1．實施背景

1.1根據(jù)環(huán)保部發(fā)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(xiàn)有火電鍋爐的煙塵、SO2排放標準執(zhí)行30mg/Nm3、200mg/Nm3限額。發(fā)電廠現(xiàn)九臺組鍋爐的煙塵、SO2處理設(shè)施已不能滿足新標準的要求?；谘h(huán)流化床鍋爐現(xiàn)有脫硫除塵設(shè)備性能特點和鍋爐尾部煙氣脫硫除塵技術(shù)工藝，發(fā)電廠選擇了RCFB循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝，現(xiàn)就該脫硫除塵工藝、技術(shù)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(shù)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(zhì)；燃燒中即在循環(huán)流化床鍋爐中采用爐內(nèi)噴鈣脫硫的技術(shù)；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(yè)應(yīng)用所占比例約85%，氨法約占10%，RCFB循環(huán)流化床半干法及其它約5%。

2、常規(guī)脫硫工藝技術(shù)

2.1.石灰石/石灰─石膏(濕法)脫硫技術(shù)

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(jīng)破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。當(dāng)采用石灰為吸收劑時，石灰粉經(jīng)消化處理后加水?dāng)嚢柚瞥晌諠{。在吸收塔內(nèi)，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(xué)反應(yīng)而被脫除， 終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細小液滴，經(jīng)加熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿的循環(huán)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(xué)反應(yīng)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(shù) 為成熟、應(yīng)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(xiàn)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(shù)

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(zhuǎn)化為硫酸銨化肥的濕法煙氣脫硫工藝。鍋爐煙氣經(jīng)煙氣換熱器冷卻進入預(yù)洗滌器洗滌，除去HCl和HF，經(jīng)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(jīng)洗滌塔頂部的除霧器除去霧滴，并經(jīng)煙氣換熱器加熱后經(jīng)煙囪排放。洗滌工藝中產(chǎn)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(yīng)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(jié)晶、分離、干燥得到硫酸銨化肥，1噸液氨副產(chǎn)3.8噸硫銨

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

（1） 反應(yīng)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(yīng)，而液氨價格昂貴，煙囪防腐要求高。

2.3. 循環(huán)流化床半干法脫硫技術(shù)

2.3.1半干法脫硫工藝是以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，以干態(tài)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(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。通過吸收劑的多次再循環(huán)，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(jīng)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(jīng)過再循環(huán)系統(tǒng)大部分返回到吸收塔，由于大部分的顆粒都被循環(huán)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(xué)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(fā)生反應(yīng)。在回流式煙氣循環(huán)流化床內(nèi)，Ca(OH)2粉末、煙氣及噴入的水分，在流化狀態(tài)下充分混合，并通過Ca(OH)2粉末的多次再循環(huán)，從而實現(xiàn)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(yīng)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(shù)的選擇分析

3.1半干法脫硫法的技術(shù)優(yōu)勢

發(fā)電廠現(xiàn)役九臺鍋爐煙塵、SO2處理設(shè)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(dāng)時設(shè)計的煙塵排放濃度限額為500 mg/m3，執(zhí)行現(xiàn)標準尚難以達標排放。根據(jù)江蘇省人民政府《省政府關(guān)于江蘇省20 主要污染物總量減排計劃的批復(fù)》（蘇政復(fù)[2012]37號）、江蘇省大氣污染防治聯(lián)席會議辦公室《關(guān)于征求〈江蘇省20 度工業(yè)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(wù)。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(chǎn)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(yōu)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(shù)，靜電除塵器必須改造，現(xiàn)有的場地條件無法通過增加電除塵器的電場數(shù)即增加除塵器的收塵面積提高除塵效率，只有將現(xiàn)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(shè)施得不到利用，改造工作量很大，且應(yīng)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(chǔ)上，對核心部件進行全面更換，改造為全新的前級電除塵區(qū)＋后級布袋區(qū)的電袋整體復(fù)合結(jié)構(gòu)。同時也考慮原有設(shè)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(jié)構(gòu)，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(tǒng)、出口喇叭拆除，改為布袋除塵區(qū)和清灰系統(tǒng)，在進口煙道增加預(yù)涂灰裝置，在進口喇叭到除塵器頂部出風(fēng)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(qū)供電有保障。半干法脫硫法改造工期相對系統(tǒng) 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(yōu)勢

在RCFB工藝中，從鍋爐的空氣預(yù)熱器出來的煙氣溫度一般為150℃左右，通過預(yù)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(jīng)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(shè)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(yīng)，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(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，部分隨煙氣從吸收塔上部側(cè)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(huán)系統(tǒng)，返回吸收塔繼續(xù)參加反應(yīng)，如此循環(huán)達100～150次，少部分脫硫渣則經(jīng)過一個中間倉，經(jīng)灰渣處理系統(tǒng)輸入到渣倉。 后的煙氣經(jīng)除塵器通過引風(fēng)機排入煙囪。由于脫硫過程中，煙氣中的大量含硫物質(zhì)（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(tǒng)配置

發(fā)電廠9臺鍋爐均為循環(huán)流化床鍋爐，已采用爐內(nèi)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(tǒng)(RCFB法)，脫硫效率不小于80%，即可滿足新環(huán)保標準的要求。

3.4.1考慮機組運行特性和廠區(qū)場地布置的限制，工藝布置上2×60MW機組兩爐一塔設(shè)計，2×135MW機組一爐一塔設(shè)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(jīng)引風(fēng)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(fēng)機由煙囪排放至大氣。

3.4.2每套脫硫系統(tǒng)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(tǒng)、脫硫塔工藝水系統(tǒng)，物料輸送系統(tǒng)、流化空氣系統(tǒng)等。每套脫硫系統(tǒng)設(shè)有生石灰倉、消石灰倉各一座，均為混凝土結(jié)構(gòu)。

3.4.3脫硫吸收劑的供應(yīng)

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

4.保證半干法脫硫除塵裝置效率穩(wěn)定的措施

4.1要保證脫硫裝置達到脫硫效率穩(wěn)定在95%以上，一先在工藝設(shè)計上要滿足三個關(guān)鍵條件：4.1.1確?；瘜W(xué)反應(yīng)是充分的離子型反應(yīng)：離子型反應(yīng)的根本是水膜的存在，也就是水膜持續(xù)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(xù)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(qū)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(xué)反應(yīng)動力；

4.1.3.要有穩(wěn)定的流化床床層多線程協(xié)同控制，保證流化床床層波動小于±50Pa范圍內(nèi)，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(fā)，保證脫硫工作溫度在更接近露點區(qū)域穩(wěn)定工作。4.2充分利用清潔煙氣再循環(huán)技術(shù)

通過清潔煙氣再循環(huán)技術(shù)進行補充煙氣穩(wěn)定流化床，脫硫系統(tǒng)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(tǒng)良好的負荷適應(yīng)性。4.3運用好聯(lián)鎖保護技術(shù)

掌握聯(lián)鎖保護的技術(shù)關(guān)鍵，實現(xiàn)物料床層的自平衡自動化和清潔煙氣再循環(huán)快速反應(yīng)自動化，可以保證系統(tǒng)不會發(fā)生蹋床。同時配合各種聯(lián)鎖，杜絕人為誤操作引起蹋床。

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