淺談電廠煙氣脫硫裝置的技術(shù)發(fā)展

引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提高,人們對電能的需求量也在日益增多。火力發(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,也就是我們所說的"酸雨"。酸雨對環(huán)境的影響有多方面,對水生生態(tài)系統(tǒng)的危害表現(xiàn)在酸化的水體導(dǎo)致魚類死亡:對陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害表現(xiàn)在酸化土壤導(dǎo)致農(nóng)作物和樹木生長緩慢,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,減少煙氣對大自然環(huán)境的污染。

1常見煙氣脫硫裝置的技術(shù)種類

煙氣脫硫裝置是在燃煤機(jī)組煤粉燃燒后對尾氣進(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。常見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。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。

2.2制漿系統(tǒng)

制漿系統(tǒng)一般為兩臺或兩臺以上機(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,然后通過石灰石漿液泵和管道輸送至吸收塔。合格的石子經(jīng)過稱重皮帶給料機(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,儲存、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),兩臺爐或幾臺爐公用一套脫水系統(tǒng)。現(xiàn)以兩臺爐為例:脫水系統(tǒng)分為一級脫水和二級脫水,一級脫水為旋流器分離,二級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管道輸送到石膏旋流器,經(jīng)過分離后,石膏旋流器的底流進(jìn)入二級脫水,溢流則重新返回到吸收塔。從一級脫水系統(tǒng)來的旋流器底流,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,每臺真空皮帶脫水機(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。儲存石膏用的石膏庫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,也就沒有了擋板門,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,然后加入助凝劑使沉淀顆粒長大進(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。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、兩臺工藝水泵、三臺除霧器沖洗水泵,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,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反滲透出水。兩臺工藝水泵,一臺運(yùn)行,一臺備用,每臺泵的容量按照不小于兩臺爐滿負(fù)荷工況下的工藝水最大用水量的100%進(jìn)行配置。三臺除霧器沖洗水泵,兩臺運(yùn)行,一臺備用,每臺泵的容量按照不小于一臺爐滿負(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

石灰石濕法脫硫具有吸收劑來源豐富、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,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:脫硫劑采用外購石灰石的制漿系統(tǒng)。