（化学工程专业论文）热电厂1、2锅炉烟气脱硫除尘应用研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 能源和环境是当今社会发展的两大主题。我国目前还面临着能源资源消耗多，环境 污染重的困难，要毫不松懈地加强节能减排和生态环保工作。我国空气中s 0 2 含量二级 浓度标准为每立方米6 0 微克，是国家要求城市必须达到的标准，也是保护人体健康的 最低标准。2 0 0 5 年我国二氧化硫排放量为2 5 4 9 万吨，是世界第一位，还有4 0 以上的 城市达不到国家的二级标准，是国家空气污染最需要解决的问题之一。因此，“十一五” 期间确定削减1 0 的s 0 2 排放量，它的目的就是保护人民群众身体健康，缓解酸雨恶化， 提高能见度。本文通过对2 i o o m w 机组烟气建立一套脱硫装置的工业化应用研究， 探讨针对早期投入运行的电厂燃煤锅炉烟气脱硫方法的可行性。其主要内容包括： 一、介绍了燃煤锅炉烟气脱硫的发展概况及国内外现状，阐述了燃煤锅炉烟气脱硫 的重大意义，引出了建立针对老电厂燃煤锅炉烟气脱硫装置的重要性，提出了本课题的 目的和任务。 二、论述了目前世界上几种常用烟气脱硫方法的工艺特点及适用范围，分析了本课 题脱硫工艺方案选择的客观原因。 三、详细介绍了循环流化床烟气脱硫除尘装置的建立，包括脱硫烟道系统、脱硫塔、 脱硫灰循环系统、脱硫灰除灰系统、脱硫剂供给系统、脱硫工艺水系统和脱硫压缩风系 统等。 四、通过对脱硫除尘装置的调试运行，委托辽宁省环境监测中心站对排放烟气进行 监测，监测数据显示脱硫效率达到9 2 9 以上，除尘效率达到9 9 8 。本课题的研究成 果得到验证，为燃煤锅炉循环流化床( g c f b f g d ) 烟气脱硫除尘工业化应用进行了有 益的尝试和探索。 关键词：燃煤锅炉；烟气脱硫；循环流化床法 热电厂l 拌、2 群锅炉烟气脱硫除尘应用研究 t h eh a z ed e s u l p h u r i z a t i o nd u s tr e m o v a la p p l i e dr e s e a r c ho ft h ep o w e r p l a n tl 撑，2 拌b o i l e r a b s t r a c t 1 1 1 ee n e r g ya n dt h ee n v i r o n m e n ta r et h et w ob i gs u b j e c t so ft h es o c i a ld e v e l o p m e n tn o w i n11n m i o n a lp e o p l e sc o n g r e s ss e c o n dc o n f e r e n c eg o v e r n m e n tw o r kr e p o r t ，i tw a sp o i n t e d o u tt h a to u rc o u n t r yf a c e sm a n yd i f f i c u l t i e si ne n e r g yr e s o u r c e sc o n s u m p t i o na n dh e a v y e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na tp r e s e n t ，s ow es h o u l ds 仃e n g t h e nt h ee n e r g y - s a v i n ge m i s s i o n r e d u c t i o na n dt h ee c o l o g ye n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nw o r kc o n t i n u o u s l y i no u rc o u n t r yt h e s e c o n d l e v e ld e n s i t ys t a n d a r do fs 0 2c o n t e n ti s6 0m i c r o g r a m sp e rc u b i cm e t e r ，i ti st h e s t a n d a r dw h i c ht h ec i t ym u s ta c h i e v ei no u rc o u n t r y ，i ti sa l s ot h el o w e s ts t a n d a r dt op r o t e c t t h eh u m a nb o d yh e a l t h i n2 0 0 5 ，t h es u l p h u rd i o x i d ee m i s s i o nl o a di no u rc o u n t r yi s 2 5 ，4 9 0 ，0 0 0t o n s ，i ti st h ef i r s ti nt h ew o r l d ，b u ts o m ec i t i e sa b o v e4 0 c a n n o ta c h i e v et h e n a t i o n a ls e c o n d a r ys t a n d a r d ，w h i c hi so n eo ft h