循环流化床脱硫除尘一体化项目设计与应用

循环流化床脱硫除尘一体化项目设计与应用 摘 要：本文通过总结阜新金山煤矸石热电有限公司4150MW CFB锅炉配套LJD新型干法工艺的应用，证明CFB炉后LJD干法工艺可实现95%以上高脱硫效率，通过炉内、炉外两级脱硫可达到99%以上的组合效率，为CFB锅炉烟气治理工艺选择借鉴提供又一有力的成功例证。 关键词：阜新金山；CFB锅炉；LJD干法工艺；脱硫效率 中图分类号：X701 文献标识码：A 1 前言 我公司建设规模为4150MW发电机组，原脱硫设备为炉内喷钙的形式，根据国家环保部新颁发的火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011的规定和阜新市人民政府蓝天工程暨“十二五”污染减排目标责任书的要求，原有脱硫设备无法实现满足SO2排放浓度低于200mg/Nm3排放标准的要求。因此我公司决定进行环保改造，以实现我公司绿色环保和谐可持续发展。 我公司通过对国内的石灰石/石膏湿法、半干法烟气脱硫工艺进行充分考察、对比与论证，结合我公司设备、场地等实际情况，同时对国内CFB锅炉配套炉后脱硫装置实际运行业绩进行实地数据收集、分析，最终选择具有脱硫除尘一体化的LJD新型干法脱硫工艺。 2 项目设计 2.1 工艺流程 锅炉燃料中的硫在燃烧过程中与空气中的氧发生反应生成硫氧化物（SO2和SO3），本工艺所要脱除的就是尾气中的有害气体SO2和SO3。一个典型的LJD-FGD工艺系统由吸收塔、脱硫除尘器、脱硫灰循环及排放、吸收剂制备及供应、工艺水、压缩空气系统以及电气仪控系统等组成，锅炉引风机出来的原烟气温度一般为120140左右，从底部进入吸收塔，在吸收塔的进口段，高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HCl、HF的反应。 然后烟气通过吸收塔下部的文丘里管的加速，进入循环流化床床体；在文丘里的出口扩管段设有喷水装置，喷入的雾化水用以降低脱硫反应器内的烟温，使烟温降至70左右（高于烟气露点15左右），从而使得SO2与Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。 净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后除尘器进行气固分离。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器下的脱硫灰再循环系统，返回吸收塔继续参加反应，如此循环。多余的少量脱硫灰渣通过气力输送至脱硫灰库内，再通过罐车外排。在吸收塔内发生的主要化学反应方程式如下： CaO+H2O=Ca（OH）2 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 2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2?Ca（OH）2?2H2O（120） Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O 整个系统工艺流程图如图1所示。 2.2 布置设计 本项目为改造项目，1、2、3号脱硫除尘岛布置在烟囱旁的两侧空地，4号脱硫岛布置在扩建端一侧。脱硫岛内主要有反应塔、布袋除尘器、清灰风机、灰斗流化风机、斜槽流化风机、仓流化风机、消化器、高压工艺水泵、消化水泵、工艺水箱、消化水箱等主要设备。脱硫空压机放置在1、2号脱硫岛内，用于脱硫系统的压缩空气使用，不足的空气量由主压缩空气系统提供。操作员站及工程师站设置在原有电除尘器控制室内，1、2号脱硫系统配电间布置在2号脱硫岛内，3、4号脱硫系统配电间布置在4号脱硫岛内。脱硫灰主要输送至1号灰库，2号灰库做为备用脱硫灰库。 3 主要设备运行情况 （1）布袋除尘器系统：布袋除尘器差压稳定在1.25kPa1.5kPa；布袋清灰风机运行正常，清灰气源压力在75kPa 90kPa；清灰脉冲阀工作正常，充气快速，喷吹有力。 （2）物料循环系统：可靠的物料循环系统保证了吸收塔床层压降在1.1kPa以上，循环灰流动顺畅；流化风机运转正常；物料循环调节阀调节可靠准确。 （3）工艺喷水系统：工艺喷水系统将脱硫运行温度控制在75以上，入口硫高时温度降至7072运行，水泵运行正常，水喷嘴入口压力在4.0MPa以上；回水调节阀调节可靠准确，吸收塔出口温度调节PID自动控制运行稳定。 （4）生石灰消化系统：消化器运行稳定正常，给水给料稳定。生石灰给定量在6t/h10t/h，平均运行6t/h时间长，运行期间生石灰消化能力满足设计10t/h的能力。 （5）脱硫灰外排系统：物料输送顺畅，各阀门动作灵活，输送时间大约3分钟，仪表指示正常。气力输送的运行有普通模式和连续模式两种。普通模式下，根据灰斗料位进行排灰，当出现灰斗压力大于10kPa（要求画面可设置）时，自动开始排料，直至压力高信号消失，将仓泵中的灰输送完成后再次等待高料位。连续模式下，不根据灰斗料位进行排灰，而是连续输送，直至手动停止。 4台炉在整个168小时运行考核过程中，设备运行稳定，始终维持高脱硫率、除尘效率，SO2及粉尘排放能够达到“十二五”最新火电厂排放新标准要求，甚至接近于“超洁净排放”标准要求。 4 技术特点小结 阜新金山煤矸石热电有限公司4 150MWCFB锅炉炉外配套LJD干法装置的稳定高效运行及取得的各项优异指标，充分说明此种配套工艺路线具有如下优势： （1）脱硫效率高。LJD干法工艺采用烟气循环流化床反应器，利用高密度和激烈湍动的颗粒床层所形成的高传质传热速率，本身可实现95%以上的脱硫效率，配合CFB锅炉炉内脱硫，组合脱硫率可稳定在99%以上。 （2）高效利用锅炉飞灰CaO作为脱硫剂，从而大大地节约了脱硫剂成本，实现循环经济。这在本工程实际运行中已得到充分证实，解决了CFB锅炉飞灰中游离氧化钙较多，造成资源浪费的问题。此外，在炉内Ca/S和炉内脱硫率满足设计参数时，炉外脱硫塔只需要喷水活化即可实现60%左右的效率，从而实现吸收剂的零消耗。 （3）先脱硫后除尘，脱硫为后级布袋除尘提供保护屏障。LJD干法工艺配套布袋除尘器可实现出口粉尘浓度温定低于20mg/Nm3排放。LJD循环流化床塔置于布袋除尘器前，烟气在循环流化床塔内烟气温度降低，有利于提高布袋除尘器的滤袋寿命（滤袋寿命与烟气温度成反比），降低了布袋除尘器的维护成本。另外，循环流化床反应塔具有SO2、SO3、HCl、HF等多组份污染物净化能力，减少了烟气对布袋除尘器滤料的化学侵害，进一步提高滤袋的使用寿命。 此外，CFB锅炉炉后配套LJD干法工艺还具有不需烟囱防腐、无废水产生、对煤种适应性强等特点。