半干法脱硫技术在伊泰煤制油锅炉烟气脱硫改造项目中的应用VIP

6 2 煤炭加工与综合利用 c 0 A L P R O C E S S I N GC O M P R E H E N S WE U T I L I Z A T I O N No 4， 20 1 5 半干法脱硫技术在伊泰煤制油锅炉 烟气脱硫改造项 目中的应用 樊 国栋 ，艾桂玲 ( 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯0 1 0 3 0 0 ) 摘 要： 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司锅炉原系统采用石灰石粉炉内脱硫 ，达不到新标准 要求，在增加一套半干法炉外脱硫装置的方法后，在不停产、不进行锅炉烟囱防腐和节约资金 的基础上完成了技术改造，总脱硫效率达到9 0 以上，各污染物浓度符合 G B 1 3 2 2 3 -2 0 1 1 火 电厂大气污染物排放标准要求。 关键词： 烟气脱硫；半干法脱硫；脱硫效率；技术革新 中图分类号： T Q5 2 3 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 5 - 8 3 9 7( 2 0 1 5 )0 4 - 0 0 6 2 6 4 我 国是燃煤大国，煤炭 占一次能源 消费总量 的 7 5 ，致使我 国大气污染 日趋严重。燃煤排放 的 S O ， 快速增长且难 以逆转。火 电行业是我 国最 主要的燃煤行业，防治火电厂大气污染物排放造 成的污染是环保工作的重点。2 0 1 1年环境保护部 对火 电厂 大气 污染物排放标 准 G B 1 3 2 2 3 - 2 0 0 3 进行 了修订，现有 火力发 电锅 炉及燃 气轮机 组 的 S O ， 排放浓度限值 由原来的 4 0 0 mg m 修改为 2 0 0 mg m 。内蒙古伊泰煤制油有限责任公司锅炉 原系统采用石灰石粉炉 内脱硫 ，达不到新标准要 求。经过多次论证与技术 比选 ，确定增加一套半 干法炉外脱硫装置 。 1 项 目概 况 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司位于鄂尔多 斯市准格尔旗大路工业 园区。公司使用的锅炉为 两台额定工况 2 0 0 t h ，压力 9 8 1 MP a ，过热蒸汽 温度 5 4 0的循环流化床锅炉及其辅助设备和子 系统，正常工况下 1开 1 备运行。原系统采用石 灰石粉炉 内脱硫 ，烟气 中的烟尘采用布袋除尘后 达标排放 。通过 改造，增加一套半干法炉外脱硫 和布袋 除尘 系 统。本 改 造 工程 于 2 0 1 3年 9月 3 0日送 电，1 0月 2 5日单体调试完成，1 1月 2 7 日完成烟气 脱硫 装置 的整 组调试 。随后 ，装置 投 入 运行 ，2 0 1 4年 3月 9日至 2 0 1 4年 3月 I 5 日进行 了 l 6 8 h测试 。改造后 综合脱硫 效率 达 到 9 0 以上，且 出 口烟气 S O， 浓度要 求不大于 2 0 0 mg m ，符合 GB 1 3 2 2 3 - 2 0 1 1 火 电厂大气 污染物排放标准 。 2 技术改造方案选择 目前 ，锅炉烟气 脱硫有 湿法 和半干法 两种 工艺路线 。如果采 取湿法脱硫 工艺 ，要对 现有 烟 囱进行 防腐处 理 ，大约 需要 1个 月的时间完 成 。由于公司每 年大检 修 时间只有 1 5 d左右 ， 没有足够 的时 间进 行湿法脱硫 改造 ，如 停产 改 造会付 出 巨大 的经济代价 。