邯峰电厂60万干法脱硫.doc

因地制宜科学选择脱硫工艺2009-05-21 19:00:58 来源：不详 因地制宜科学选择脱硫工艺邯峰电厂2660MW机组干法脱硫系统成功投运Scientific Selection FGD Technology to Local ConditionsSuccessful Application of CFB-FGD System on 2660MW Units of Hanfeng Power Plant陈燕玲 郑进朗 詹威全Chen Yanling, Zheng Jinlang, Zhan Weiquan福建龙净环保股份有限公司，福建省龙岩市新罗区工业路4号Fujian Longking Co., Ltd.; No.4 Gongye West Rd., Xinluo Distric, Longyan, Fujian, China, 364000摘要：我国对二氧化硫的排放控制标准日益严格，如何因地制宜的选择脱硫工艺，直接影响到脱硫工程的优劣乃至成败。本文以邯峰电厂2660MW机组脱硫技改工程为例，介绍了烟气脱硫工艺选择重点考虑因素，为大型机组提供节水、节能、高性价比的脱硫工艺。关键词：因地制宜，工艺选择，CFB-FGD工艺，脱硫改造Abstract: SO2 emission control criterion in China is becoming more and more stric. Scientific selection FGD technology to local conditions will directly effect the performance of FGD project. This paper introduces the important concerned factors of technology selection for FGD system, base on desulphurization retrofit of 2660MW units in Hanfeng power plant. The application of CFB-FGD system on Hanfeng power plant provides a saving water and energy FGD technology, and have high performance price ratio.Keywords: to local conditions, technology selection, CFB-FGD technology, desulphurization retrofit引言2008年底，华能邯峰发电厂一期2660MW机组脱硫系统顺利通过168小时试运行，各项性能指标均优于设计值。这个项目的顺利实施标志着我国干法脱硫工艺技术在600MW等级机组上的应用取得突破性进展、并处于世界前列，也表明了我国烟气脱硫行业勇于创新，不再因循守旧，而是实事求是、因地制宜、科学选择合适的脱硫工艺。邯峰发电厂一期工程的二台660MW等级燃煤发电机组的配套锅炉为2026.8t/h亚临界、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、W火焰燃烧、固态排渣汽包炉，是目前世界上最大的燃烧无烟煤的电站锅炉。邯峰一期工程建设初期，根据电力工业部计环保199493文件和河北省环境保护局（冀环开函199443号）文件，“考虑到邯峰电厂燃用煤种硫份较低，本期可不考虑预留脱硫场地。”的批复，邯峰电厂一期工程（1#和2#机组）没有同期配备脱硫装置，也没有预留脱硫场地。随着国家环保要求日益严格，邯峰一期2660MW机组无论是烟尘排放还是二氧化硫排放均无法满足国家今后的相关环保要求，必须进行脱硫除尘改造。由于邯峰发电厂一期2660MW机组脱硫除尘改造为现役机组的改造，面临场地紧张、工期短、水资源短缺、改造工作量大、原有电除尘器改造等一系列困难。为此，华能邯峰发电厂组织国内专家，多次从多个方面进行科学分析和论证，因地制宜地选择了适合邯峰电厂的脱硫工艺。