CFB鍋爐最佳脫硫方式全解析

　　“公布的空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果達(dá)標(biāo)了，為什么還是灰蒙蒙的，看不見藍(lán)天?”這一普遍的疑問，不僅反映了霧霾問題的日益嚴(yán)重，也說明環(huán)保治理與實(shí)際效果的偏離。而這一問題的產(chǎn)生，與我國大量火電機(jī)組的煙氣脫硫工藝路線采用電場數(shù)不足的電除塵器＋濕法脫硫(不加GGH)不無關(guān)系。

　　循環(huán)流化床(circulatingfluidizedbed,簡稱CFB)鍋爐技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒枝術(shù)。作為一種環(huán)保型鍋爐，CFB鍋爐可以通過噴入一定的石灰石，實(shí)現(xiàn)一定效率的爐內(nèi)干法脫硫。爐內(nèi)脫硫效率一般在60％～90％(取決于Ca/S和鍋爐結(jié)構(gòu))之間。但由于CFB鍋爐的燃料特點(diǎn)，在一些燃燒高硫燃料或所在地SO2排放標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)的CFB鍋爐，必須在爐后進(jìn)一步進(jìn)行煙氣脫硫。

　　筆者在此對比了傳統(tǒng)濕法脫硫工藝(鈣法、鎂法、氨法)和循環(huán)流化床干法脫硫工藝，以期得出CFB鍋爐煙氣最合適的脫硫方式。

　　CFB鍋爐煙氣脫硫提效的傳統(tǒng)工藝路線，一般是煙氣先經(jīng)過布袋除塵器(或電除塵器)除塵后，再旁路進(jìn)入濕法脫硫裝置進(jìn)行煙氣的提效脫硫。

　　由于CFB鍋爐煙氣含塵濃度高，加上爐內(nèi)脫硫后的煙塵比電阻高。因此，傳統(tǒng)的CFB鍋爐煙氣除塵凈化一般采取配套布袋除塵器的方案。傳統(tǒng)的先除塵后脫硫的工藝方案，存在哪些問題呢？

　?、馘仩t排出煙塵中的未完全反應(yīng)的CaO無法得到綜合利用,造成資源浪費(fèi)。同時(shí)游離CaO還嚴(yán)重影響了CFB鍋爐灰的綜合利用效果，造成較大的浪費(fèi)。

　?、诟g嚴(yán)重。

　?、蹪穹摿驘焽枵w造價(jià)昂貴。近幾年的濕法脫硫裝置傾向于采用濕煙囪直接排放技術(shù)，對煙囪內(nèi)筒進(jìn)行特殊的防腐處理，采用較多的為鈦-鋼復(fù)合板內(nèi)筒工藝，導(dǎo)致煙囪的整體造價(jià)大大提高。

　?、芙Y(jié)垢嚴(yán)重。

　　⑤取消旁路，采用串聯(lián)濕法脫硫裝置的工藝方案，將對主機(jī)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)率帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　國家環(huán)保部門出臺了相關(guān)規(guī)定，要求新建機(jī)組的煙氣脫硫裝置不再設(shè)旁路煙道，已建機(jī)組已經(jīng)設(shè)置了旁路的脫硫裝置，必須將旁路加裝鉛封。因此,當(dāng)濕法脫硫裝置故障停運(yùn)時(shí),機(jī)組必須停運(yùn)。由于腐蝕和結(jié)垢等原因，濕法脫硫工藝(鈣法、鎂法、氨法)故障率高，這意味著采用濕法脫硫工藝的機(jī)組要經(jīng)常因?yàn)槊摿蜓b置的故障而停運(yùn)，損失將非常嚴(yán)重。

　　⑥脫硫系統(tǒng)無法快速響應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化運(yùn)行。

　　石灰石-石膏濕法脫硫工藝的啟停較為麻煩，需要的時(shí)間較長，無法快速相應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化情況，而且在系統(tǒng)不進(jìn)行投運(yùn)時(shí)必須進(jìn)行維護(hù)。

　?、邼穹摿驘焽枧懦龅?ldquo;石膏雨”,嚴(yán)重影響周邊環(huán)境質(zhì)量。

　?、嗝摿蚬に嚠a(chǎn)生細(xì)微顆粒物濃度、廢水“雙重”副產(chǎn)物污染，特別是吸附有重金屬Hg的細(xì)微顆粒物，將對人體健康產(chǎn)生更大的危害。

　　針對傳統(tǒng)工藝方案存在上述問題,CFB鍋爐配套采用循環(huán)流化床干法脫硫＋布袋除塵器的煙氣脫硫除塵一體化新型工藝方案，直接利用CFB鍋爐“富鈣灰”,“先脫硫后除塵”的脫硫除塵一體化工藝方案具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　?、倮缅仩t排出煙塵中含有的大量未完全反應(yīng)的CaO作為吸收劑,大幅度降低了運(yùn)行成本,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

　?、跓煔庋h(huán)流化床干法脫硫的煙囪無需防腐。

　　循環(huán)流化床干法脫硫塔內(nèi)激烈湍動的高密度的顆粒床層所形成的巨大吸附表面積，100%脫除SO3、HCl、HF等所有酸性氣體。因此，整個(gè)脫硫系統(tǒng)及后續(xù)的煙囪無需任何防腐。不但大大節(jié)約煙囪防腐的投資,還避免了因煙囪實(shí)施防腐出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的鍋爐機(jī)組停運(yùn)的損失。