eq u e s t i o n st h ec o u n t r yn e e d st os o l v ei na i r p o l l u t i o n t h e r e f o r e ，i nt h e “e l e v e n t hf i v e ”p e r i o di ti sd e t e r m i n e dt h a tt h es 0 2e m i s s i o nl o a d s h o u l db er e d u c e d10 i no r d e rt op r o t e c tt h ep e o p l eh e a l t h ，r e l i e v et h ea c i dr a i nw o r s e n i n g a n de n h a n c et h e v i s i b i l i t y t h i sa r t i c l et h r o u g ht h ei n d u s t r i a l i z a t i o na p p l i e dr e s e a r c hb y e s t a b l i s h i n gas e to fd e s u l f u r i z i n gu n i tt ot h e2 10 0 m wb o i l e r sh a z e d i s c u s s e st h ee a r l y o n - r u n n i n gc o a l b u r n i n gp o w e rp l a n tb o i l e rh a z ed e s u l p h u r i z a t i o nm e t h o df e a s i b i l i t y i t s p r i m a r yc o v e r a g ei n c l u d e s ： f i r s t , i ti n t r o d u c e dt h ec o a l f i r e db o i l e rh a z ed e s u l p h u r i z a t i o n sd e v e l o p m e n ts u r v e ya n d t h ed o m e s t i ca n df o r e i g n p r e s e n t s i t u a t i o n s ，e l a b o r a t e d t h ec o a l - f i r e d b o i l e rh a z e d e s u l p h u r i z a t i o n sg r e a ts i g n i f i c a n c e ，d r e wo u tt h ei m p o r t a n c eo ft h eb o i l e rh a z ed e s u l f u r i z i n g u n i tt ot h ec o a l - f i r e dp o w e rp l a n t ，a n dp r o p o s e dt h i st o p i cg o a la n dt h ed u t y s e c o n d ，i te l a b o r a t e ds e v e r a lk i n d so fc o m m o n l yu s e dh a z ed e s u l p h u r i z a t i o nm e t h o d c r a f tc h a r a c t e r i s t i ca n ds u i t a b l ec a t e g o r yi nt h ew o r l da tp r e s e n t ，a n a l y z e dt h eo b j e c t i v ec a u s e t oc h o o s et h ed e s u l p h u r i z a t i o nc r a f tp l a ni nt h i st o p i c t h i r d ，i ti n t r o d u c e dt h ee s t a b l i s h m e n to ft h ec i r c u l a t i o nf l u i db e dh a z ed e s u l p h u r i z a t i o n d u s tc o l l e c t o ri nd e t a i l ，i n c l u d i n gt h ed e s u l p h u r i z a t i o nf l u e s y s t e m ，t h ed e s u l f u r i z e r ，t h e d e s u l p h u r i z a t i o na s hc i r c u l a t o r ys y s t e m , t h ed e s u l p h u r i z a t i o na s he l i m i n a t i o ns y s t e m , t h e s w e e t e n i n ga g e n ts u p p l ys y s t e m , t h ed e s u l p h u r i z a t i o