CFB—FGD半干法脫硫技術的應用

摘 要：循環流化床煙氣脫硫工藝是八十年代末德國魯奇（LURGI）公司開發的一種新的半干法脫硫工藝，這種工藝以循環流化床原理為基礎以干態消石灰粉Ca（OH）2作為吸收劑，通過吸收劑的多次再循環，在脫硫塔內延長吸收劑與煙氣的接觸時間，以達到高效脫硫的目的，同時大大提高了吸收劑的利用率。

關鍵詞：半干法脫硫；SO2達標排放

一、背景介紹

尼龍科技公司位于河南省平頂山市葉縣工業園內，Ⅰ期安裝2臺30MW背壓式汽輪發電機組，配2臺260t/h高溫高壓循環流化床鍋爐，于2015年10月建成投產。設計之初考慮二氧化硫污染日益嚴重，秉著高度的社會責任感，為適應不斷嚴格的二氧化硫排放標準及企業自身發展的需求，提出3個選用脫硫工藝的原則：（1）脫硫后排煙中的SO2應符合國家排放標

準的規定和新建機組環境評價要求；（2）脫硫設施的經濟性高；（3）脫硫設施能穩定運行，脫硫率穩定，維修工作量小。

二、CFB-FGD半干法煙氣脫硫技術原理

典型的CFB-FGD系統由煙氣系統、吸收塔系統、布袋除塵器系統、工藝水系統、吸收劑制備系統及供應系統、物料循環系統及電氣儀表系統等組成。來自鍋爐的空氣預熱器的煙氣從吸收塔底部進入吸收塔。在此處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。然后煙氣通過脫硫塔下部的文丘里管的加速，進入循環流化床床體；物料在循環流化床里，氣固兩相由于氣流的作用，產生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，不斷形成絮狀物向下返回，而絮狀物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，形成類似循環流化床鍋爐所特有的內循環顆粒流，使得氣固間的滑落速度高達單顆粒滑落速度的數十倍；脫硫塔頂部結構進一步強化了絮狀物的返回，進一步提高了塔內顆粒的床層密度，使得床內的Ca/S比高達50以上，SO2充分反應。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，使煙溫降至高于煙氣露點20℃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。第二步的充分反應，生成副產物CaSO3·1/2H2O。煙氣在上升過程中，顆粒一部分隨煙氣被帶出脫硫塔，一部分因自重重新回流到循環流化床內，進一步增加了流化床的床層顆粒濃度和延長吸收劑的反應時間。

由于流化床中氣固間良好的傳熱、傳質效果，SO3全部得以去除，加上排煙溫度始終控制在高于露點溫度20℃以上，因此煙氣不需要再加熱，同時整個系統也無須任何的防腐處理。 凈化后的含塵煙氣從脫硫塔頂部側向排出，然后轉向進入脫硫后除塵器進行氣固分離，再通過引風機排入煙囪。

三、尼龍科技公司脫硫工藝

（一）脫硫劑的選擇。脫硫劑采用當地生產的生石灰粉，通過脫硫系統配套消化器制成消石灰粉，根據脫硫需要加入到脫硫塔中。

（二）主要反應機理

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

Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O（～75℃）（強吸潮性物料）

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

Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O

（三）工藝流程及脫硫效果分析。通過公司實時對脫硫效果進行在線檢測，煙氣處理前和處理后的具體監測項目、數據分析在線檢測數據，煙氣處理系統完全達到設計要求，排放指標符合最新《火電廠大氣污染物排放標準》及平頂山市地方環保要求。二氧化硫排放濃度由2181mg/Nm3降低至50 mg/Nm3左右，排放量由11474t/a降至250t/a；鍋爐尾部煙塵濃度約為

45000mg/Nm3經布袋除塵器除塵后，其煙塵排放濃度為

10mg/Nm3左右，煙塵排放量由236753t/a減少為52.61t/a；運行以來取得了良好的社會效益。

四、系統維護

（1） CFB-FGD半干法煙氣脫硫工藝中噴水量的控制系統及其控制方法屬于半干法煙氣脫硫技術領域，噴嘴的霧化效果關系到脫硫效率機系統正常運行，需要高品質噴嘴且要經常性更換，維護費用較高。（2）系統終極除塵為布袋除塵，除塵效率高，但布袋易老化破裂，最長三年就要更換一次，更換費用上百萬。在日常運行中，為了延長布袋使用壽命，應掌握好噴水量和煙氣量的比例和灰斗內的加熱設備穩定運行，防止大量的水氣附著在布袋上。（3）消石灰品質要符合要求，保證其純度，以減少清理積灰的次數。

結束語：半干法煙氣凈化技術作為一項高性能多效的大氣污染控制技術，已成熟應用于尼龍科技熱電車間的生產中，其副產品處理方法簡單且對環境不會造成嚴重污染，系統技術完全能達到高效除塵脫硫的效果。

參考文獻：

[1] 閻維平，潔凈煤發電技術[M].北京：中國電力出版社，2002.