【干貨】燃煤發(fā)電機組超低排放脫硫方案的選擇

　　前言

　　隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴格，新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)也在排放總量和排放濃度兩方面提出更高的要求，新的排污收費制度的實施也對火電廠形成了很大的壓力。也有報告中指出，燃煤對以大氣霧霾為代表的大氣污染形成扮演著最重要的角色，不清潔的能源使用，是我國霧霾產(chǎn)生的最根本的原因。這個不清潔的能源，最主要的是指煤炭。

　　2014年，國內(nèi)浙江、江蘇、廣東等省份已開始對個別已達到排放新標的機組的煙氣脫硫、脫硝和除塵系統(tǒng)進行進一步提效改造，實現(xiàn)煙氣污染物的超低排放，在滿足特別排放限值的基礎(chǔ)上，達到以天然氣為燃料的燃氣輪機組的排放標準，即煙塵排放濃度不大于5mg/Nm³，二氧化硫排放濃度不大于35mg/Nm³，氮氧化物排放濃度不大于50mg/Nm³。

　　已達新標并擬開展超低排放的機組的煙塵和脫硝的改造方案相對單一，煙塵超低排放是通過增加濕式電除塵器，脫硝超低排放是通過增加催化劑反應(yīng)層來實現(xiàn)改造目標，而脫硫超低排放因存在各種技術(shù)的組合，以及吸收塔選擇技術(shù)路線的不同，可選擇方案較多。

　　濕法脫硫方案通過向吸收塔的漿液中鼓入空氣，強制使CaSO3都氧化為CaSO4(石膏)，脫硫的副產(chǎn)品為石膏。同時鼓入空氣產(chǎn)生了更為均勻的漿液，易于達到90 %以上的脫硫率，并且易于控制結(jié)垢與堵塞。由于石灰石價格便宜，并易于運輸與保存，因而自80年代以來石灰石已經(jīng)成為石膏法的主要脫硫劑。該方案還具有適用的煤種范圍廣、脫硫效率高、吸收劑利用率高、工作的可靠性高的優(yōu)點。當今國內(nèi)外選擇火電廠煙氣脫硫設(shè)備時，石灰石/石膏強制氧化系統(tǒng)成為主要的濕法煙氣脫硫工藝，該工藝。吸收塔內(nèi)的反應(yīng)符合德拜-休克爾理論，根據(jù)這個基本原理，在實際運行的漿液 PH值(一般為 5～6)下，對于煙氣中 SO2的脫除極限，取決于SO2的氣、液相平衡。在通常的石灰石-石膏濕法脫硫裝置中，SO2氣相平衡濃度為5ppmdv(相當于 15mg/Nm3)。也就是說對于采用石灰石作為脫硫劑的脫硫裝置，出口SO2濃度小于 15mg/Nm3是其平衡濃度，是可能脫除到的最低濃度。因此，在燃煤電廠濕法脫硫裝置上使 SO2排放值低于 35mg/Nm3上是可以實現(xiàn)的。但需要對影響脫硫效率的主要有液氣比、煙氣分布均勻性、吸收區(qū)高度、吸收塔漿池容量等因素進行分析和選擇。

　　濕法石灰石/石膏脫硫工藝根據(jù)吸收塔設(shè)計結(jié)構(gòu)的不同，可分為單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)、單塔單循環(huán)強化傳質(zhì)、單塔單循環(huán)提高液氣比。

　　1、單塔雙循環(huán)

　　單塔雙循環(huán)濕法脫硫技術(shù)是在單循環(huán)濕法脫硫技術(shù)上發(fā)展而來的。其主要工藝在脫硫塔內(nèi)設(shè)置積液盤將脫硫區(qū)分隔為上、下循環(huán)脫硫區(qū)，下循環(huán)脫硫區(qū)、下循環(huán)中和氧化池及下循環(huán)泵共同形成下循環(huán)脫硫系統(tǒng)，上循環(huán)脫硫區(qū)、上循環(huán)中和氧化池及上循環(huán)泵共同形成上循環(huán)脫硫系統(tǒng)，在一個脫硫塔內(nèi)形成相對獨立的雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，煙氣的脫硫由雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)共同完成。本工藝雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)相對獨立運行，但又布置在一個脫硫塔內(nèi)，既保證了較高的脫硫效率，又降低了漿液循環(huán)量和系統(tǒng)能耗，并且單塔整體布置還減少了占地，節(jié)約了投資;本工藝特別適合于燃燒高硫煤產(chǎn)生的煙氣脫硫，脫硫效率可達到99%以上，若要控制二氧化硫排放濃度不大于35mg/Nm³，理論入口濃度可達3500 mg/Nm³。

　　本技術(shù)的重點在于漿液分區(qū)使用，吸收區(qū)循環(huán)和氧化區(qū)循環(huán)，單塔雙循環(huán)兩個系統(tǒng)漿液性質(zhì)分開后，可以滿足不同工藝階段對不同漿液性質(zhì)的要求，更加精細地控制了工藝反應(yīng)過程，高PH 值的吸收區(qū)循環(huán)在較低的液氣比和電耗條件下，可以保證很高的脫硫效率。低PH 值的氧化區(qū)循環(huán)可以保證吸收劑的完全溶解以及很高的石膏品質(zhì)，并大大提高氧化效率，降低氧化風機電耗。氧化區(qū)循環(huán)可以去除煙氣中的雜質(zhì)，包括部分的SO2、灰塵、HCL和HF。雜質(zhì)對二級循環(huán)的反應(yīng)影響將大大降低，提高二級循環(huán)效率。石灰石的流向為先進入二級循環(huán)再進入一級循環(huán)，兩級工藝延長了石灰石的停留時間。