n c r a f t a q u e o u ss y s t e ma n dt h e d e s u l p h u r i z a t i o nc o m p r e s s i o nw i n ds y s t e ma n ds oo n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 f o u r t h ，t h r o u g ht h ed e b u g g i n gm o v e m e n tt ot h ed e s u l f u r i z i n gu n i t ，w ee n t r u s t e d l i a o n i n gp r o v i n c ee n v k o n m e n t a lm o n i t o r i n gc e n t r a ls t a t i o nt oc a l t yo nt h em o n i t o rt ot h e e m i s s i o n sh a z e t h ed a t ad e m o n s t r a t e st h a tt h ed e s u l p h u r i z a t i o ne m c i e n c ya c h i e v e sa b o v e 9 2 9 t h ed u s tr e m o v a le 佑c i e n c ya c h i e v e s9 9 8 t h i st o p i c sr e s e a r c hi sv a l i d a t e d i th a s c a r r i e do nab e n e f i c i a la t t e m p ta n de x p l o r a t i o nf o rt h ec o a l f i r e db o i l e rc i r c u l a t i o nf l u i db e d ( g c f b f g d ) h a z ed e s u l p h u r i z a t i o ni n d u s t r i a l i z a t i o na p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：c o a l - f i r e db o i l e r ；h a z ed e s u l p h u r i z a t i o n ；c i r c u l a t i o nf l u i db e dm e t h o d 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：望! 皇 f 兰! 圣兰壑跹堑醴塍亟王叁尘垒盟塑壑 作者签名： 圭面至日期：刍吐年月l 日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题 作者签名： 导师签名： 大连理工大学专业学位硕十学位论文 1文献综述 1 1绪论 人为排放到大气中的s 0 2 和n o x 主要来源于化石燃料燃烧产生的烟气i l j 。据国家环 保局统计，每年各种煤及各种资源冶炼产生二氧化硫( s 0 2 ) 达2 1 5 8 7 万吨，高居世界第 一位，我国每年排入大气的8 7 的s 0 2 来源于煤的直接燃烧。为控制s 0 2 排放总量，改 善环境质量，国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出，到2 0 1 0 年，单位 国内生产总值能耗降低2 0 左右，主要污染物排放总量减少1 0 的约束性指标，s 0 2 排 放总量即从2 0 0 5 年的2 5 4 9 万吨下降至2 2 9 5 万吨。专家认为消减s 0 2 排放总量是今后 中国环保工作的重点，国家环保总局和国家发改委将采取多项措施加强s 0 2 污染的防治 【2 】 o 目前，国内外s 0 2 控制技术主要有三大类【3 l ，即： ( 1 ) 燃烧前脱硫( 如洗煤技术、固硫技术等) ：燃烧前脱硫指对煤的脱硫，现在煤的 脱硫方式主要有化学法、物理法和微生物法，近几年采用的主要方法是洗煤和集成煤气 联合循环技术( i g c c ) ； ( 2 ) 燃烧中脱硫( 炉内脱硫法) ：如大型流化燃烧脱硫技术、炉内喷钙技术，火电厂 多采用循环流化床脱硫技术； ( 3 ) 燃烧后脱硫( 烟气脱硫) ：烟气脱硫技术是目前控制大气中s 0 2 排放最有效和应 用最广的一项脱硫技术【4 1 。对燃煤电厂而言，在今后相当长的时期内，烟气脱硫( f g d ) 工 艺将是控制s 0 2 排放的主要方法。 所谓烟气脱硫( f l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o n ，简称f g d ) ：就是应用化学或者物理的方法 将烟气中的s 0 2 予以固定和脱除【5 j 。按照脱硫方式和产物的处理形式划分，烟气脱硫一 般又可分为干法、半干法和湿法3 类1 6 j 。 湿法烟气脱硫技术：液体或浆状吸收剂在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有 脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点。