脫硫? 環境保護

中圖分類號：X70 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0084-02

1? 工程概況

摩洛哥杰拉達1×350MW燃煤電站項目坐落于Oujda城以西南60km，項目一期建設規模為350MW，安裝1臺350MW超臨界空冷發電機組，配置1臺超臨界直流燃煤鍋爐，以及其他附屬系統和設備，電站三大主機及主要的輔機設備均來自中國。項目于2014年12月31日開工，2017年12月18日提前EPC合同工期14d實現臨時移交業主，順利實現投產并進入商業運行。脫硫系統與機組同步投運，并且各項性能指標均優于合同要求，達到摩洛哥當地環保排放標準要求，得到了業主方的高度認可。

2? 工程設計

2.1 煤質特性

電站使用燃料，由摩洛哥從港口運輸至電廠，主要的煤質特性分析。

2.2 煙氣特點

脫硫除塵一體化入口煙氣參數分析煙氣特點。

2.3 脫硫劑參數

脫硫劑名稱：生石灰;

脫硫劑品質要求：生石灰中的氧化鈣（CaO）含量>95%;

生石灰粒徑：100%<1mm，80%<0.8mm;

密度：1000kg/m3。

2.4 工藝原理

脫硫除塵島采用煙氣循環流化床干法脫硫工藝（CFB-FGD），以消石灰為脫硫劑。該技術的工藝流程主要由煙氣系統，脫硫塔系統，物料循環及排放系統，脫硫劑制備、儲存及輸送系統，工藝水系統，壓縮空氣系統、控制系統等組成。

鍋爐燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應生成硫氧化物（主要是SO2和SO3），隨煙氣從吸收塔底部進入，在通過吸收塔文丘里管時，受到氣流的加速而懸浮起來，形成流化床，使得煙氣與加入的熟石灰、再循環產物及水顆粒之間不斷摩擦、碰撞，從而極大地強化了氣固之間的傳熱、傳質反應。為了達到最佳的反應溫度，通過向反應器內噴水，使煙氣冷卻到75℃左右，在此溫度下提高反應效率。反應如下：

（1）Ca（OH）2+2HCl→CaCl2+2H2O;

（2）Ca（OH）2+2HF→CaF2+2H2O;

（3）Ca（OH）2+SO2→CaSO3+H2O;

（4）Ca（OH）2+SO3→CaSO4+H2O;

（5）Ca（OH）2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O。

在循環流化床干法工藝的循環流化床內，Ca（OH）2粉末、煙氣及噴入的水分，在流化狀態下充分混合，并通過Ca（OH）2粉末的多次再循環，使得床內參加反應的Ca（OH）2量遠遠大于新投加的Ca（OH）2量，即實際反應的吸收劑與酸性氣體的摩爾比遠遠大于表觀摩比，從而使SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體能被充分地吸收，實現高效脫硫，確保SOx排放濃度<850mg/Nm3。

攜帶大量吸收劑和反應產物的煙氣從反應器頂部側向進入布袋除塵器，進行氣固分離。布袋除塵器入口煙氣含塵量高達1000g/Nm3，經過布袋除塵器凈化后煙氣含塵量不超30mg/Nm3。布袋除塵器收集下來的灰中含有大量未反應的吸收劑，因此將大部分收集到的灰返回反應器進一步反應，一小部分灰作為脫流副產品排至終產物儲倉。

3? 工藝系統組成

3.1 煙氣系統

脫硫除塵島的煙道系統包括脫硫塔入口煙道、脫硫塔出口至布袋除塵器入口煙道、凈煙氣再循環煙道。從鍋爐空氣預熱器出來的煙氣進入脫硫塔底部文丘里管，再經過脫硫塔、脫硫除塵器后，通過引風機排往煙囪，在引風機出口的煙道上引一條凈煙氣再循環煙道到脫硫塔入口煙道，通過調節凈煙氣再循環擋板，保證脫硫塔在鍋爐低負荷運行時的煙氣量不低于70%設計流量，從而保證脫硫塔在低負荷運行時的最佳傳熱、傳質狀態。

3.2 脫硫塔系統

脫硫塔是整個CFB脫硫反應的核心，塔體不需要防腐內襯，由普通碳鋼制成，內部采用七孔文丘里管結構，文丘里管上部擴大段有4個高壓霧化水噴槍。進口煙道設有均流裝置，脫硫塔出口擴大段設有溫度、壓力檢測，用溫度控制脫硫塔的加水量，用脫硫塔的進出口壓力降來控制脫硫灰循環量。

3.3 物料循環及排放系統

脫硫布袋除塵器下部設一套完整的脫硫灰循環系統，用于提供脫硫塔內形成循環流化床的大部分物料。根據脫硫塔內壓降信號，布袋除塵器灰斗中的脫硫灰通過返料控制閥進入脫硫灰循環系統的空氣斜槽，進入空氣斜槽的脫硫灰在流化風的作用下，返回到脫硫塔內參與進一步的化學反應;而一小部分脫硫灰則根據再循環灰斗的高料位信號，分別通過2條旁路排灰管排入到各自的倉泵并最終被輸送到灰庫貯存。

3.4 脫硫劑制備、儲存及輸送系統

脫硫劑制輸系統包括一座CaO粉倉、兩臺干式消化器、一座消石灰倉，及變頻螺旋給料機、稀相輸送器等組成。儲倉內的CaO進入干式消化系統制備為干態熟石灰粉（Ca（OH）2），進入消石灰倉儲存，再通過控制流量的變頻螺旋給料機，根據煙氣中含硫量的大小及機組負荷的大小自動調節消石灰的給料量。

3.5 工藝水系統

脫硫除塵的工藝用水包括脫硫塔調節煙氣溫度用水和石灰消化用水。調溫工藝水經高壓泵加壓后通過噴嘴形成霧狀水滴，用于冷卻未脫硫的原煙氣。消化水經消化水泵加壓后噴入初級消化器內用于生石灰消化反應。

3.6 控制系統

CFB-FGD的工藝控制過程主要有3個控制回路，3個回路相互獨立，互不影響。SO2控制：根據脫硫塔入口SO2濃度、排放SO2濃度和煙氣量等來控制吸收劑的加入量，以保證達到SO2的排放濃度要求;脫硫塔反應溫度的控制：通過控制噴水量可以控制脫硫塔內的反應溫度在最佳反應溫度70℃～80℃;脫硫塔壓降控制：通過控制循環物料量來控制脫硫塔整體壓降在1600～2000Pa。

4? 運行狀況

脫硫除塵系統隨著機組同步進行投運，按照脫硫工藝設計要求，運行人員積極摸索調整經驗，在運行調試初期出現吸收塔內塌床、消化器溫度波動大、輸灰管道不暢等問題，項目部成立QC課題小組，分析討論逐步的把問題解決。

目前在吸收塔床層壓降大約1.6kPa，噴水后出口溫度約70℃～75℃的情況下，脫硫除塵島系統主要設備均運行正常，達到摩洛哥國家要求煙氣排放標準。SO2排放平均控制在317mg/Nm3，粉塵排放平均在21mg/Nm3。每年可減少SO2排放9173t，粉塵排放126116t。

5? 結語

摩洛哥杰拉達1X350MW電站煙氣循環流化床干法脫硫系統，通過運行證明，能夠有效控制減少SO2、粉塵等污染物排放，極大地減輕了對當地環境污染，改善空氣質量，遏制生態惡化趨勢，對摩洛哥當地環保起到積極作用。同時為“一帶一路”沿線國家，提供了成熟的煙氣治理案例，促進經濟、社會與環境協調發展，有著十分廣泛的應用前景。

參考文獻

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