如果不停 产，需要 增加 临时烟 囱。烟 囱防腐和 临时烟 囱会 增加近 收稿日期 ：2 0 1 5 0 4 1 4 DO I：1 0 1 6 2 0 0 c n k i 1 1 2 6 2 7 t d 2 0 1 5 0 4 0 1 3 作者简介：樊国栋 ( 1 9 7 3 一) ，男，内蒙古呼和浩特人，2 0 1 4 年毕业于武汉大学电子信息学院集成电路专业，工程硕士，内蒙古伊泰 煤制油有限责任公司质量环保部部长，中级工程师。 引用格式：樊国栋，艾桂玲 半干法脱硫技术在伊泰煤制油锅炉烟气脱硫改造项目中的应用 J 煤炭加工与综合利用，2 0 1 5( 4 ) ：6 2 6 4 2 0 1 5年第 4期 樊国栋，等 ：半干法脱硫技术在伊泰煤制油锅 炉烟气脱硫改造项 目中的应用 6 3 千 万 元投 资 。经 过 考 察与 公 司实 际情 况结 合 ， 决 定采用 半干法脱硫技术 。 3 流程简述 原锅炉设有 内部喷钙装置 ，用来在燃烧过程 中降低燃料煤 中的硫含量。烟气 由锅炉引风机从 烟道 引出，烟气 已经 由原有除尘系统收集大部分 飞灰后进入 F GD系统 脱硫 塔底部。脱硫 塔底部 为一套文丘里装置，烟气流经 时被加速 。吸收剂 通过一套气力输送系统在脱硫塔下部加入 。在文 丘里的出口设一套喷水装置，喷入的雾化水使烟 气温度 降至 6 5 9 0左右，高速 的烟气使水进一 步雾化 。增湿 了的烟气与吸收剂相混合 ，吸收剂 与烟气中的S O， 反应，生成亚硫酸钙 、硫酸钙等。 带有大量 固体颗粒 的烟气从脱硫塔上部排 出，然 后进入脱硫布袋 除尘器。净化后 的烟气通过引风 机排入烟囱 【 l 】 。 半干法脱硫 的化学原理是 C a( 0H) ， 粉末和 烟 气中的 S O， 和几乎 全 部的 S O 、 HC 1 、 HF等在 水分存在的情况下，在 C a( O H) ， 粒子的液相表面 发生反应。在回流式烟气循环流化床内， C a( 0H) ， 粉末、烟气 及喷入 的水分，在流化状态下充分混 合，并通过 C a ( O H) 粉末的多次再循环，从而实 现高效脱硫。 4 主要设备及系统简介 4 1脱 硫 塔 采用 AE E公司循环 流化床脱硫 塔工艺 。原 系统烟气从脱硫塔底部通过文丘里管进入循环流 化床吸收塔内。在文丘里管出口扩管段设一套喷 水装置，创造 了良好的脱硫反应温度 。 在 自然界垂直 的气 固两相流体系中，在循 环流化床状态下可获得相当于单颗粒滑落速度数 十至上百倍 的气 固滑落速度 。由于 S O ， 与氢氧 化钙 的颗粒在循环流化床中的反应过程是一个外 扩散控制 的化学反应过程，通过气 固间大的滑 落速度，强化了气 固问的传质、传热速率和气 固混合 ，从而满足 了二氧化硫与氢氧化钙高效反 应的条件要求 。吸收塔的流化床中巨大表面积 的、 激烈湍动的颗粒 ，为注水的快速汽化和快速可控 的降温提供了根本保证 ，从而创造了 良好的化学 反应温度条件，使二氧化硫与氢氧化钙的反应转 化为瞬间完成离子型反应 。 4 2 除尘装置 脱硫除尘器采用福建龙净环保股份有限公司 设计制造的布袋除尘器，可满足本项 目环保排放 的要求，达到工艺所要求的技术指标。 4 3 石灰消化和给料 系统 生石 灰经 过储仓 下 的螺旋称 的计量 ，并和 一 定量配 比的消化 水进入 消化 器消化 为消石 灰 粉 ，生成 的消石 灰粉进入 中间缓 冲仓后送入 熟 石灰仓 。 运行参数及消耗指标见表 1 和 图 1 、2 。 