循环流化床脱硫的技术优势及应用的最新进展

2011-11-20詹威全

中国环保产业 2011年9期

关键词：石渣干法流化床

詹威全

(福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000)

循环流化床脱硫的技术优势及应用的最新进展

詹威全

(福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000)

烟气脱硫是电力行业、钢铁行业、生活垃圾焚烧处理及其他行业烟气净化减排的重点，减排形势日益严峻。循环流化床原理的干法脱硫技术，节能节水，具备多组分污染物协调净化功能。本文介绍了LJ系列循环流化床干法脱硫技术原理、技术优势及其应用的最新进展。

循环流化床;干法脱硫;协同净化;节能节水;多组分污染物

1 前言

我国现正处于工业化、城市化和信息化快速发展的关键时期，同时也带来了巨大的资源环境压力。为此，国家提出的“十一五”规划，把节能减排提升到了前所未有的高度。而即将出台的“十二五”规划，将会对电力行业、钢铁行业、生活垃圾焚烧处理及其他行业的二氧化硫排放进行更加严格的控制[1]。

烟气循环流化床干法脱硫技术，是目前我国技术经济性最优的烟气脱硫技术。国家环保部门早已将烟气循环流化床干法脱硫工艺技术列入《2009年国家鼓励发展的环境保护技术目录》[2]。国内已有企业针对电力、钢铁、垃圾焚烧及工业窑炉等行业烟气的特点，开发出LJ系列循环流化床干法脱硫技术。本文介绍了LJ系列循环流化床干法脱硫技术的原理、技术优势及应用的最新进展。

2 LJ系列循环流化床干法脱硫技术原理及技术优势

2.1 技术原理

LJ系列循环流化床干法脱硫系统主要由流化床多组分净化反应吸收塔、高浓度布袋除尘器、吸收剂及吸附剂供应系统、物料循环系统、工艺水系统、副产物外排系统、电气仪表控制系统等组成。利用脱硫塔下部的文丘里管加速作用[3]，使烟气与吸收剂Ca(OH)2、吸附剂（活性炭等）在塔内形成循环流化床床体，产生很好的传质和传热效果。喷水降温使烟气中的SO2和几乎全部的SO3、HCl、HF等酸性气体被迅速脱除。借助于活性炭等吸附剂巨大的比表面积可有效吸附脱除烟气中的重金属和二英[4]。烟气通过附着在滤袋表面的粉饼层（吸收剂和吸附剂），可增强二英等污染物的吸附脱除，使烟气得到进一步净化。其工艺流程如图1所示。

图1 LJ系列循环流化床干法脱硫系统工艺流程

2.2 技术优势

（1）实现脱酸除尘及多组分污染物协同净化

LJ系列循环流化床干法脱硫技术，通过高比表面积的吸附剂，及在循环流化床反应器和布袋除尘器的协同作用下，实现高效脱酸、除尘及多组分污染物净化。经国家环境分析测试中心检测：LJS烧结烟气干法脱硫及多组分污染物协同净化装置SO2脱除率达到99.1%；SO3、HCl脱除率达到97%；重金属脱除率达到99%。

（2）对于颗粒物，特别是细微颗粒物的控制十分有效

LJ系列循环流化床干法脱硫系统后配置的布袋除尘器具有除尘效率高的特点，除尘效率大于99.9%，特别是对于亚微米级的粉尘有很好的收集效果，除尘器出口烟气含尘浓度低于30mg/m3，甚至能达到10mg/m3，完全能达到《火电厂大气污染物排放标准》（征求意见稿）中对烟尘的新的排放标准。布袋除尘器对粒径小于1μm的粉尘去除率为100%，粒径大于1μm的粉尘去除率在99.95%以上[5]。2010年，国内处理烟气量最大的烧结机全烟气脱硫项目—宝钢集团495m2一号烧结机LJS烧结烟气干法脱硫及多组分污染物协同净化装置顺利投运，布袋除尘器出口烟气粉尘浓度低于10mg/m3。

（3）脱硫系统节能节水效果明显

国家“十一五”863重大科研课题的依托工程——华能邯峰电厂2×660MW机组烟气循环流化床干法脱硫装置两台机组一次性通过168小时的试运行，脱硫效率达到了90%以上，最高可达98%，各项性能指标优于设计值，特别是在水耗、电耗上较传统的湿法分别节约40%和30%，锅炉满负荷运行时脱硫系统的电耗不到8000kW，只占机组发电量的1.2%，锅炉低负荷时可切换至单塔运行，整体节能达到43%。

（4）采用电石渣粉作为干法脱硫吸收剂可实现以废治废

结合电石渣特点[6]，开发出的“湿度整定装置”，用于制备可以用于LJ系列循环流化床干法脱硫工艺的优质电石渣干粉吸收剂，电石渣中的杂质对工艺的运行没有任何影响，而其中的氯还有助于进一步减少耗水量。

