几种脱硫工艺选择

1脱硫工艺的选择目前国外脱硫技术已有多种，而应用较为广泛的主要有：湿式石灰石/石膏法、烟气循环流化床法、新型一体化脱硫（NID）工艺、旋转喷雾半干法、炉内喷钙-尾部加湿活化法等。国内目前通过引进技术、合资以及自行开发已基本掌握了以上几种脱硫技术，并使这几种脱硫技术在国内不同容量机组上均有应用。1.1湿式石灰石/石膏法湿式石灰石/石膏法其工艺特点是采用石灰石浆液作为脱硫剂，经吸收、氧化和除雾等处理过程，形成副产品石膏。其工艺成熟、适用于不同容量的机组，应用范围最广，脱硫剂利用充分，脱硫效率可达90%以上。并且脱硫剂来源丰富，价格较低，副产品石膏利用前景较好。其不足之处是系统比较复杂，占地面积大，初投资及厂用电较高，一般需进行废水处理。该法是目前世界上技术最为成熟、应用最广的脱硫工艺，特别在美国、德国和日本，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上，应用的单机容量已达1000MW。在国内已有珞璜电厂一、二期300MW机组及北京一热、重庆电厂和浙江半山电厂三个分别相当于300MW脱硫容量的机组使用。引进技术国内脱硫工程公司总承包完成的北京石景山热电厂、太原第二热电厂五期、贵州安顺（300MW）电厂、广东台山电厂（600MW）、河北定州电厂（600MW）等也均已投入运行。且国内有近20台600MW机组湿法脱硫正在实施中。其基本原理与系统图如下：1.2烟气循环流化床干法烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)技术是世界著名环保公司德国鲁奇·能捷斯·比肖夫（LLB）公司开发的世界先进水平的循环流化床干法烟气脱硫技术。CFB-FGD是目前干法脱硫技术商业应用中单塔处理能力较大、脱硫综合效益较为优越的一种方法。该工艺已经先后在德国、奥地利、波兰、捷克、美国、爱尔兰等国家得到广泛应用，最大已运行单机、单塔机组容量为300MW，采用该技术设计的单塔处理烟气量可达到2800000Nm3/h。目前LLB公司的CFB-FGD技术的应用业绩达32台套，投入运行的CFB-FGD中其最高设计脱硫效率为99.7%。该技术已由福建龙净环保科技公司引进，并实施于华能榆社电厂二期2×300MW燃煤机组上（煤种含硫量1.2％），且于2004年11月投入运行，实际脱硫效率不低于90%。此外，山东三融环保有限责任公司、国华荏原环境工程有限责任公司也引进了该项技术。德国的Wulff公司在该技术基础上开发了回流式循环流化床（RCFB-FGD）烟气脱硫工艺。RCFB-FGD与CFB-FGD相比，在脱硫吸收塔上部出口区域布置了回流装置，旨在造成烟气流中固体颗粒的回流。通过这种方式，固体颗粒在塔内的停留时间获得了延长，同时改进了气固间的混合。此外，新开发的RCFB脱硫装置还在吸收塔底部装有紊流装置，这也强化了气固间的混合。因此，RCFB-FGD除了具有CFB-FGD优良的传热、传质特点外，还提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。由于塔内部无检修件，烟气循环流化床脱硫系统停运时，吸收塔可以直接作为旁路烟道使用。德国WULFF公司最大单塔业绩为奥地利Theiss2000(EVN)电厂300MW机组RCFB脱硫装置，烟气量1,000,000Nm3/h，烟气温度160～180℃，负荷变化范围45～100%。武汉凯迪电力股份公司引进德国WULFF公司RCFB-FGD技术，应用于广州恒运210MW机组烟气脱硫工程，该项目已通过广州环保局的验收。另外，山西漳山发电有限责任公司一期工程2×300MW燃煤空冷机组和古交发电厂2×300MW燃煤空冷机组工程的烟气脱硫均采用RCFB-FGD引进技术（其中漳山电厂已于2004年11月投入运行）。1.3NID干法NID（NewIntegratedDesulfurization）技术是ABB-ALSTOM公司在半干法DRYPAC系统上发展而成的烟气脱硫方法，它借鉴了DRYPAC技术的脱硫原理，又克服了此种技术需要制浆而产生的弊端，其原理为石灰粉经过石灰消化器（LDH）消化后进入反应器，与烟气中的SO2发生化学反应，生成CaSO3和CaSO4，烟气中的SO2被脱除，因而具有投资低，方便可行的特点，用于中小型容量机组，当煤中含硫量2%时，脱硫效率至少可达80%。