淺談電廠煙氣脫硫裝置的技術(shù)發(fā)展

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高,人們對(duì)電能的需求量也在日益增多?；鹆Πl(fā)電在電能供應(yīng)上占據(jù)主體地位,燃煤火力發(fā)電廠排放的尾氣中含有有害氣體,其中二氧化硫在大氣中能發(fā)生一系列的氧化反應(yīng)生成三氧化硫,進(jìn)一步形成硫酸、硫酸鹽和有機(jī)硫化合物,然后以濕沉降的方式降落到地表,也就是我們所說(shuō)的"酸雨"。酸雨對(duì)環(huán)境的影響有多方面,對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的危害表現(xiàn)在酸化的水體導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)死亡:對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害表現(xiàn)在酸化土壤導(dǎo)致農(nóng)作物和樹(shù)木生長(zhǎng)緩慢,乃至死亡。而煙氣脫硫裝置能有效吸收煙氣中的二氧化硫氣體,減少煙氣對(duì)大自然環(huán)境的污染。

1常見(jiàn)煙氣脫硫裝置的技術(shù)種類(lèi)

煙氣脫硫裝置是在燃煤機(jī)組煤粉燃燒后對(duì)尾氣進(jìn)行凈化的裝置,按照脫硫方式和產(chǎn)物的處理形式,將脫硫分為干法、半干法和濕法三類(lèi)。常見(jiàn)的煙氣脫硫方法有海水脫硫、石灰石濕法脫硫、噴霧干燥煙氣脫硫等,目前應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的脫硫工藝是石灰石濕法脫硫。

噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)是利用噴霧干燥原理,在吸收劑噴入吸收塔以后,一方面與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生固體灰渣:另一方面煙氣將余熱傳遞給吸收劑使之不斷干燥,在塔內(nèi)發(fā)生脫硫反應(yīng)后形成的廢渣為固體粉塵狀態(tài)。

海水煙氣脫硫是利用海水的天然堿性,吸收煙氣中二氧化硫的一種脫硫工藝。海水吸收煙氣中氣態(tài)二氧化硫生成亞硫酸,經(jīng)氧化后生成硫酸,最終生成硫酸鹽。

石灰石濕法脫硫裝置是采用石灰石漿液吸收煙氣中的二氧化硫,生成亞硫酸鈣,亞硫酸鈣經(jīng)過(guò)氧化生成硫酸鈣。由于硫酸鈣的溶解度小,最后從溶液中析出石膏。其主要反應(yīng)式如下:

2石灰石濕法煙氣脫硫技術(shù)原理

完整的石灰石濕法脫硫裝置包括吸收塔系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)。

2.1吸收塔系統(tǒng)

吸收塔系統(tǒng)一般為一爐一塔方式布置,采用噴淋塔或?yàn)榱颂岣呙摿蛐士稍鲈O(shè)湍流裝置。吸收塔殼體設(shè)計(jì)能承受各種載荷,其支撐和加強(qiáng)筋能防止塔體傾斜和晃動(dòng)。吸收塔下部為漿液池,二氧化硫的氧化和結(jié)晶在該漿液池內(nèi)進(jìn)行。吸收塔入口煙道上沿與第一層噴淋層的距離大于4.5m,入口煙道設(shè)置可靠的事故噴淋,且入口干濕界面四面采用合金板制作或內(nèi)襯合金板,保證干濕界面可靠的防腐蝕性能。噴淋層將霧化后的石灰石漿液向下噴,吸收煙氣中的二氧化硫,在漿液池內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),從而對(duì)煙氣進(jìn)行凈化。漿液噴淋系統(tǒng)管道采用玻璃鋼材料(FRP),噴嘴采碳化硅材料,采用法蘭連接方式。為達(dá)到較高的脫硫效率,吸收塔噴淋層可以選用5層,層與層之間間距不小于2m,使得噴嘴覆蓋率至少達(dá)到300%。氧化空氣系統(tǒng)為吸收塔漿液提供氧化空氣,把脫硫反應(yīng)中生成的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣形成石膏。氧化風(fēng)機(jī)設(shè)置備用,至少一運(yùn)一備,單臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)容量余量不低于10%,壓頭余量不低于20%。除霧器通常裝在吸收塔頂部,其作用是除去脫硫后凈煙氣中的水分,保護(hù)其后的管路及設(shè)備不受腐蝕。如果選用屋脊式,一般為三層,要求FGD出口液滴含量不大于20mg/Nm3,材料采用帶加強(qiáng)的阻燃型PP,能承受高壓水流沖刷。攪拌器系統(tǒng)能使石灰石漿液沉淀,同時(shí)將氧化空氣與漿液充分混合。攪拌器為側(cè)進(jìn)式,一般不少于6臺(tái)。