采用电石渣粉作为干法脱硫吸收剂，除了可满足当前减排SO2和粉尘等环保要求外，还可实现电石渣固体废弃物的综合利用。特别是对于“煤炭-电力-电石-PVC”的大型煤化工企业，可实现高效烟气治理、节能降耗、以废治废。北元化工自备电厂新建2×135MW机组干法脱硫项目，采用的就是当地电石厂产生的电石渣粉作脱硫吸收剂，实现了化工工业园区大范围的循环经济。

3 LJ系列循环流化床干法脱硫技术应用的最新进展

3.1 燃煤锅炉

燃煤锅炉由于燃烧的煤的品质不同，烟气组分变化比较大，但其烟气都包含粉尘，SO2、SO3、HCl、HF等酸性污染物、重金属（汞等）以及氮氧化物。我国地域煤炭资源和水资源成反比，西部水资源的紧张，成为我国在西部富煤地区建设大型煤电一体化基地的瓶颈。针对煤电行业的这些特点，企业开发了“高度节水LJD燃煤锅炉循环流化床多组分污染物干法脱硫净化工艺”。

天富南热电2×125MW机组脱硫系统是新疆第一个投运的LJD干法脱硫装置，也是新疆第一个成功采用多炉一塔技术的LJD干法脱硫装置。该装置于2009年一次性顺利通过“168小时”连续运行考核，系统脱硫效率在90%以上，粉尘排放低于20mg/m3，水耗低、能耗低。同时该系统具有很强的适应性和可操作性，能够自动跟踪锅炉的负荷变化而自动调整脱硫的运行状态。

3.2 CFB锅炉

CFB锅炉由于自身的特点，可以采用两级脱硫系统，即在采用循环流化床锅炉炉内脱硫的同时，炉后另配烟气脱硫提效装置。为了实现循环经济，中石化广州公司在其2×460t/h循环流化床锅炉炉后烟气脱硫提效上，分别配套了LJD干法脱硫除尘一体化工艺装备，随烟气夹带排出的剩余石灰作为炉后LJD干法脱硫除尘一体化装置的吸收剂，以降低脱硫系统的运行成本。经测试，综合脱硫后出口SO2浓度低于200mg/m3，粉尘排放小于30mg/m3。广石化循环流化床锅炉炉内脱硫+炉后循环流化床脱硫装置联合脱硫的脱硫效率可以高达99%以上。

这一循环流化床锅炉配套的LJD烟气循环流化床干法脱硫除尘一体化装置，为我国西南部燃用高硫煤机组烟气高效脱硫，探索出了一条符合科学发展观和循环经济理念的新路。

3.3 钢铁烧结机

烧结烟气是烧结混合料点火后，在高温烧结成型过程中所产生的废气。其烟气主要特点是[7]：烟气量大、烟气温度较高、含重金属及有机污染物（主要是二英和呋喃）、SO2浓度变化大、SO3的浓度高、含湿量大、露点温度较高及烟气携带粉尘多。针对上述烧结烟气特点，企业开发出“LJS烧结机烟气循环流化床多组分污染物干法脱硫净化工艺”对烧结机烟气进行深度净化处理。

针对大烟气量，LJS烧结机烟气循环流化床多组分污染物干法脱硫净化工艺采用入口为7个文丘里喷嘴的吸收塔，单塔理论上最高可处理高达28×105m3/h的烟气量，同时设置了清洁烟气再循环系统，可以适应烧结低烟气负荷工况。此工艺可有效脱除烟气中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性气体，并通过添加吸附剂，将烟气中的大部分重金属、有机污染物脱除，为了满足日益严格的排放要求，还预留了一定的同时脱除NOx的能力。

梅钢400m2烧结烟气LJS干法脱硫系统配套的是国内首套烧结二英脱除装置（见图2），该装置投运后，可使二英的排放达到0.1ngI-TEQ/m3以下。

图2 梅钢400m2烧结机烟气二英脱除系统（国内首套）

3.4 工业窑炉及垃圾焚烧炉

工业窑炉具有烟气量和烟气温度波动范围大、污染物成分复杂（含有一定的重金属以及二英）、污染物含量高、粉尘成分复杂等特点，具有多组分污染物高脱除效率的LJG工业窑炉烟气干法脱硫工艺及装置，可应用于褐煤干燥炉、玻璃窑、冶金焦化炉、炭黑等工业窑炉烟气的净化处理。该净化系统可先于工业窑炉启动和后于工业窑炉关闭，确保不出现烟气净化盲区。同时该系统预留脱硝添加剂进料装置接口，可实现低温脱硫脱硝除尘一体化，脱硝效率45%～70%，可确保低于600mg/m3的排放要求。

垃圾焚烧烟气中的污染物一般以气态或固态形式存在，烟气温度波动大、酸性气体浓度高、烟气含湿量大、烟气中含有一定的重金属，特别是含有剧毒的二英、呋喃等污染物[8]。针对垃圾焚烧烟气特点，LJF干法脱酸除尘及多组分污染物协同净化工艺技术与装置具有较高的二英脱除效率。