目前，湿法烟气脱硫工艺仍然是脱硫工艺的主流。 但该工艺存在投资和运行维护费用都很高、脱硫后产物处理较难、易造成二次污染、系 统复杂、启停不便、腐蚀、积垢、堵塞等问题。 半干法烟气脱硫技术：半干法兼有干法与湿法的一些特点，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) 或者在湿状态下脱硫，在干状态下处 理脱硫产物( 如喷雾干燥法) 的烟气脱硫技术。近年来该方法受到人们广泛的关注。 热电厂l 撑、2 拌锅炉烟气脱硫除尘应用研究 干法烟气脱硫技术：脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污水和废 酸排出、设备腐蚀小、烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩 散等优点，但脱硫效率低、反应速度较慢、设备庞大1 7 1 。 烟气脱硫( f g d ) 始于上世纪7 0 年代，美国、德国、日本等发达国家从上世纪7 0 年 代起就对各种烟气脱硫工艺和装置进行了试验研究。1 9 7 0 年美国颁布了空气洁净法，要 求新建燃煤电厂s 0 2 排放控制在5 1 6 m g j 以下。为此，以石灰石湿法为代表的第l 代烟 气脱硫( f g d ) 技术开始在电厂应用。它存在着如下一些问题，基建投资和运行成本很高、 设备可靠性和系统可用率较低，结垢和结构材料的腐蚀是最主要的问题、脱硫率不高， 通常在7 0 8 5 。第1 代烟气脱硫( f g d ) 装置多安装在美国和日本。 进入8 0 年代初，由于北欧和西欧国家制定了非常严格的s 0 2 排放标准，在联合国、 欧洲经委会空气污染控制协议的约束下，欧洲的大部分国家都先后加入了“3 0 削减俱 乐部 ，批准执行了s 0 2 削减计划。如德国1 9 8 3 年颁布了s 0 2 分步实施的排放标准， 促使烟气脱硫( f g d ) 技术发展出现第2 代高峰，烟气脱硫( f g d ) 技术得到迅速推广。在 此阶段，石灰石湿法得到了改进，干法和半干法得到了开发。 进入9 0 年代，美国国会再次修订了“洁净空气法( c a a a l 9 9 0 ) ，同时，许多 发展中国家主要是亚洲国家为控制酸雨都积极制订了严格的s 0 2 排放标准，烟气脱硫 ( f g d ) 技术进入第3 代。各种有发展前景的新工艺不断出现，如炉内喷钙尾部增湿活化 ( l i f a c ) 工艺、烟气循环流化床( c f b ) 工艺、电子束辐射工艺、脱硫除尘一体化( n i d ) 工艺以及一些结构简化、性能较好的工艺等。在此阶段，半干法和干法脱硫工艺同湿法 工艺取得了同步发展峭_ 。 根据美国e p r i ( 电力研究院) 的统计，大约有3 0 0 种不同流程的烟气脱硫( f g d ) 工艺进行了小试或工业性试验，但最终被证实在技术上可行、经济上合理并且在燃煤电 厂得到采用的成熟技术仅有十多种1 1 2 13 。如石灰石石膏法、氨水法、循环流化床法、炉 内喷钙尾部增湿活化法、n i d 技术等。 氨法脱硫自2 0 世纪8 0 - - - 9 0 年代开始应用。日本n k k 在2 0 世纪8 0 年代中期建成 了2 0 0m w 和3 0 0m w 2 套机组，美国g e 从1 9 9 0 年开始建成了多个大型示范装置，德 国k r u p pk o p p e r s 在德国曼海姆电厂的氨法脱硫装置处理烟气的体积流量为7 5 0 耐l l ( 标准状态) ，脱硫效率达9 0 9 1 4 】。1 9 9 4 年，美国北达科他州大平原合成燃料厂在美 国能源部的资助下，建造了第1 个3 0 0m w 机组烟气氨法脱硫工程【l 引。据不完全统计， 全世界目前使用氨法脱硫的发电机组大约为1 0g w 1 6 j 。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 在中国，氨法脱硫技术在烟气脱硫上也逐步得到开发和应用【1 7 】。1 9 8 6 年，磷铵肥 法烟气脱硫( p a f p ) 被列为国家“七五”攻关专题，在四川豆坝电厂建成5 耐h ( 标准 状态) 的中试装置，并完成了连续2l ( 1 l 的运行，脱硫率稳定在9 5 以上，生产出合格 的氮磷复合肥料【1 8 j 。“九五 期间，由华东理工大学承担的国家8 6 3 项目“可资源化烟 气脱硫技术 ，是在“九五”国家科技攻关专项“火电厂废气二氧化硫净化新技术”开 发的氨法脱硫技术基础上，自主开发的可资源化烟气脱硫新技术。天津碱厂采用该技术 建成6 0m w 发电机组的氨法脱硫装黄。江苏镇江江南环保有限公司采用氨法脱硫技术 建设了部分装置，如云南解化集团的燃煤锅炉烟气脱硫【1 9 1 、扬子石化公司的锅炉烟气脱 硫、湖北化肥厂锅炉烟气脱硫等。2 0 0 5 年，武汉都市环保公司与柳州钢铁集团公司合作 研究开发了烧结机头氨法烟气脱硫技术，并于2 0 0 7 年建成国内自主开发的第1 套氨法 烧结烟气脱硫系统。目前国内拥有氨法脱硫技术的企业还有：上海弗卡斯环保工程有限 公司、武汉凯迪电力环保有限公司等。 