循環(huán)流化床的脫硫工藝

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煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝近幾年發(fā)展迅速,是一種適用于燃煤電廠的新干法脫硫工藝。它以循環(huán)流化床為原理，通過物料在反應(yīng)塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和高倍率的外循環(huán)，形成含固量很高的煙氣流化床，從而強(qiáng)化了脫硫吸收劑顆粒之間、煙氣中SO2、SO3、HCl、HF等氣體與脫硫吸收劑間的傳熱傳質(zhì)性能，將運(yùn)行溫度降到露點(diǎn)附近，并延長了固體物料在反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間(達(dá)30～60min)，提高了SO2與脫硫吸收劑間的反應(yīng)效率、吸收劑的利用率和脫硫效率。在鈣硫比為1.1～1.5的情況下，系統(tǒng)脫硫效率可達(dá)90％以上，完全可與石灰石石膏濕法工藝相媲美，是一種性能價(jià)格比較高的干法或半干法煙氣脫硫工藝。1脫硫工藝的發(fā)展與現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代初，為治理煉鋁設(shè)備、垃圾焚燒爐等尾氣排放中的HCl、HF等有害氣體，德國的LLB(LurgiLentjesBischoff)公司研究開發(fā)了專用的煙氣循環(huán)流化床技術(shù)，并得到了廣泛的商業(yè)應(yīng)用。

20世紀(jì)80年代中期，由于環(huán)保法規(guī)和SO2排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，德國動(dòng)力工業(yè)對(duì)煙氣脫硫設(shè)備有了巨大的需求。為此，LLB公司在原來用于煉鋁等尾氣處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了適用于電站鍋爐的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝。

經(jīng)過20多年深入的研究和商用經(jīng)驗(yàn)的積累，以及對(duì)工藝化學(xué)過程和工程實(shí)踐理解的深化，煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)在最近幾年得到了很大的發(fā)展，不僅技術(shù)成熟可靠，而且投資、運(yùn)行費(fèi)用也大為降低，為濕法工藝的50％～70％。

目前，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝已達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的主要有3種工藝流程：

(1)德國LLB公司開發(fā)的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，(CFB)；

(2)德國Wulff公司的回流式煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，(RCFB)；

(3)丹麥F.L.Smith公司研究開發(fā)的氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝，(GSA)［1］。

2工藝系統(tǒng)及流程

無論是LLB公司的CFB工藝、Wulff公司的RCFB工藝，還是F.L.Smith公司的GSA工藝，它們的工作原理基本相似。工藝系統(tǒng)主要由吸收劑制備、吸收塔、物料再循環(huán)、煙氣及除塵器、副產(chǎn)品處置和儀表控制6個(gè)系統(tǒng)組成［2、3］。

2.1CFB工藝

CFB的工藝流程見圖1，其主要特點(diǎn)是：(1)吸收劑以干態(tài)的消石灰粉從反應(yīng)塔上游的入口煙道噴入，屬干法脫硫工藝；(2)采用獨(dú)立的煙氣增濕系統(tǒng)，亦即增濕水量僅與反應(yīng)塔出口的煙氣溫度有關(guān)，而與煙氣中的SO2濃度、吸收劑的噴入量等無關(guān)；(3)采用部分凈化煙氣再循環(huán)的方式來提高系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行可靠性和反應(yīng)塔床料的穩(wěn)定性；(4)采用機(jī)械式預(yù)除塵器。

圖1典型的CFB脫硫工藝流程

2.2RCFB工藝

RCFB的工藝流程見圖2。與CFB工藝相比，RCFB工藝主要在反應(yīng)塔的流場(chǎng)設(shè)計(jì)和塔頂結(jié)構(gòu)上作了較大的改進(jìn)，其主要特點(diǎn)是：(1)反應(yīng)塔內(nèi)增加了擾流板和塔頂物料回流裝置，強(qiáng)化了內(nèi)循環(huán)，取消了預(yù)除塵器；(2)吸收劑以干態(tài)的消石灰粉或石灰漿液從反應(yīng)塔底部噴入，屬干法或半干法脫硫工藝；(3)反應(yīng)塔擴(kuò)散段上安裝了若干個(gè)回流式壓力水噴嘴，使吸收劑顆粒與水霧接觸更均勻更充分；(4)煙氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間長(4s以上)。

1—鍋爐；2—鍋爐除塵器；3—消石灰倉；4—反應(yīng)塔；5—石灰漿槽；6—增濕水箱；7—脫硫除塵器；8—中間灰倉；9—集灰?guī)欤?0—煙囪

圖2典型的RCFB脫硫工藝流程

2.3GSA工藝

GSA工藝的工藝流程見圖3。其主要特點(diǎn)是：(1)吸收劑以石灰漿液的形式從反應(yīng)塔底部的中心噴入，屬半干法脫硫工藝；(2)采用高位布置的旋風(fēng)分離器作為預(yù)除塵器；(3)可在較低的趨近絕熱飽和溫度(ΔT=3～6℃)下運(yùn)行。

