電站閥門廠家北高科集團技術部整理1．實施背景

1.1根據環保部發布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011），自2014年7月1日起，現有火電鍋爐的煙塵、SO2排放標準執行30mg/Nm3、200mg/Nm3限額。發電廠現九臺組鍋爐的煙塵、SO2處理設施已不能滿足新標準的要求。基于循環流化床鍋爐現有脫硫除塵設備性能特點和鍋爐尾部煙氣脫硫除塵技術工藝，發電廠選擇了RCFB循環流化床半干法脫硫除塵工藝，現就該脫硫除塵工藝、技術綜述、分析。

1.2二氧化硫是火電站鍋爐排放大氣中的主要污染物之一，也是衡量大氣是否遭到污染的重要標志。火電廠SO2按照控制技術可以分為燃燒前、燃燒中和燃燒后煙氣脫硫三種：燃燒前即選用含硫量較低的煤質；燃燒中即在循環流化床鍋爐中采用爐內噴鈣脫硫的技術；燃燒后脫硫即對鍋爐燃燒后的煙氣進行脫硫。爐后煙氣脫硫主要有石灰石-石膏法和氨法，其中石灰石-石膏法脫硫商業應用所占比例約85%，氨法約占10%，RCFB循環流化床半干法及其它約5%。

2、常規脫硫工藝技術

2.1.石灰石/石灰─石膏(濕法)脫硫技術

2.1.1 石灰石/石灰—石膏(濕法)脫硫工藝，采用價廉易得的石灰石(碳酸鈣)、生石灰(氧化鈣，Cao)或熟石灰(氫氧化鈣)作脫硫吸收劑，石灰石經破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。當采用石灰為吸收劑時，石灰粉經消化處理后加水攪拌制成吸收漿。在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應而被脫除，  終反應產物為石膏。脫硫后的煙氣經除霧器除去帶出的細小液滴，經加熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿的循環利用，脫硫吸收劑的利用率高。

2.1.2石灰或石灰石－石膏(濕法)脫硫法化學反應機理

石灰法：SO2+CaO+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O

石灰石法：SO2+CaCO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

石灰石—石膏濕法脫硫是目前世界上技術  為成熟、應用  多的脫硫工藝，適用于各種含硫量的煤種的煙氣脫硫，脫硫效率可達到95%以上。

2.1.3不利因素：石灰石—石膏濕法脫硫投資較高，配有煙氣再加熱FGD裝置，但仍因濕法工藝煙氣低，容易形成酸霧，腐蝕煙囪，也易出現氣熔膠煙羽引超的二次污染。每脫除1噸二氧化硫增加0.7噸二氧化碳和2.7噸石膏，脫硫石膏大多只作固廢堆存處理 ，堆存場地造成二次污染。

2.2.氨法脫硫技術

2.2.1氨法脫硫是以堿性強、活性高的液氨(或氨水）作吸收劑，吸收煙氣中的二氧化硫，  終轉化為硫酸銨化肥的濕法煙氣脫硫工藝。鍋爐煙氣經煙氣換熱器冷卻進入預洗滌器洗滌，除去HCl和HF，經液滴分離器除去水滴進入前置洗滌器，氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的SO2被洗滌吸收除去，煙氣再經洗滌塔頂部的除霧器除去霧滴，并經煙氣換熱器加熱后經煙囪排放。洗滌工藝中產生的約30%的硫酸銨溶液排出洗滌塔，可送到化肥廠進一步處理或直接作為液體氮肥出售，也可進一步加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。

2.2.2氨法脫硫反應機理 氨 NH3，常溫常壓下是氣體，容易液化，通常液化儲存和使用，也稱液氨。硫酸銨溶液濃縮、結晶、分離、干燥得到硫酸銨化肥，1噸液氨副產3.8噸硫銨

反應1 氨水和煙氣中的SO2反應，生成脫硫中間產物亞硫酸（氫）銨 SO2+H2O+xNH3=(NH4)xH2-xSO3

（1） 反應2 鼓入壓縮空氣，將亞硫（氫）銨氧化成硫酸銨 (NH4)xH2-xSO3 +1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4