循环流化床烟气脱硫工艺( c f b f g d ) 是德国鲁奇公司于8 0 年代后期研究开发的一 种半干法烟气脱硫技术，有l l b 、t h y s s e n 和w u l f f m a s c h m e n 等3 家公司进行开发和推 广，目前德国已在约2 0 台锅炉上安装此类装- 置【2 0 也】。 我国东南大学、清华大学、山东大学和哈尔滨工业大学等都对c f b 脱硫技术进行 了大量的试验研究【2 3 1 。广州中绿环保有限公司在东南大学试验研究的基础上，为无锡化 工厂l 台6 5t 1 1 燃煤锅炉设计了一套循环流化床烟气脱硫装置，已投入运行，钙硫比为 1 5 时其脱硫效率可达9 0 以上，缺点是因喷嘴处在流态不稳定、湿度不均匀的大量反 应循环灰中，易造成喷嘴及吸收塔壁面的粘堵，影响装置的长期正常运行。 炉内喷钙尾部增湿活化脱硫技术是在炉内喷钙脱硫的基础上发展起来的，是一种改 进的炉内喷钙工艺。8 0 年代，美国b a b c o c k & w i l c o x 公司和c o n s o l i d a t i o nc o a l 公司分 别发展了l i m b ( l i m e s t o n e l n j e c t i o nm u l t i s t a g eb u r n e r s ) 技术和c o o l s i d e 技术1 2 4 。，并于 1 9 8 7 年在俄亥俄州e d g e w a t e r 电站4 号机组进行了示范工程；9 0 年代芬兰t a m p e l l a 公 司发展了l i f a c ( l i m e s t o n ei n j e c f i o ni n t ot h ef u r n a c ea n da c t i v a t i o no fc a l c i u m ) 技术 【2 5 1 ，是目前最为成熟的炉内喷钙尾部增湿活化脱硫工艺，到1 9 9 8 年已有1 0 套装置投 入运行或即将投入运行。 1 9 9 9 年我国南京下关电厂2 台1 2 5m w 机组采用的l i f a c 脱硫系统分别投入运行， 之后浙江钱清电厂l 号机组( 1 2 5m w ) l i f a c 脱硫系统也相继投入运行1 2 6 1 。l i f a c 脱硫 工艺具有投资费用低、占地面积小、工艺流程简单等优点，缺点是钙硫比高，钙利用率 低。 热电厂1 、2 锅炉烟气脱硫除尘应用研究 脱硫除尘一体化( n i d ) 技术是a b b 公司在半干法d r y p a c 基础上发展而成的烟 气脱硫方法【2 ”。瑞典v a e x j o e 的a b b 研究中心设计和制作了示范设备，于1 9 9 5 年2 月 投运。由于效果较好，波兰能源企业“e l e c t r o w n i a l a z i s k a ”在2 台1 2 0m w 锅炉上各安 装1 套n i d ，于1 9 9 6 年投产。四川华釜山发电厂4 号锅炉( 1 0 0m w ) 采用的就是该脱硫 工艺，河南焦作电厂2 号机组( 7 0 m 也是运用该脱硫工艺1 2 8 j 。n i d 烟气脱硫工艺的独 特之处在于将水均匀分配到消石灰和循环灰粒子表面，使其水分含量增加到5 ，既有 较好的流动性，又克服了传统半干法烟气循环流化床脱硫工艺可能出现的粘壁问题。 到1 9 9 5 年世界各国使用的烟气脱硫( f g d ) 装置约7 6 0 套。安装烟气脱硫( f g d ) 装置 最多的国家是美国，其次是德国和日本【2 9 1 。对于发展中国家，由于自身经济和资源条件 的限制，环境立法尚不十分苛刻，低费用的干法、半干法工艺有日益广阔的应用前景， 其市场占有份额将日趋增加。到本世纪初，中国已有2 0 余套烟气脱硫( e g o ) 系统投入运 行【3 0 】。 1 2 烟气脱硫( f g d ) 工业化的意义 1 8 7 2 年，英国化学家r a s i i l i t l l 在空气和降雨：化学气候的开端一书中首先使 用了“酸雨( a c i dl a i n ) ”这一术语。2 0 世纪6 0 年代，瑞典土壤学家s o d e n 发现酸性降 雨是欧洲一种大范围现象。1 9 7 2 年瑞典政府向联合国人类环境会议提出报告：穿越国 界的大气污染：大气和降水中的硫对环境的影响。1 9 8 2 年在瑞典召开了国际环境酸化 会议。酸雨已成为当代全球性的环境污染问题之一。1 9 9 4 年中国1 6 位酸雨专家向国家 环保局提交的中国酸雨问题专家报告指出，中国r n 5 6 ( 酸雨标准) 的降水面积 大大增加，从1 9 8 3 年的约1 7 5 万平方千米扩大到1 9 9 3 年的约2 8 0 万平方千米，扩大了 1 0 0 多万平方千米；p h 5 6 的降水等值线已大幅度向西向北移动，越过了长江和黄河。 1 9 8 6 年p h 4 5 的重酸雨区仅为重庆和贵阳等局部地区，而1 9 9 3 年我国江南包括川、 黔、湘、鄂、赣、桂、粤、闽、浙，大部分地区平均降水p h 4 5 ，面积达1 0 0 多万平 方千米，已造成明显的经济和生态损失。1 9 9 3 年重庆市酸雨频率为8 0 ，全年酸雨p h 值平均为4 3 8 ，最低值2 8 已逼近醋的酸度。 世界上许多国家致力于削减s 0 2 和n o x 的排放。