2.2制漿系統(tǒng)

制漿系統(tǒng)一般為兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組公用系統(tǒng),為脫硫系統(tǒng)提供符合要求的石灰石漿液,然后通過(guò)石灰石漿液泵和管道輸送至吸收塔。合格的石子經(jīng)過(guò)稱重皮帶給料機(jī)均勻給出,進(jìn)入濕式球磨機(jī)磨制成石灰石漿液,通過(guò)出口篩網(wǎng)進(jìn)入濕式球磨機(jī)循環(huán)箱,由磨機(jī)循環(huán)泵送入石灰石旋流器,經(jīng)旋流器分離后合格的石灰石漿液流入石灰石漿液箱儲(chǔ)存,不合格的石灰石漿液進(jìn)入濕式球磨機(jī)重新磨制。石灰石漿液箱中的漿液通過(guò)石灰石漿液泵和管道送入吸收塔。制漿系統(tǒng)需設(shè)置石灰石倉(cāng),儲(chǔ)存、供應(yīng)合格的石子。

2.3脫水系統(tǒng)

脫水系統(tǒng)一般為公用系統(tǒng),兩臺(tái)爐或幾臺(tái)爐公用一套脫水系統(tǒng)?，F(xiàn)以兩臺(tái)爐為例:脫水系統(tǒng)分為一級(jí)脫水和二級(jí)脫水,一級(jí)脫水為旋流器分離,二級(jí)脫水為真空皮帶脫水機(jī)脫水。首先吸收塔石膏漿液排出泵將石膏漿液通過(guò)管道輸送到石膏旋流器,經(jīng)過(guò)分離后,石膏旋流器的底流進(jìn)入二級(jí)脫水,溢流則重新返回到吸收塔。從一級(jí)脫水系統(tǒng)來(lái)的旋流器底流,進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行脫水,最后產(chǎn)生石膏。真空皮帶脫水機(jī)設(shè)置兩臺(tái),每臺(tái)真空皮帶脫水機(jī)的出力能達(dá)到一運(yùn)一備的要求。真空皮帶脫水機(jī)的構(gòu)架要有足夠的剛度和強(qiáng)度,構(gòu)架的防腐要滿足真空皮帶脫水機(jī)使用環(huán)境的要求。儲(chǔ)存石膏用的石膏庫(kù)需滿足一定的容量大小。

2.4煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)需要合理布置煙道,使之能適應(yīng)鍋爐各種運(yùn)行工況,確保煙道內(nèi)煙氣阻力最小,且凈煙氣不會(huì)倒灌。煙道上的非金屬膨脹節(jié)設(shè)有積水疏水系統(tǒng),防止膨脹節(jié)積水腐蝕產(chǎn)生外漏,影響環(huán)境。有可能接觸到低溫飽和煙氣冷凝液或從吸收塔帶來(lái)的霧氣和液滴的煙道,必須采用防腐鋼材或進(jìn)行防腐保護(hù)。吸收塔原煙氣進(jìn)口煙道需設(shè)置噴淋系統(tǒng),事故狀態(tài)下,能夠滿足空預(yù)器故障或吸收塔漿液循環(huán)泵全部掉電時(shí)保護(hù)吸收塔內(nèi)設(shè)備及防腐不受高溫?zé)煔獾膿p壞。目前很多電廠都取消了煙氣旁路,也就沒(méi)有了擋板門(mén),許多電廠還取消了煙氣加熱器,采用了增壓風(fēng)機(jī)一引風(fēng)機(jī)合一的模式。

