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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/28 18:50:19
应用湿法、示范简易湿法烟气脱硫技术综述山西省电力勘测设计院(山西太原030001)王佩璋山西省供电工程承装公司(山西太原030001)王芳摘要：简介了燃煤电厂的脱硫任务，论述了湿法FGD技术的应用与发展，详述了经济的简易湿法FGD技术的实践效果和应用前景。关键词：湿法FGD；简易湿法FGD；应用；调试；运行按照国家要求，2000年全国电力行业需安装12GW容量的脱硫机组；2001～2005年需安装20GW容量的脱硫机组；2006～2010年需安装20GW容量的脱硫机组。燃煤电厂脱硫任务［1］繁重。1国内外脱硫技术概况目前燃煤电厂脱硫方法可分为燃烧前、中、后三类。燃烧前脱硫指的是煤的气化，属于洁净煤燃烧整体煤气化联合循环发电技术；燃烧中脱硫指的是将石灰石注入炉内参与燃烧，属常压循环流化床锅炉技术；燃烧后脱硫称作烟气脱硫(FGD)，是本文的重点，它是应用物理与化学过程脱除烟气中SO2，以减少烟气中SO2排放量，达到保护大气环境的一项技术。1.1火电厂烟气特点与FGD的工艺要求1.1.1FGD工艺的理论基础(1)溶解性SO2在水中有中等程度的溶解度，其水溶液呈酸性、易与碱性物质发生中和反应(这是湿法FGD依据的重要特性)。(2)氧化还原性SO2可作氧化剂，也可作还原剂。(3)生成物的沉淀性SO2与钙等碱土金属离子形成溶解度很低的沉淀。(4)极性SO2的极性较强，易被吸附剂吸收。1.1.2烟气的主要特点(1)烟气量大，1台200MW燃煤机组烟气量达(60～80)×104Nm3／h；(2)与其他行业相比，火电厂锅炉烟气中SO2浓度较低，但杂质较多；(3)烟温较高，排入烟囱的烟温一般为120～150℃1.1.3FGD的工艺要求(1)所选用的脱硫剂具有吸收能力强(可起吸附、化合、氧化或还原等作用)、来源广泛、价格低廉、便于再生利用及抗杂质污染性能好等优点。(2)所选择的脱硫工艺设备效率高、体积小、投资少、能耗及其它消耗低。1.2FGD的主要方法1.2.1湿法湿法中，SO2的吸收与副产品再生、处理均在湿状态下进行。该法优点是脱硫反应速度较快，设备体积相对较小，脱硫效率较高(大多在90以上)。该法缺点是脱硫过程中烟气需降温，在排放前，烟气又需升温，同时还需设置废液处理系统。该法的典型工艺是石灰石—石膏法(后面详述)。1.2.2干法干法中，SO2在干燥状态下被吸收，并在干燥状态下对脱硫产物进行再生或处理，如电子束照射法。1.2.3半干半湿法该方法是脱硫剂在干燥状态下脱硫，在湿状态下再生，如水洗活性炭再生流程；或是在湿状态下脱硫，在干状态下处理脱硫产物，如喷雾干燥法。2湿法FGD技术及其应用发展湿法FGD技术有许多种，这里主要是指湿式石灰石—石膏法烟气脱硫技术。该法具有历史悠久、应用广泛、业绩最多、经验成熟、脱硫效率高、运行成本低、可应用在单机容量1GW等级的燃煤机组上等优点。缺点是该法脱硫工艺路线长、设备多、投资大、装置占地面积大等，急待改进。我国已投运和计划中的脱硫项目(见表1)，其机组容量近4GW，其中湿式石灰石—石膏法脱硫技术约占74，居主导地位。
2.1应用2.1.1珞璜电厂一期工程2×360MW脱硫项目该项目系日本三菱技术，为典型的湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺。其技术特点是采用吸收、氧化二合一的多层同向格栅填料的格栅式吸收塔。2.1.2珞璜电厂二期工程2×360MW脱硫项目该项目仍系日本三菱技术，其烟气脱硫吸收氧化系统采用液柱式吸收塔，其余系统与一期基本相同。液柱塔与格栅塔相比有以下优点：(1)格栅塔易发生结垢、堵塞，维护检修工作量大；(2)液柱塔的浆液与烟气接触吸收效率比格栅塔高，可减少浆液量、降低吸收浆液循环泵功率，达到降低投资与运行费用的目的；(3)气液比(G／L)液柱塔为21，格栅塔为26，液柱塔效率高、尺寸小。2.1.3重庆电厂2×200MW脱硫项目该项目系德国比晓夫(Bischoff)技术，其特点是2台200MW机组合用一座吸收塔，塔内系空塔(不设格栅)，石灰石制粉系统在矿山就地破碎并采用湿式球磨机制粉制浆工艺，适应负荷能力强(烟气量变幅35～100，烟气温度变幅为150～220℃)。2.1.4丹麦、原东德300、360、710MW脱硫项目该项目系德国巴高克(Babcock)技术，它采用逆流喷雾塔烟气脱硫工艺。其特点是烟气从吸收塔下部进入，而吸收浆液从塔的上部不同高度水平喷入。