1 9 7 9 年欧洲3 9 国签订关于长距离 穿越国界的大气污染公约；1 9 8 5 年签订赫尔辛基议定书，要求到1 9 9 3 年减少3 0 s 0 2 排放量；1 9 8 8 年签订索菲亚议定书，要求1 9 9 4 年把n o x 排放量减至1 9 8 7 年的水平； 1 9 9 4 年又签订奥斯陆议定书，要求各成员国根据其临界载荷( c r i t i c a ll o a d ，指一个地 区在发生对环境有害的效应之前可以承受的污染物的沉降量) 以不同比例进一步削减 大连理工人学专业学位硕士学位论文 s 0 2 排放量。我国在大气污染防治法中明确规定了控制工业燃煤s 0 2 排放的法律条 文，根据国家计委、经贸委、财政部、环保总局3 1 号令，从2 0 0 3 年7 月1 日开始按排 污费征收标准，以污染当量计算征收排污费，s 0 2 排污收费将成倍增加。 面临着严峻的环保形势和高额的s 0 2 排放收费标准，在我国对于老电厂的燃煤锅炉 来说，烟气脱硫( f g d ) 将是一种切实可行的方法，即可以在燃煤锅炉系统未做较大改 动的条件下，实现减少s 0 2 排放的目的。 1 3 建立1 # 、2 锅炉烟气脱硫( f g d ) 装置的必要性 1 3 1 火电厂大气污染物排放标准 为了应对越来越严重的环境污染，还人民一个拥有蓝天白云的生存环境，国家环境 保护总局2 0 0 3 年1 2 月2 3 日批准，于2 0 0 4 年1 月1 日起实施的火电厂大气污染物排 放标准( g b l 3 2 2 3 2 0 0 3 ) ，取代了火电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 - - 1 9 9 6 ) 。 火电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 - - 2 0 0 3 ) 对s 0 2 和烟尘规定了更严格的排放 浓度限值及达到更加严格的排放限值的时限。火电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 _ 2 0 0 3 ) 允许排放的s 0 2 和烟尘标准见表1 1 和表1 2 。 表1 1 火力发电锅炉二氧化硫最高允许排放浓度( 单位：m g m 3 ) t a b 1 1t h eh i g h e s tp e r m i s s i o ne m i s s i o nc o n c e n t r a t i o no ft h et h e r m o e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o nb o i l e rs u l p h u r d i o x i d e ( u n i t ：m g m 3 ) 注：1 ) 该限值为全厂第1 时段火力发电锅炉平均值。 2 ) 在本标准实施前，环境影响报告书已批复的脱硫机组，以及位于西部非两控区的燃用特低硫 煤( 入炉燃煤收到基硫分小于0 5 ) 的坑口电厂锅炉执行该限值。 3 ) 以煤矸石等为主要燃料( 入炉燃料收到基低位发热量小于等于1 2 5 5 0 k j k g ) 的资源综合利 用火力发电锅炉执行该限值。 4 ) 位于西部非两控区内的燃用特低硫煤( 入炉燃煤收到基硫分小于o 5 ) 的坑口电厂锅炉执 行该限值。 热电厂l 拌、2 撑锅炉烟气脱硫除尘应用研究 表1 2 火力发电锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值 t a b 1 2t h eh i g h e s tp e r m i s s i o ne m i s s i o nc o n c e n t r a t i o na n dt h eh a z eb l a c k n e s sl i m i t i n gv a l u eo ft h e t h e r m o e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o nb o i l e rm i s ta n dd u s t 注： 1 ) 县级及县级以上城市建成区及规划区内的火力发电锅炉执行该限值。 2 ) 县级及县级以上城市建成区及规划区以外的火力发电锅炉执行该限值。 3 ) 在本标准实施前，环境影响报告书已批复的脱硫机组，以及位于西部非两控区的燃用特低硫煤( 入 炉燃煤收到基硫分小于0 5 ) 的坑口电厂锅炉执行该限值。 4 ) 以煤矸石等为主要燃料( 入炉燃料收到基低位发热量小于等于1 2 5 5 0 k j k g ) 的资源综合利用火力 发电锅炉执行该限值。 由表1 1 、表1 2 看出，我国对s 0 2 和烟尘的排放是根据热电厂燃煤锅炉投产的时间 的不同及所处的区域的划分，规定了不同的允许排放极限值及达到允许排放极限值的最 后时限。 我国在规定了允许排放极限值的同时，各地区根据本地区环境污染的实际情况，对 燃煤锅炉s 0 2 的排放还规定了排放总量限制。即只有排放浓度及排放总量同时达到国家 及地区的允许值，才是燃煤锅炉s 0 2 的排放符合标准。辽阳市环保局对辽阳石化公司规 定的s 0 2 排放总量指标是1 2 5 8 0 吨年，我公司的s 0 2 排放总量必须控制在此指标内， 才能符合有关环保的要求。这个s 0 2 排放总量指标还在逐年递减。 1 3 2 热电厂目前现状 辽阳石化公司位于辽阳市东南，距市区约八公里，东西南三面环山，北邻太子河， 公司西南十五公里是辽宁省千山风景区，东南方向为汤河游览区。 