NID技术既具有干法的廉价、简单、可靠等优点，又有湿法的高脱硫效率，且原料消耗和能耗都比喷雾干燥法有大幅度下降。1996年在波兰安装的两台125MW样板机组运行一直很成功；在台湾MaiLiao电厂的150MW机组已调试完成，性能试验结果良好；目前正在安装和设计中的项目有美国Sward电厂2×250MW机组和美国Gibert3电厂285MW机组。迄今NID应用在世界各国的燃油炉、煤粉炉、垃圾焚烧炉上共有近20套。浙江菲达环保科技股份有限公司与ABB-ALSTOM公司合作，将NID干法烟气脱硫技术应用于浙江巨化热电厂80MW机组上，已投入运行。并参与了漳山工程和榆社工程300MW机组烟气脱硫的投标。此外，武汉凯迪兰天环保公司、辽宁科林环保工程有限责任公司也引进了该项技术。烟气循环流化床干法与NID法原理基本类似，从下面二张图即可看出。烟气循环流化床原理图1.4旋转喷雾半干法旋转喷雾半干法工艺是采用生石灰粉制浆作为脱硫剂，生石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，利用高速旋转的喷雾器喷入蒸发反应塔，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应，生成CaSO3和CaSO4，烟气中的SO2被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低，脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥颗粒物形式随烟气带出吸收塔，利用锅炉配置的除尘器将脱硫灰与飞灰一起捕集下来。其特点是系统简单，投资较少，厂用电低，无废水排放，占地较少。缺点是脱硫剂利用率低，脱硫效率一般在70%左右。该工艺在美国及西欧一些国家应用较为广泛，国外已有300MW容量机组使用。国内已有内江发电总厂（原白马电厂）70000Nm3/h和黄岛电厂200MW机组使用。1.5炉内喷钙-尾部加湿活化法炉内喷钙-尾部加湿活化法是在炉膛内喷入石灰石粉脱除部分SO2，再在锅炉尾部烟道设置的活化反应器喷入增湿水，使未利用的石灰石粉进一步得到利用以提高脱NID干法脱硫示意图硫效率，利用锅炉配置的除尘器将脱硫灰与飞灰一起捕集下来。该工艺以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛850-1150℃温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的SO2反应，生成CaSO3。由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触，生成氢氧化钙进而与烟气中的SO2反应。其特点是系统简单，投资较少，厂用电低，无废水排放，占地也较少。但其脱硫剂利用率低，脱硫效率一般达75%左右，且对锅炉效率和磨损积灰有一定的影响。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到较多应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达300MW。国内目前使用的电厂有南京下关电厂和浙江钱清电厂125MW机组。下图为南京下关电厂炉后增湿活化部分布置示意图1.6其它脱硫工艺此外还有电子束法、氨法等脱硫工艺。其中电子束法目前尚处于试验研究阶段，在成都热电厂曾安装相当于100MW烟气脱硫试验装置。而氨法脱硫工艺还没有在大机组上应用的业绩和经验。而且从当地现有的条件看，电子束法、氨法脱硫所需的吸收剂液氨和氨水也难以保证供应，所以，这二种工艺均不适合本工程的情况。在此不作详述。1.7国内外脱硫装置的生产制造能力脱硫装置在国外是一种成熟的产品，可设计生产制造的厂家很多，主要集中在美、德、日、芬兰等国，在此不做一一介绍。国内也已经有几十家脱硫公司引进了国外技术。