（2）2.2.3氨法脫硫受條件限制，電廠附近無廢氨水供應，而液氨價格昂貴，煙囪防腐要求高。

2.3. 循環流化床半干法脫硫技術

2.3.1半干法脫硫工藝是以循環流化床原理為基礎，以干態的消石灰粉作為吸收劑，煙氣從流化床的底部進入吸收塔底部的文丘里裝置，與很細的吸收劑粉末相混合，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。通過吸收劑的多次再循環，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，以達到高效脫硫的目的，脫硫效率可達到90%左右。經脫硫后帶有大量固體的煙氣由吸收塔的上部排出，排出的煙氣進入布袋除塵器除塵，被分離出來的顆粒經過再循環系統大部分返回到吸收塔，由于大部分的顆粒都被循環多次，因此，固體吸收劑的滯留時間很長，提高了吸收劑的利用率。

2.3.2半干法脫硫化學原理是Ca(OH)2粉末和煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體在水分存在的情況下，在Ca(OH)2粒子的液相表面發生反應。在回流式煙氣循環流化床內，Ca(OH)2粉末、煙氣及噴入的水分，在流化狀態下充分混合，并通過Ca(OH)2粉末的多次再循環，從而實現高效脫硫。

Ca(OH)2 + SO2 =CaSO3 +H2O （1）

Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O （2）

CaSO3+1/2O2=CaSO4 （3）

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O （4）

Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2 O （5）

Ca(OH)2 + 2HF=CaF2 + 2H2O （6)

2.3.3.半干法脫硫法脫硫效率較石灰石-石膏法和氨法偏低，石灰供應較困難、價高，適用煤種為低、中硫煤。

3.半干法脫硫除塵工藝技術的選擇分析

3.1半干法脫硫法的技術優勢

發電廠現役九臺鍋爐煙塵、SO2處理設施已不能滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）要求，特別是#4、#5、#6、#7、0號鍋爐靜電除塵器尚為三電場除塵器，當時設計的煙塵排放濃度限額為500 mg/m3，執行現標準尚難以達標排放。根據江蘇省人民政府《省政府關于江蘇省20   主要污染物總量減排計劃的批復》（蘇政復[2012]37號）、江蘇省大氣污染防治聯席會議辦公室《關于征求〈江蘇省20   度工業塵污染防治項目建議名單（征求意見稿）〉意見的函》等要求，鍋爐除塵器提標改造必須實施，并需期完成煙塵總量減排任務。半干法脫硫工藝，能夠滿足二氧化硫達標排放要求。該工藝安裝脫硫吸收塔另增加二級布袋除塵器，該法脫硫劑即消石灰利用率高，脫硫副產物排放少且流動性好，易于處理，煙囪無須防腐。

3.2半干法脫硫法的改造工期優勢

半干法脫硫除塵工藝 立于鍋爐配套二級布袋除塵器，以滿足煙塵30 mg/m3排放標準要求。若不選用半干法脫硫技術，靜電除塵器必須改造，現有的場地條件無法通過增加電除塵器的電場數即增加除塵器的收塵面積提高除塵效率，只有將現有電除塵器改造成布袋除塵器或電袋除塵器）。布袋除塵器收塵性能雖然好，原有電除塵器設施得不到利用，改造工作量很大，且應用中存在阻力大、運行能耗高、濾袋使用壽命短等問題。擬在原有電除塵器基礎上，對核心部件進行全面更換，改造為全新的前級電除塵區＋后級布袋區的電袋整體復合結構。同時也考慮原有設備外殼、灰斗等部件的利舊，充分保證性能的同時，以提高整體改造的  佳性價比。采用電袋除塵器，既能利用原有電除塵器的框架結構，對原有 一電場進行改造，同時把原有二、三（四）電場改造成布袋除塵器，而因需掏空原 二、三（四）電場陰陽極系統、出口喇叭拆除，改為布袋除塵區和清灰系統，在進口煙道增加預涂灰裝置，在進口喇叭到除塵器頂部出風煙箱之間布置雙層氣密旁路閥和煙道，完成此項工作工期需停爐4個月改造，此停機改造工期嚴重影響礦區供電有保障。半干法脫硫法改造工期相對系統 立，僅煙道對接時需停爐。