一6 一 大连理工大学专业学位硕十学位论文 辽阳石化公司热电厂是中国石油辽阳石化分公司所属企业，主要承担为辽阳石化公 司各生产装置提供水、电、汽等动力能源任务，是以供热为主、发电为辅的企业自备电 厂。现热电厂于1 9 8 8 年开工建设，1 9 9 0 年投产( 煤代油工程) 。 辽阳石化分公司热电厂现装有7 台4 1 0 t h 煤粉锅炉，为辽阳石化公司供热供电，每 年燃用原煤最大可达二百万吨。对于锅炉产生烟气中的s 0 2 排放未采取净化措施，原设 计煤种含硫量为0 6 3 ，现由于煤炭供应紧张，燃煤含硫量已远远高于设计值，2 0 0 5 年 含硫量平均达到了o 9 5 ，严重时月平均已超过1 ，现二氧化硫排放已达到了 1 7 8 0 m g n m 3 以上，年排放量达到1 8 0 0 0 f f a ，烟尘排放达到7 0 0 m g n m 3 以上，超出国家 标准，对本地区造成比较严重的大气污染，辽宁省环保局已经发出限期整改的通知。 锅炉燃用的设计煤质为混煤。煤质分析单见表1 3 。 表1 3 煤质分析单 t a b 1 3m e d i u ma n a l y s i sl i s t 从表1 3 中可以看出，辽阳石化公司热电厂燃烧锅炉所用燃煤中硫的含量已经达到 了o 9 5 ，远远高于设计煤种的含硫量。但由于煤炭供应紧张，低硫煤很难保证供应， 我公司采购到的燃煤的硫的含量平均在1 左右。这是我公司s 0 2 排放超标的一个主要 原因。 热电厂1 撑、2 挣锅炉烟气脱硫除尘应用研究 锅炉烟气排放量见表1 4 。 表1 4 锅炉烟气排放量 t a b 1 4b o i l e rh a z ee m i s s i o nl o a df o r m 由表1 4 中可以看出，辽阳石化公司热电厂的s 0 2 的排放浓度最高时已达到1 9 1 6 m g n m 3 ，严重超出国家允许的第3 时段5 0 2 排放极限值4 0 0m g n m 3 ；同时辽阳石化公 司热电厂7 台燃煤锅炉s 0 2 的排放总量已达到1 8 0 0 0 t a ，已超出辽阳市环保局规定的 1 2 5 8 0 t a 的排放总量的限制指标。我公司烟尘的排放浓度已达到7 0 0m g n m 3 ，国家允许 排放的第3 时段极限值为5 0m g n m 3 ，已大大超出国家允许值，对周围百姓的生活造成 了影响。 根据国家计委、经贸委、财政部、环保总局3 1 号令，从2 0 0 3 年7 月1 日开始按排 污费征收标准，以污染当量计算征收排污费，s 0 2 排污收费将成倍增加，s 0 2 排污费 将增加到o 6 0 元当量s 0 2 ，这样热电厂每台炉每年缴纳的排污费至少约2 0 1 7 4 万元， 无疑是一项沉重经济负担。由于煤炭供应紧张，低硫煤很难保证供应，但国家对s 0 2 污 染控制力度却在逐年加大。 按照辽阳石化公司“十一五”规划，热电厂向辽阳石化公司供热供电负荷增加，必然 使热电厂耗用原煤量增加，由于受环保部门对s 0 2 排放现实行总量控制，辽阳市环保局 给定总量指标为1 2 5 8 0 吨年，目前排放量已经超标，辽宁省环保局要求限期治理。同时 这个给定的排放总量指标也在逐年递减，因此s 0 2 排放不但制约了热电厂生产能力的进 一步提高，也影响辽阳石化公司的发展。因此，有必要对热电厂燃煤锅炉加装烟气脱硫 装置。 大连理工大学专业学位硕十学位论文 1 4 可行性论证 热电厂是辽阳石化公司的所属企业，辽阳石化分公司隶属于中国石油股份有限公 司，是国家大型石油化工企业，拥有较强的专业技术队伍和雄厚的资金保证。经过深入 细致的调研，最终选择甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术有限责任公司做为本课题的合作 单位。甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术有限责任公司拥有一支以国家级有突出贡献中青 年专家、享受政府特殊津贴、西北电力系统首席锅炉燃烧技术专家、甘肃省科技功臣邓元 凯博士为带头人的研发设计、调试等各专业人员齐全的年轻的技术骨干队伍。 甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术有限责任公司拥有的主要技术： ( 1 ) 从国外引进的先进技术 1 9 9 8 年从德国引进了石灰石石灰石膏湿法烟气脱硫技术； 2 0 0 2 年从意大利引进了火电厂锅炉干除渣技术； 2 0 0 4 年从德国引进了选择性催化还原法脱氮( s c r ) 技术； ( 2 ) 公司具有自主知识产权的技术 大型燃煤机组布袋除尘技术； 电站锅炉炉内脱硫脱氮一体化技术； 火电厂烟气循环流化床脱硫( c f b f g d ) 技术； 因此，依据辽阳石化公司对国内外烟气脱硫技术及国内已有的烟气脱硫( f g d ) 装 置的调研情况，选定拥有自主知识产权、技术能力强的甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术 有限责任公司作为合作单位，与辽阳石化公司共同进行“热电厂l 撑、2 群锅炉烟气脱硫” 的建设在技术上是完全可行的。 