并在引进消化国外技术的基础上，已有多个公司形成了一定的生产能力。国电龙源电力环保技术公司在北京一热、重庆电厂和浙江半山电厂采用德国STEINMILLER技术设备的基础上，引进了湿法脱硫技术。其总承包的石景山热电厂工程已经投入运行，目前承担的北京一热、黄台300MW容量级机组、大同二电厂2X600MW机组湿法脱硫均已分别进入安装或调试阶段。日本石川岛播磨工业株式会社通过与上海电气（集团）总公司等合资组建了上海石川岛脱硫工程有限公司，能够提供湿法脱硫的整套工程设计、设备成套供货和技术服务。日本川崎公司提供技术与山东三融环保公司合作取得了贵州安顺电厂2×300MW、鸭溪电厂2×300MW以及山西霍州二电厂2x300MW机组的合同，现又引进了德国LLB（鲁奇－能捷斯－毕肖夫）公司湿法技术。武汉凯迪电力股份公司利用美国B&W公司技术获得了太原二热电厂五期技改工程1×200MW、广西合山电厂2×300MW、四川广安电厂2×300MW以及常熟电厂2×600MW机组的合同。重庆远达环保有限公司引进日本三菱重工技术，取得鸭溪电厂2×300MW合同，现又与奥地利能源（AE）公司合作，并中标河津、永济300MW机组。上海龙净环保科技工程公司、国华荏原环境工程有限责任公司等均引进德国LLB技术并具有工程总承包能力。其中上海龙净现已取得黄埔电厂2X300MW、镇江高姿2X600MW机组的合同。除此之外，浙大兰天、浙大网新、浙江天地环保、江苏苏源、国电南环所、东方锅炉厂、中国华电、北京博奇等脱硫公司均已有200-600MW机组的中标业绩。“七五”期间，以西南电力设计院为主，在白马电厂完成了处理70000Nm3/h的旋转喷雾半干法脱硫工业试验，积累了科研、设计、设备制造、安装、调试及生产运行方面的经验。通过对黄岛电厂200MW机组中日合作旋转喷雾半干法项目的跟踪甚至改进，西南电力设计院已具备开发大型装置的能力。另外，广州市天赐三和环保工程有限公司也引进丹麦尼鲁公司旋转喷雾半干法技术，并也有运行业绩。炉内喷钙-尾部加湿活化法在国外比较成熟，国内目前在南京下关电厂和浙江钱清电厂的125MW机组上使用，锅炉均为国产。哈尔滨锅炉厂早在“七五”计划期间，就在国家环保局组织下开始进行“喷钙脱硫成套技术开发”工作，目前已经完成了大至125MW锅炉的报价设计和技术设计，并为南京下关电厂提供了锅炉，通过该工程实践积累了大量的经验和技术储备。国内有丹麦史密斯公司在云南小龙潭电厂已经运行的125MW机组、由武汉凯迪电力技术公司引进德国WULFF公司技术在广州恒运电厂210MW燃煤机组上实施，并投入运行。中标我省漳山工程2×300MW机组的脱硫除尘岛总承包项目，也已投入运行。龙净环保公司也引进了德国LLB技术，中标我省华能榆社电厂2×300MW机组的脱硫除尘岛项目，且于2004年11月投入运行。此外，山东三融环保有限责任公司、国华荏原环境工程有限责任公司也引进了该项技术。NID一体化工艺由我国浙江菲达机电集团公司引进ALSTOM技术，目前已在巨化集团自备电厂280t/h煤粉炉以及多台垃圾电站锅炉上使用，包头二电厂2X200MW机组也已投产发电。另外，辽宁科林环保工程有限责任公司、武汉凯迪兰天环保公司也与ALSTOM公司合作推广NID技术。NID技术也多次竞标国内300MW机组的干法脱硫除尘岛项目。1.8脱硫方案比较从上述多种脱硫方案的技术经济比较看出，多数脱硫装置能达到90%以上效率。几种方法的初步比较如下表。脱硫方案比较表序号项目内容1技术方案湿式石灰石/石膏法烟气循环流化床新型一体化NID炉内喷钙-尾部活化LIFAC喷雾干燥法序号项目内容1技术方案湿式石灰石/石膏法烟气循环流化床新型一体化NID炉内喷钙-尾部活化LIFAC喷雾干燥法2工艺路线湿法干法干法干法半干法3适用煤种中高硫煤中低硫煤中低硫煤中低硫高中低硫4拥有先进技术美、德、日多家公司德LLB和WULFFALSTOM芬兰IVO丹麦、美国5技术成熟度较高高高中高6国外运行最大机组MW13002701253009387国内技术掌握情况引进技术、与国外合作、自行开发（已有多家）引进技术、与国外合作、自行开发（已有四家）引进技术（浙江菲达集团）与国外合作、自行开发（哈尔滨锅炉厂）自行开发（