1. 原有电除尘器改造#1、#2锅炉原各配有两台电除尘器，每台电除尘器的规格为：卧式双室4电场、宽极距。每台电除尘器有效流通面积为400m2、同极间距400mm、电场通道数70个、极板有效高度为14.39m、单电场长度3.75m、集尘面积为29845m2，每台炉两台电除尘器总集尘面积为59690 m2，除尘效率为99.5%，除尘器出口粉尘浓度高达600mg/Nm3。邯峰电厂#1、#2机组燃烧的无烟煤，烟尘粒径较细，湿法吸收洗涤塔只能除掉不到50%的粉尘，烟尘排放将无法达到最新的国家排放标准。且石灰石/石膏湿法脱硫工艺本身，对烟气的进口浓度有较严格的限制，现有的烟气含尘浓度远达不到湿法脱硫的要求。因此采用湿法脱硫，必须先进行原有电除尘器的提效改造。根据电除尘器改造方案专家论证会的意见：由于原有电除尘器风速严重偏高，根据现有场地条件，只有通过在原电除尘器的两侧，各增加一个室、电场数增加到五电场并将原有电除尘器淘空、极板加高到15m，才能满足电除尘器出口烟尘排放浓度小于100mg/Nm3的要求。若采用湿法脱硫，电除尘器改造工作量非常大且两台炉电除尘器的全部改造费用预计需要8000万左右。同时，电除尘器拆除和安装工作量巨大，加上场地窄小，需要较长的停炉改造工期，即使三班倒赶工，还至少需要停炉100天以上，影响电厂发电效益。由于时间紧，存在一定的改造风险。特别是1机组电除尘器北侧紧靠输煤栈桥，改造场地较小，施工场地紧张，改造风险较大。烟气循环流化床干法脱硫（CFB-FGD）工艺是一种脱硫除尘一体化的工艺，采用特殊设计的脱硫布袋除尘器，可保证脱硫除尘岛出口烟气粉尘排放浓度小于50mg/Nm3。另外，该工艺对反应器进口的烟气含尘量要求较低，对于老机组脱硫改造，不要求对原有电除尘器进行提效改造，原有除尘器可作为预电除尘器，继续收集粉煤灰。因此，这一改造方案，可在不改动原有的电除尘器的情况下，实现脱硫除尘一体化的改造，实现脱硫和除尘的双达标，同时又可大大节省电除尘器改造投资，减少停炉时间，不影响机组的发电效益，避开电除尘器改造风险。2. 吸收剂来源吸收剂选择是烟气脱硫低成本运行的重要考虑因素之一，同时也决定了脱硫副产物及其处置方式。选择原则是量足、易得、价廉和低危害性1。邯峰电厂位于峰峰矿区内，当地的石灰石储量非常丰富，有大小石灰石和生石灰粉生产厂家达一百多家，这些石灰石矿和生石灰厂分布在电厂周围，该地区的石灰岩的品位较高，一般CaCO3的含量大都在90%以上，烧制的生石灰品质也较高。邯峰电厂附近的马头电厂已经投建两台200MW机组循环流化床干法脱硫系统，脱硫率稳定在91以上，而该电厂采用的吸收剂就是上述的石灰石烧制的生石灰。邯峰电厂石灰石蕴藏量大，易于采集和制备，价格便宜，使用安全，在经济运输距离内，因此，采用石灰石烧制的生石灰粉是最佳的选择。3. 水资源短缺邯峰电厂地处河北省邯郸市，属半湿润半干旱大陆性季风气候，降水量少且降雨期比较集中，土地盐碱化严重，造成水资源极为贫乏。邯郸市是一个严重缺水、干旱的地区。邯峰电厂补给水采用地下水，水源为王凤水源地，而地下水的主要补给来源为大气降水，水源相当有限。因此，邯峰电厂脱硫装置的建设和运行必须采用有效的节水措施，必须选择耗水量小的节水型脱硫工艺。CFB-FGD工艺用水水质要求较低，可以使用处理后的工业废水进行脱硫，耗水量为60t/h左右，水压要求2bar左右，脱硫系统用水可从电厂工业水系统接入，无废水产生。石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫工艺耗水量约为100t/h，工业冷却水15t/h，和干法脱硫工艺相比耗水量增加40%以上。同时，湿法脱硫一般需进行废水处理，需要配置废水处理系统，将增加投资和运行成本。因此，CFB-FGD工艺和湿法脱硫工艺相比，属于节水型工艺，更加适用于邯峰电厂的特定的使用环境。4. 低硫煤煤质邯峰电厂燃煤的含硫量只有0.39%，最高不超过0.8%，脱硫岛入口SO2浓度较低，仅为660mg/Nm3（干标）左右。在这种烟气条件下，高效节能的脱硫工艺是首先方案。