2.5脫硫廢水處理系統(tǒng)

脫硫廢水處理系統(tǒng)用于處理含有重金屬元素和C1-等的廢水,以防脫硫設(shè)備的腐蝕,提高石膏的品質(zhì)。最常用的脫硫廢水的處理方法為氫氧化物沉淀法,氫氧化物沉淀法中最常用的沉淀藥品為石灰和氫氧化鈉。廢水首先通過(guò)中和箱與溶液中OH-發(fā)生中和反應(yīng),使廢水中大部分重金屬以氫氧化物的形式沉淀出來(lái),然后加入助凝劑使沉淀顆粒長(zhǎng)大進(jìn)一步沉降,在澄清器中澄清水溢流到氧化箱,最后到清水箱回收,澄清器底部污泥被輸送到壓濾機(jī),脫水后運(yùn)至灰場(chǎng)。脫硫廢水處理系統(tǒng)中的廢水引自真空皮帶脫水機(jī)濾餅沖洗水前氣液分離器,廢水處理后達(dá)到《火電廠石灰石一石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》(DL/T997一2006)標(biāo)準(zhǔn)。一套完整的脫硫廢水處理系統(tǒng)應(yīng)包括廢水緩沖箱、中和箱、沉降箱、絮凝箱、澄清器、氧化箱、清水箱及其附屬輸送泵,還有加藥系統(tǒng)、污泥脫水裝置。脫硫廢水系統(tǒng)所采用的管道材質(zhì)為鋼襯膠,加藥管道可采用UPVC管道,室外采用PP材質(zhì)管道。

2.6工藝水系統(tǒng)

工藝水系統(tǒng)一般為兩臺(tái)機(jī)組的煙氣脫硫裝置共用,為煙氣脫硫裝置提供正常運(yùn)行時(shí)和事故工況下的工藝用水。工藝水系統(tǒng)一般包括一個(gè)工藝水箱、兩臺(tái)工藝水泵、三臺(tái)除霧器沖洗水泵,工藝水箱作為工藝水系統(tǒng)的緩沖水箱,用于調(diào)節(jié)整個(gè)工藝水系統(tǒng)水量的波動(dòng),其補(bǔ)水水源可以是全廠工業(yè)水、工業(yè)廢水處理回用水,也可以用海水淡化一級(jí)反滲透出水。兩臺(tái)工藝水泵,一臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用,每臺(tái)泵的容量按照不小于兩臺(tái)爐滿負(fù)荷工況下的工藝水最大用水量的100%進(jìn)行配置。三臺(tái)除霧器沖洗水泵,兩臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用,每臺(tái)泵的容量按照不小于一臺(tái)爐滿負(fù)荷工況下的除霧器沖洗水最大用水量的100%進(jìn)行配置?，F(xiàn)在很多電廠脫硫系統(tǒng)設(shè)備冷卻水使用電廠輔助設(shè)備冷卻水,從機(jī)組引風(fēng)機(jī)附近的冷卻水管引接,回水全部返回該輔助設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的回水管。

3結(jié)語(yǔ)

石灰石濕法脫硫具有吸收劑來(lái)源豐富、脫硫效率高、適用于高/中/低硫煤種等優(yōu)點(diǎn),在燃煤發(fā)電廠得到了廣泛應(yīng)用。

大唐國(guó)際雷州發(fā)電有限責(zé)任公司采用一爐一塔的方式布置脫硫系統(tǒng),脫硫出口二氧化硫濃度小于35mm/Nm3,煙囪出口固體顆粒物小于5mm/Nm3。吸收塔漿液循環(huán)泵設(shè)置5臺(tái),在最下層噴淋層配制湍流管柵裝置,達(dá)到降低液氣比、提高脫硫效率的目的。脫硫系統(tǒng)不設(shè)GGH,不設(shè)增壓風(fēng)機(jī),不設(shè)旁路煙道:脫硫劑采用外購(gòu)石灰石的制漿系統(tǒng)。