其具有如下优点：(1)由于没有格栅，烟气自下而上沿通道的压降损失较小；(2)喷嘴设计成交叉水平喷淋系统，能使其喷雾完全覆盖吸收塔的整个横截面，喷雾状的吸收浆液具有很高的比表面积；(3)由于吸收浆液与烟气呈逆流接触，故存在较大的浓度梯度，使得净化后的烟气中SO2含量低，脱硫效率高；(4)为防止喷嘴堵塞，喷嘴出口的喉部直径设计为50mm，采用耐磨抗腐蚀的碳化硅制造。2.1.5泰国湄莫电厂2×300MW脱硫项目该项目系德国诺尔(Noell)技术，采用双环路吸收塔的湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺，有如下优点：(1)上回路称吸收回路，其pH≥6，以利于高效吸收SO2，下回路称喷淋回路，其pH≤4.5，以利于石灰石粉和亚硫酸钙溶解；(2)由于卤化物集中在下回路，因此吸收塔上下2部分可采用不同材料，以降低造价；(3)由于塔体较矮，故吸收浆液循环泵压头减少，厂用电也随之减少；(4)由于石灰石粉粒度相对较小(其中90小于90μm)，磨机功率减少，节约运行费用。2.2湿法烟气脱硫技术的发展2.2.1国内原电力部已确定大型火电机组采用湿法烟气脱硫技术的工艺路线。国家经贸委于2000年4月制定了《关于火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点》，要求于10年内(2001～2010年)湿法烟气脱硫设备国产化率达100，同时掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到95以上。2.2.2国外2.2.2.1日本FGD的改进日本FGD主导技术的石灰石—石膏湿法，又有了新的技术进步，主要体现在扩大装置处理能力、简化工艺系统和改善性能几个方面：(1)开发出多种吸收塔，如常用的喷雾式，新开发出的填充式、吹泡式、液柱式等；(2)扩大吸收塔的处理能力；(3)应用单塔系统；(4)在吸收塔内同时进行氧化；(5)加快烟气流速、提高吸收液浓度、增大浆液喷雾密度；(6)脱硫装置大型化，如1000MW级是单塔式的塔内洗涤同时氧化系统，采用高浓度吸收液和高密度喷雾浆液，使吸收塔的体积更加紧凑。还由于有效地消除雾沫和提高烟气流速，而提高了脱硫效率。2.2.2.2新一代湿法FGD系统由某国ABB公司开发的新一代湿法FGD系统(LS-2)在美国两电厂130MW燃煤机组上试运。其采用了先进的紧凑型湿法FGD工艺，具有烟气流速高和石灰石粒度较细、喷雾浓度较高、优化脱水系统等优点。3价廉的简易湿法FGD简易湿法FGD技术是一种投资少(仅为正规湿法FGD投资的50)、适用煤种广(含硫量1～3以及＞3的煤种)、脱硫效率足够的(约80)实用性脱硫技术。经过太原第一热电厂的脱硫实践，其可用率达90，颇有大范围推广之势。3.1高速平流简易湿法FGD技术高速平流简易湿法FGD技术是日本政府向附近国家实施的环境保护技术转让政策“绿色援助计划”的一个项目。它是针对一些国家的实际情况，以降低脱硫效率为代价换取低投资、低成本的简易性技术。上述“简易”主要表现在以下几个方面：(1)液气比小，L／G仅为15；(2)要求降低脱硫剂石灰石品质，包括纯度和粉粒的粒度，以扩大原料来源和降低制粉成本；(3)提高烟气在塔内的流速，降低烟气在脱硫塔内的停留时间，缩小装置体积，降低造价；(4)省去烟气热交换器，经脱硫后的低温烟气与未脱硫的高温烟气(最高170℃)混合后，直接排入烟囱；(5)采用水平卧式吸收塔，与其他湿法相比其容积较小(塔体一段相当于稍为放大的烟道)，省去了采用竖塔时的上下连接烟道，节省占地，节约投资；(6)该FGD造价为常规湿法FGD的50，脱硫效率要降低约10～15(仍可达80)；(7)石灰石浆液设计成水平喷入方式，雾化好。3.2简易湿法FGD的特点(1)适用于燃用各种含硫煤，且脱硫效率要求不高(80)的特定的燃煤电厂；(2)简化的系统，易于运行操作；(3)用石灰石作脱硫剂，价格低、钙利用率高；(4)造价与运行成本均较低；(5)氧化吸收完全，副产品石膏稳定，有益于防止二次污染；(6)吸收塔的喷雾具有较高的除尘能力，其后部可不设除尘器；(7)脱硫与氧化合二为一，均在吸收塔内进行，吸收塔布置在锅炉与烟囱之间的烟道上(见图1)，可快速将吸收液喷成雾状，进行脱硫；(8)技术、经济与环保的整体特点相互关系：
4简易湿法烟气脱硫的试验、运行效果太原第一热电厂简易湿法FGD示范效果如下。4.1设计条件(1)FGD方法，简易型高速平流湿式石灰石—石膏法。(2)基本数据：煤种含硫量按2.2设计，采用1套FGD装置，处理烟气量为60×104Nm3／h(相当于200MW容量)，SO2入口浓度(体积分数)为2000×10-6，SO2出口浓度(体积分数)为400×10-6，脱硫效率为80，耗水40m3／h。[1][2]下一页
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