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循环流化床锅炉深度脱硫方式的选型与应用
作者:管理员    发布于:2015-07-28 14:25:47    文字:【】【】【

循环流化床锅炉深度脱硫方式的选型与应用

吴剑恒1,2,俞金树2,庄松田2,何宏舟1

(1.集美大学 福建省能源清洁利用与开发重点实验室,福建 厦门 361021;

2.福建省石狮热电有限责任公司,福建 石狮  362700) 

摘 要:使2×75t/h+1×145t/h循环流化床锅炉SO2排放浓度达到GB13223-2011和当地政府100mg/Nm3限值要求,结合福建无烟煤含硫量低的特点,比较分析中小型循环流化床锅炉常用的石灰石/石膏湿法脱硫(FGD)、烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)、炉内喷钙+尾部加湿活化法(LIFAC)等脱硫方式的优缺点,并介绍多炉一塔湿法脱硫装置在中小型循环流化床锅炉深度中的应用情况。

关键词:循环流化床锅炉;深度脱硫;福建无烟煤;石灰石/石膏湿法脱硫(FGD);SO2排放浓度

 引言

由于煤炭在燃烧过程中释放出二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、粉尘等污染物,《火电厂大气污染物排放标准要求》(GB13223-2011)[1]根据锅炉燃烧方式和投运时间,分别要求燃煤发电锅炉执行SO2排放浓度100mg/Nm3(新建)200mg/Nm3(存量)限值,而《福建省人民政府办公厅关于2012年度主要污染物减排工作的意见》(闽政办[2012]87)则要求福建省内的所有燃煤发电锅炉执行SO2排放浓度100mg/Nm3限值。

循环流化床[2]20世纪70年代以来发展起来的高效低污染的洁净煤燃烧技术以其低温流化燃烧、物料反复循环、分级分段送风的特点实现低成本石灰石炉内脱硫、氮氧化物排放低具有良好的煤种适应性、优良的环保性能、高效的劣质燃料燃烧、优越的调峰经济性、较高的灰渣综合利用价值等优点近年来得到迅速的发展和普及也成为中小型热电厂的首选炉型。

循环流化床锅炉炉内添加石灰石脱硫是一种运行最经济、成本最低廉的脱硫方式,具有占地面积小、由于福建无烟煤具有独特的燃烧性质和颗粒特性,比如碳化程度高、挥发份(Vdaf5.0)、着火点高(900)、燃尽困难、热稳定性差煤质脆易爆裂、灰熔点低、细粉含量大、含硫量低(St,ar=0.2%0.8%)等特点,使得燃烧福建无烟煤循环流化床锅炉床料温度较高[3],炉内添加石灰石脱硫效率在82%左右[4],可满足GB13223-2011规定的存量电厂SO2排放浓度200mg/Nm3限值要求,难以达到当地政府SO2排放浓度100 mg/Nm3限值要求,尤其在原煤含硫量波动较大的情况下,硫改造势在必行。

本文通过22000年投运的燃烧福建无烟煤的75t/h循环流化床锅炉硫系统改造与1145 t/h循环流化床锅炉硫系统建设,比较分析中小型循环流化床锅炉常用的石灰石/石膏湿法脱硫(FGD)、烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)、炉内喷钙+尾部加湿活化法(LIFAC)等脱硫方式的优缺点,并介绍多炉一塔湿法脱硫装置的应用情况。

脱硫方式比较分析

1.1脱硫方式的选型原则

脱硫方式及其设备的选型原则是脱硫率高、初投资省、运行可靠、运行成本低。选型时应考虑脱硫耗材易取低廉、煤种及其含硫量变化、脱硫副产品利用等因素,确保满足最佳经济型和排放达标的要求;对于现有锅炉脱硫系统的改造,还应考虑现场布置、占地空间的因素。

1.2脱硫方式选型比较分析

根据以上选型原则,经过调研江苏、浙江中小型热电厂脱硫方式实际使用情况,结合福建无烟煤含硫量低的特点,笔者认为中小型循环流化床锅炉可选用的脱硫方式主要有石灰石/石膏湿法脱硫(FGD)、烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)、炉内喷钙+尾部加湿活化法(LIFAC)等,比较分析见表1

1可知,若煤种含硫量小于0.5%且稳定,炉内喷钙+尾部加湿活化法(LIFAC)在投资、运行成本方面具有较大的优势,但其不能适应煤种含硫量较大且波动的情况,可能无法保证达到SO2排放浓度100 mg/Nm3限值要求,并且脱硫废渣难以综合利用

从燃用福建无烟煤来看,烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)在投资方面具有较为明显的优势,但是运行成本略高,尤其是锅炉燃用含硫量高的煤种是很明显。如果燃煤含硫量达到1%时,采用烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)工艺,则需要辅以炉内喷钙脱硫,即炉内喷钙(一级)+烟气循环流化床干法脱硫(二级)方可达到烟气中SO2浓度达到100 mg/Nm3限值要求[10]并且脱硫副产品较难综合利用;根据国内同类机组的运行经验,烟气循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)运行不如石灰石湿法系统稳定,并存在脱硫塔“塌床”的安全隐患[11]

考虑来煤含硫量可能发生较大变化,在不投入循环流化床锅炉炉内添加石灰石脱硫的情况下,仅采用湿法脱硫工艺即可保证烟气SO2排放浓度100 mg/Nm3限值要求,脱硫剂可根据附近情况选用石灰石(CaCO3)、氨(NH3)、氧化镁(MgO)

综合考虑脱硫系统运行的经济性、稳定性、可靠性及副产品出路等因素,对新建1145 t/h循环流化床锅炉硫系统和275t/h循环流化床锅炉一并脱硫改造,特选用石灰石/石膏湿法脱硫(FGD),且按三炉一塔、烟塔合一设计。

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