表 1 脱硫 系统运行参数 性能 设计数据 脱硫除尘装置压力损失 a 脱硫塔 脱硫除 尘器 总烟道 烟气 流量 m3 h 。 原烟气 二氧化硫 质量浓度 mg f r r 吸收剂 C a S摩尔比 S O 2 综合脱除率 烟气 脱硫 脱硫塔 出 口含尘浓度 悖 m。 烟气脱硫脱硫塔出口温度 生石 灰粉 ( 正常值 ，校 核煤种 ，活性 8 0 )质量流量 g h 工业 水 ( 不含冷 却水)流量 k g h 冷却水 ( 压 力 0 4MP a )流量 t h 运 行电耗 w 蒸汽 ( 压力 0 3 5 MP a ，温度 1 4 7 ，运 行值)流量 t h 脱硫 除尘岛漏风量 4 2 0 0 1 2 0 0 1 8 0 0 1 5 0 0 1 7 0 0 7 0 0 l 6 0 0 0 0 2 4 0 0 00 2 1 0 O 2 40 0 1 3 9 0 6 5 O l 0 0 0 65 8 5 7 0 0 脱硫 正常值 ：8 9 消化正常值：0 - 4 1 5 9 0 0 0-3 6 烟气折标准状态，全文同。 5 数据分析 ( 1 )在工况稳定的情况下进入脱硫塔的原烟 气流量基本稳定在 2 1 0 0 0 0 m。 h左右 。在此工况 下 ，新增烟气脱硫设备的效率较为集中地分布在 7 5 8 5 之 间 。 ( 2 )烟 气 出 口粉 尘 质 量 浓 度 最 大 值 为 煤炭加工与综合利用 2 0 1 5年第 4期 n 蜘1 要 料 狡 龌 疆 时间 d 图 1 原烟气流量走势 图2 半干法脱硫效率走势 2 4 7 5 mg m ， 一般都能保持在 1 4 - 1 6 r n g m3 ， 完全 符合 国家有关规定和环保要求。净烟气 S O 质量 浓度可以控制在 2 0 0 mg m 以下。 6 脱硫系统运行效果 系统运行稳定，主要检测参数没有较大幅度 波动，控制、显示正常。塔内压差控制在 2 0 0 0 P a 左右，脱硫 效率在 7 5 8 5 之 间。外排 S O， 质 量浓度小于 2 0 0 mg m ，外排烟 尘质量浓度小于 3 0 mg m 。 6 1 消化 系统 消石灰给料部分下料连续，消化水泵工作正 常，消石 灰制备顺利 。当压缩空气气源压力不稳 定时，会 导致消石灰仓泵输送物料不及时，影响 二级消化器运行 。终产物仓泵也会因气源压力波 动遇到类似的问题。通过加强管理，使压缩 空气 气源稳定，保证装置稳定运行。 6 2工 艺水 系统 工艺水泵运行正常，喷嘴雾化效果 良好，工 艺水回水调节阀动作灵活，能达到对脱硫塔温度 的灵敏调节。但水枪位置还存在问题，导致塔 内 发生较为严重 的挂壁现象和返料斜槽入 口处堵塞 等现象 。通过不断摸索 ，调整水枪位置，找到了 最佳位置，已经解决。 6 3 物料 循 环 系统 高压流化风机运行正常，空气动力斜槽中返 料 良好 ，出力满足要求，返料调节阀能够对塔内 差压 良好控制。 6 4吸收 剂输 送 系统 消石灰仓 顶 除尘器完好 运行，输送 喷射装 置运行稳定下料流畅，但消石灰输送管道管径较 小，偶有堵塞现象。通过对消石灰输送 管道管进 行改造，彻底解决了这一问题。 6 5 外排 灰 系统 终产物仓泵运行正常，运行 中无泄漏、卡涩 现象。 7结论 炉 内喷钙脱硫 出口，即炉外脱硫装置前二氧 化硫质量浓度 为 8 0 0 mg m 左右，出口二氧化硫 质量浓度小于 2 0 0 mg m 。炉 内脱硫效率依据 6 5 计算，原烟气二氧化硫质量浓度为 2 2 8 5 mg m 左 右。因此，“ 炉