石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，无论是含硫量大于3%的高硫煤，还是含硫量低于1%低硫煤都能适应。由于Ca/S比一般在1.05左右，因此在高硫煤情况下，具有较好的经济性。但是在对含硫量低于1%的低硫煤，湿法脱硫工艺就会存在资源大量浪费的情况。由于湿法脱硫工艺要求一定液气比、液固含量和较低的操作温度，因此，在低硫煤、特别是超低硫烟气脱硫情况下，使用与高硫煤同样的大功率浆液泵，能耗较高，运行不经济。循环流化床干法（CFBFGD）脱硫工艺脱硫率高达90%以上，特别适用于中低硫煤。钙硫比不大于1.2，脱硫率可达90%以上，当燃煤含硫量发生变化时，只需改变吸收剂加入量就可以适应燃煤含硫量的变化，系统的操作弹性较好没有传统的湿法脱硫因需要固定的液气比而造成大量的能耗的浪费。因此，当处理中低硫煤时，CFBFGD工艺具有较好的经济性。5. 脱硫副产物的处置及综合利用条件吸收剂及脱硫工艺决定了脱硫副产物的种类和产生量。由于脱硫副产物的产量较大，是否易于处理和综合利用也是脱硫工艺选择的重要考虑因素。脱硫副产物综合利用，不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处理费用，延长灰场使用年限，符合循环经济科学发展观的要求。循环流化床干法脱硫副产物是一种干态的混合物，它包含飞灰及消石灰反应后产生的各种钙基化合物，主要成分为CaSO41/2H2O，CaSO31/2H2O，未完全反应的吸收剂Ca(OH)2及吸收剂中所含少量杂质等，含水量小于1%，流动性好，便于输送和保管。干法脱硫副产物是一种化学性质稳定的无毒物质，不会对环境造成危害。目前，干法脱硫副产物主要应用于路基、土地及废矿井回填、垃圾填埋场防渗地层、水泥添加剂、制砖、轻质建材等。邯峰电厂周边水泥厂、制砖厂众多，干法脱硫副产物可得到较好的综合利用。石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫副产物为二水石膏，脱水后石膏含水量10%，纯度85%。国外脱硫石膏利用途径较为广泛，主要用途是生产建材产品和水泥缓凝剂。湿法脱硫工艺产生的石膏还需另外设置一套石膏烘干、炒制、造粒装置后才便于脱硫石膏的综合利用，而该装置的投资和能耗较大，加之湿法脱硫副产物含一些重金属和杂质，石膏品质较低，在现阶段石膏的综合利用已经慢慢失去了优势。据调查，河北省石膏储量丰富，因此本项目脱硫石膏综合利用范围比较小，实际利用的可能性不大。6. 一炉两塔单塔经济运行邯峰项目2660MW机组采用CFB-FGD工艺的一炉两塔方案，一是有利于工艺布置，减少改造项目和原有建筑物的拆除；二是减少了加工和安装的难度和工作量，三是在结构上和工艺上均有类似成功的业绩，技术上没有风险。该方案在两套脱硫除尘岛系统中分别设置两套特殊设计的气流均布装置，既保证两套脱硫系统的烟气流量和阻力相当，又可保证两套脱硫系统稳定的操作气流速度，以确保脱硫塔内大型流化床的正常流化和稳定的脱硫效率。本工程采用CFB-FGD工艺的一炉两塔工艺，整体运行能够满足20%110%负荷的变化，即锅炉负荷在220MW710MW区间变化。当系统在锅炉负荷低于400MW长时间运行，则可以采用单双塔切换技术，选择性的退出一套脱硫系统，进行单塔运行，实现整体节能。系统在单塔运行时，另一塔的脱硫引风机可以停运，部分脱硫辅助系统可以停运，脱硫系统的整体功耗大幅度下降。通过统计，双塔运行时脱硫系统满负荷总体功耗为7536KW，单塔运行时脱硫系统总体功耗为4930KW，下降了2606KW，节能34.6%，充分实现了大型机组低负荷节能运行的目标。7. 结语考虑到邯峰电厂燃低硫煤的特点、现有设备布置情况、原有电除尘器现状、场地条件和周边环境，综合考虑投资的合理性、改造工作量、运行费用及电厂的经济负担能力、改造风险和脱硫技术最新发展的情况，采用“一炉两塔”的循环流化床干法脱硫工艺较石灰石石膏湿法脱硫工艺具有更好的技术经济性。因此，邯峰电厂脱硫改造专家组本着因地制宜、科学合理选择脱硫