本课题对1 撑、2 拌燃煤锅炉增加循环流化床烟气脱硫设施，设计脱硫效率达到9 0 以上，改造前s 0 2 排放浓度为1 7 8 0 m g n m 3 ，为允许值的1 4 8 3 倍；同时烟尘排放浓度 为7 0 0 m g n m 3 ，为允许值的3 5 倍，s 0 2 、烟尘排放超标，对当地环境造成一定的影响。 改造后s 0 2 排放浓度为1 7 8m g n m 3 ，占允许值的4 4 5 ；改造后烟尘排放浓度设计煤质 为4 9 m g n m 3 ，占允许值的9 8 。可见增设烟气脱硫装置后，s 0 2 、烟尘排放可以得到 有效治理，满足火电厂大气污染物排放标准g b l 3 2 2 3 _ 2 0 0 3 的要求，同时降低全厂 s 0 2 、烟尘排放总量。 本次l 撑、2 # 锅炉增加烟气脱硫后，在1 拌、2 # 锅炉年运行6 0 0 0 小时，其它5 台锅 炉有2 台年运行6 0 0 0 小时的情况下，s 0 2 年排放量为1 2 0 0 8 t a ，符合辽阳市环保局对辽 阳石化公司二氧化硫年排放总量1 2 5 8 0 t 的限值。在1 、2 # 锅炉年运行6 0 0 0 小时，其它 5 台锅炉年运行2 7 2 9 小时的情况下，s 0 2 年排放量为1 2 5 6 6 t a ，符合辽阳市环保局对辽 阳石化公司s 0 2 年排放总量1 2 5 8 0 t 的限值。 热电厂l 撑、2 撑锅炉烟气脱硫除尘应用研究 1 5 本论文的目的和任务 主要目的是依托热电厂现有的各种条件，利用甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术有限 责任公司的火电厂烟气循环流化床脱硫( g c f b f g d ) 技术，建立一套对1 撑、2 拌燃煤锅炉 烟气进行脱硫除尘处理的装置。通过建立一套1 f 、硝锅炉烟气脱硫除尘装置，从而减少 热电厂排入大气中的s 0 2 和烟尘的排放浓度以及排放总量，达到国家要求的火电厂大 气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 - - 2 0 0 3 ) 和辽阳市环保局核定的允许s 0 2 排放总量的要 求，减少本地区的环境污染，还人民一个蓝天白云的生存环境。 同时对甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术有限责任公司的火电厂烟气循环流化床脱 硫( g c f b f g d ) 技术进行工业化应用，使其日臻完善，为解决辽阳石化公司热电厂其余 5 台燃煤锅炉的s 0 2 和烟尘的高浓度排放问题提供技术保证，同时也丰富了我国的烟气 脱硫技术，为我国解决早期投入运行的电厂的烟气脱硫问题进行有益的尝试和探索。 1 6 本文研究思路及结构安排 本文研究思路是：在热电厂锅炉系统无较大改变的条件下，利用甘肃国电龙源洁净 燃烧工程技术有限责任公司的火电厂烟气循环流化床脱硫( g c f b f g d ) 技术，建立一套 对1 群、2 撑燃煤锅炉烟气进行脱硫除尘处理的装置。并通过辽宁省环境监测中心的监测数 据说明，1 拌、2 拌燃煤锅炉烟气脱硫除尘装置实现了减少s 0 2 和烟尘的排放浓度和排放总 量的目的，符合我国的火电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 - - 2 0 0 3 ) 的要求。 本文的结构安排：整篇论文共分五部分。 第一章：文献综述 本章介绍了燃煤锅炉烟气脱硫的发展概况及国内外现状，阐述了燃煤锅炉烟气脱硫 的重大意义，引出了建立针对老电厂燃煤锅炉烟气脱硫装置的重要性，提出了本课题的 目的和任务。 第二章：目前常用的烟气脱硫工艺综述及脱硫工艺方案的选择 本章论述了目前世界上几种常用烟气脱硫方法的工艺过程及适用范畴，分析了本课 题脱硫工艺方案选择的客观原因。 第三章：脱硫装置的组成 本章详细介绍了循环流化床烟气脱硫除尘装置的建立，包括脱硫烟道系统、脱硫塔、 脱硫灰循环系统、脱硫灰除灰系统、脱硫剂供给系统、脱硫工艺水系统和脱硫压缩风系 统等。 第四章：脱硫装置的运行及考核结果 大连理工大学专业学位硕士学位论文 本章通过对脱硫除尘装置的调试运行，委托辽宁省环境监测中心站对排放烟气进行 监测，数据显示脱硫效率达到9 2 9 以上，除尘效率达到9 9 8 ，本课题的研究成果得 到验证。为燃煤锅炉循环流化床( g c f b f g d ) 烟气脱硫工业化应用进行了有益的尝试 和探索。 第五章：结论 通过对脱硫除尘装置的运行考核，说明了甘肃国电龙源洁净燃烧工程技术有限责任 公司的火电厂烟气循环流化床脱硫( g c f b f g d ) 技术实现了脱硫效率在9 0 以上的目 的。同时也减少了辽阳石化公司热电厂s 0 2 和烟尘的排放浓度及排放总量，保证了辽阳 石化公司的可持续发展。 本文研究思路如图1 1 所示 图1 1 论文研究思路 f i g 1 1 t h em e n t a l i t yo fp a p e rr e s e a r c h 热电厂1 撑、2 捍锅炉烟气脱硫除尘应用研究 2几种较为成熟的烟气脱硫( f g d ) 技术及脱硫工艺的选择 2 1 石灰石( 石灰) 石膏湿法 石灰石石膏法脱硫3 1 1 是世界上技术最成熟、运行情况最稳定、应用最广泛的一种 脱硫技术，特别在日本、德国、美国，应用该工艺的机组容量约占脱硫装机总容量的8 0 以