　?、巯让摿蚝蟪龎m，煙溫降低、煙氣化學(xué)侵害能力大幅度減弱，濾袋壽命大幅度延長。另外,利用濾餅層還幫助提高了脫硫效率。CFB鍋爐配套煙氣循環(huán)流化床干法脫硫＋布袋除塵器，綜合脫硫效率很容易達(dá)到95%以上。

　?、軣煔庋h(huán)流化床脫硫除塵一體化工藝的典型工藝布置本身就沒有旁路。取消脫硫旁路的要求，對干法脫硫的設(shè)計(jì)沒有任何影響。此外，干法脫硫的啟停簡便快捷，大約30min可以完成系統(tǒng)啟停。脫硫系統(tǒng)故障，需要退運(yùn)脫硫，不會對鍋爐機(jī)組運(yùn)行造成任何影響。

　?、莶皇軣煔庳?fù)荷及含硫量限制，對煤質(zhì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)。

　　對于由于煤種的變化而造成煙氣中SO2濃度的增加,只需適當(dāng)增加吸收劑的加入量(設(shè)備無須改造)，就可以使脫硫效率得到提高，以滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求。

　?、薨?xì)微顆粒物、重金屬Hg等在內(nèi)的多組份污染物的協(xié)同去除，滿足今后更嚴(yán)格的環(huán)保要求。

　　SO3、HCl、HF等酸性氣體在流化床內(nèi)，先于SO2得到幾乎100%的高效脫除。同時(shí),細(xì)微顆粒物,特別是小于PM2.5的細(xì)微顆粒,在流化床塔內(nèi)激烈湍動的高密度顆粒床層的作用下,凝并成大顆粒,被脫硫后的布袋除塵器加以捕集。煙氣循環(huán)流化床干法脫硫后的煙氣,經(jīng)過布袋除塵器凈化后的粉塵排放容易控制在30mg/m3以下。

　　鍋爐燃燒后，產(chǎn)生的重金屬Hg主要有兩種存在形式，一種為Hg2+價(jià)態(tài)汞、一種為HgO。Hg2+價(jià)態(tài)汞極易溶于水，隨SO2得到高效去除。危害更大的HgO一部分存在于細(xì)微顆粒表面,隨著細(xì)微顆粒在流化床塔內(nèi)凝并成大顆粒后,被布袋除塵器加以脫除。不添加吸附劑,僅通過流化床內(nèi)的高密度顆粒吸附作用,脫汞率為60%左右。如果添加少量的活性炭粉,總脫汞率可以達(dá)到97%以上。

　　另外,循環(huán)流化床脫硫后的煙溫比濕法脫硫高約25～30℃,抬升高度高,煙囪出口呈透明狀,感官效果好。

　?、吖?jié)水、節(jié)能。

　　對于燃煤電廠，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的操作溫度高于濕法脫硫工藝25℃以上，可較濕法脫硫節(jié)水35%左右。特別是,當(dāng)煙氣中含水量高時(shí)，節(jié)水更加明顯。另外,通過添加少量的節(jié)水劑,進(jìn)一步激活煙氣中的水含量,可延長吸收劑Ca(OH)2表面的液膜存續(xù)時(shí)間，大幅度提高脫硫效率,實(shí)現(xiàn)高度節(jié)水。這一節(jié)水技術(shù)對我國富煤缺水地區(qū)，特別是缺水地區(qū)建設(shè)大型煤電一體化基地意義重大。并且系統(tǒng)簡單、占地省、投資省、能耗低、運(yùn)行維護(hù)方便。

　?、酂煔庋h(huán)流化床脫硫裝置同時(shí)具有脫硝的功能。

　　煙氣中氮氧化物的排放是火電廠污染物排放的重點(diǎn)治理工作。目前，國內(nèi)的部分廠家已經(jīng)研制出一種脫硝劑，利用已有的煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，通過增設(shè)脫硝劑供應(yīng)系統(tǒng)，向吸收塔內(nèi)加入脫硝劑后,即可具有較高的脫硝效率。

　?、岵划a(chǎn)生廢水，副產(chǎn)物綜合利用范圍優(yōu)于濕法脫硫。

　　煙氣循環(huán)流化床干法脫硫工藝不產(chǎn)生廢水。脫硫后的煙囪排放的煙氣為幾乎純凈的氣體。不存在濕法脫硫所存在的因?yàn)镾O3和細(xì)微顆粒物脫除率低，加上煙溫降低所造成的落地濃度提高而引起的二次污染問題。

　　產(chǎn)生的副產(chǎn)物為干態(tài)，可綜合應(yīng)用于筑路、制磚、作為垃圾填埋場的防滲層、礦區(qū)回填和酸性土壤植被修復(fù)，以及低標(biāo)號的混凝土摻和料。

　　結(jié)語

　　筆者認(rèn)為，傳統(tǒng)的先除塵后脫硫的工藝方案，應(yīng)用于CFB鍋爐煙氣的二次脫硫，是一種不合理的工藝路線。特別是隨著取消脫硫旁路的要求日益得到落實(shí)，這種工藝方案所暴露的問題更加嚴(yán)重。

　　而另一方面，CFB鍋爐煙氣二次脫硫提效，采用“先脫硫后除塵”的循環(huán)流化床干法+布袋除塵器的脫硫工藝，是一種符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，有利于電廠安全運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的工藝路線。