3.3半干法脫硫法的改造投資費用優勢

在RCFB工藝中，從鍋爐的空氣預熱器出來的煙氣溫度一般為150℃左右，通過預除塵器（ESP1）引入吸收塔底部。吸收塔底部為一文丘里裝置，煙氣流經時被加速。吸收劑通過一套噴射裝置在吸收塔底部噴入。在文丘里的喉部設有噴水裝置，噴入的霧化水使煙氣降至70～90℃左右。增濕后的煙氣與吸收劑相混合，吸收劑與煙氣中的SO2反應，生成亞硫酸鈣、硫酸鈣等。大量固體顆粒部分在塔頂回落，在塔內形成內循環，部分隨煙氣從吸收塔上部側向排出，然后進入后除塵器。大部分的固體顆粒通過除塵器下的再循環系統，返回吸收塔繼續參加反應，如此循環達100～150次，少部分脫硫渣則經過一個中間倉，經灰渣處理系統輸入到渣倉。  后的煙氣經除塵器通過引風機排入煙囪。由于脫硫過程中，煙氣中的大量含硫物質（包括SO3）被脫除，排煙溫度高于露點溫度，因此煙氣不需要再加熱和安裝GGH，投資費用較低。3.4半干法脫硫除塵系統配置

發電廠9臺鍋爐均為循環流化床鍋爐，已采用爐內噴鈣干法方式進行脫硫，脫硫效率不小于60%，因此選用半干法脫硫系統(RCFB法)，脫硫效率不小于80%，即可滿足新環保標準的要求。

3.4.1考慮機組運行特性和廠區場地布置的限制，工藝布置上2×60MW機組兩爐一塔設計，2×135MW機組一爐一塔設計，熱電廠#4、5、0鍋爐為三爐一塔布置，#8、9鍋爐為兩爐一塔布置。原煙氣經引風機后匯合，送至脫硫吸收塔。脫硫后的凈煙氣進入布袋除塵器進行除塵，  后通過增壓風機由煙囪排放至大氣。

3.4.2每套脫硫系統除配有一個吸收塔和二級布袋除塵器外，還有各自 立的一套石灰干消化系統、脫硫塔工藝水系統，物料輸送系統、流化空氣系統等。每套脫硫系統設有生石灰倉、消石灰倉各一座，均為混凝土結構。

3.4.3脫硫吸收劑的供應

原脫硫系統采用石灰石(CaCO3)為脫硫反應劑，半干法脫硫系統采用生石灰粉(CaO)作為基本吸收劑，脫硫系統設置石灰粉消化系統，制備消石灰粉。

4.保證半干法脫硫除塵裝置效率穩定的措施

4.1要保證脫硫裝置達到脫硫效率穩定在95%以上，一先在工藝設計上要滿足三個關鍵條件：4.1.1確保化學反應是充分的離子型反應：離子型反應的根本是水膜的存在，也就是水膜持續存在的時間越長脫硫效率越高。操作溫度越接近露點溫度，水膜持續時間越長。

4.1.2采用激烈湍動的流化床具有很大的滑落速度，能將噴入的水  大限度均勻分布在吸收劑表面上。流化床區能形成高達10kg/m3的高密度床層，形成巨大的物料表面積，能保證煙氣和吸收劑全面接觸；流化床局部形成超過50倍的Ca/S，提高脫硫化學反應動力；

4.1.3.要有穩定的流化床床層多線程協同控制，保證流化床床層波動小于±50Pa范圍內，保證工藝水的均勻擴散到物料表面，并能夠得到很好的蒸發，保證脫硫工作溫度在更接近露點區域穩定工作。

4.2充分利用清潔煙氣再循環技術

通過清潔煙氣再循環技術進行補充煙氣穩定流化床，脫硫系統運行不受鍋爐負荷變化的影響，可以滿足鍋爐在任何工況情況下進行脫硫，保持脫硫系統良好的負荷適應性。

4.3運用好聯鎖保護技術

掌握聯鎖保護的技術關鍵，實現物料床層的自平衡自動化和清潔煙氣再循環快速反應自動化，可以保證系統不會發生蹋床。同時配合各種聯鎖，杜絕人為誤操作引起蹋床。