圖3典型的GSA脫硫工藝流程

3應(yīng)用業(yè)績

自1987年德國LLB公司的CFB工藝在電站鍋爐投入商業(yè)運(yùn)行以來，經(jīng)過多年的研究和商用經(jīng)驗(yàn)的積累，LLB、WULFF和F.L.Smith(FLS)3個(gè)公司的各種煙氣循環(huán)硫化床脫硫工藝在最近幾年得到了很大發(fā)展，應(yīng)用業(yè)績大大增加。

據(jù)統(tǒng)計(jì)：到2000年底，已建成投用的有50多套，其中LLB公司的CFB共24套、Wulff公司的RCFB共16套、FLS公司的GSA共10多套。在50MW至300MW燃煤或燃油機(jī)組中，采用此種工藝的約有21套。應(yīng)用于煙氣量大于30萬Nm3/h最多的是LLB公司共15套，其次是Wulff公司共2套，F(xiàn)LS計(jì)1套。應(yīng)用機(jī)組容量最大的是Wulff公司，即2000年初投入試運(yùn)行的300MW燃油機(jī)組，其單塔最大處理煙氣量為95萬Nm3/h［5］。

4系統(tǒng)布置

在場(chǎng)地緊缺的現(xiàn)有機(jī)組和新建機(jī)組建設(shè)脫硫工程時(shí)，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝是可供選用的、有效的脫硫方案之一。其主要原因是該工藝結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備布置緊湊、且可利用現(xiàn)有的設(shè)備如煙囪、除塵器等，占用場(chǎng)地僅為濕法工藝的30%～40%。

采用煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的脫硫系統(tǒng)在電廠的布置方式主要有5種：

(1)反應(yīng)塔布置在鍋爐和鍋爐/脫硫除塵器之間(指捕集鍋爐原煙氣中的煙塵，同時(shí)又捕集脫硫副產(chǎn)物)。采用這種方式時(shí)，必須新建鍋爐引風(fēng)機(jī)或改造現(xiàn)有的鍋爐引風(fēng)機(jī)。

(2)反應(yīng)塔布置在電廠原有的鍋爐除塵器的上游，在鍋爐和原有鍋爐除塵器之間。原有鍋爐除塵器在必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行改造，并新建鍋爐引風(fēng)機(jī)或改造現(xiàn)有的鍋爐引風(fēng)機(jī)。

(3)反應(yīng)塔布置在鍋爐除塵器(指捕集鍋爐原煙氣中煙塵的除塵器)和新建的脫硫除塵器之間，并在反應(yīng)塔前增加脫硫風(fēng)機(jī)；

(4)反應(yīng)塔和新建的脫硫除塵器(指捕集脫硫副產(chǎn)物專用的除塵器)均布置在煙囪之后，并在新建的脫硫除塵器后增加脫硫風(fēng)機(jī)。

(5)反應(yīng)塔和新建的脫硫除塵器均布置在鍋爐房的頂部，并在新建的脫硫除塵器后增加脫硫風(fēng)機(jī)［4、5］。

5技術(shù)評(píng)價(jià)

5.1技術(shù)特點(diǎn)

(1)脫硫效率高：在鈣硫比為1.1～1.5時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%以上，是目前各種干法、半干法煙氣脫硫工藝中最高的，可與濕法工藝相媲美；

(2)工程投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和脫硫成本較低，為濕法工藝的50%～70%。

(3)工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，為濕法工藝的40%～50%，且轉(zhuǎn)動(dòng)部件少，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護(hù)和檢修費(fèi)用；

(4)占地面積小，為濕法工藝的30%～40%，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機(jī)組的改造和場(chǎng)地緊缺的新建機(jī)組。

(5)能源消耗低，如電耗、水耗等，為濕法工藝的30%～50%。

(6)能有效脫除SO3、氯化物和氟化物等有害氣體，其脫除效率遠(yuǎn)高于濕法工藝，達(dá)90%～99%，因而對(duì)反應(yīng)塔及其下游的煙道、煙囪等設(shè)備的腐蝕性較小，可不采用煙氣再熱器，對(duì)現(xiàn)有的煙囪可不進(jìn)行防腐處理，直接使用干煙囪排放脫硫煙氣。

(7)對(duì)鍋爐負(fù)荷變化的適用性強(qiáng)，負(fù)荷跟蹤特性好，啟停方便，可在30％負(fù)荷時(shí)投用，對(duì)基本負(fù)荷和調(diào)峰機(jī)組均有很好的適用性。

(8)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性強(qiáng)，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且應(yīng)用于中低硫煤時(shí)(＜2%)，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于濕法工藝。

(9)無脫硫廢水排放，且脫硫副產(chǎn)品呈干態(tài)，不會(huì)造成二次污染，對(duì)綜合利用和處置堆放有利。

(10)脫硫后煙塵既可用靜電除塵器，也可用布袋除塵器捕集。

(11)已有10多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，工藝已成熟、可靠，且最大配套機(jī)組容量已達(dá)300MW。

(12)在脫硫吸收劑中加入少量的鐵基催化劑，可脫除60%～90%氮氧化物，具有脫硫脫氮一體化的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5.2存在的缺點(diǎn)和有待解決的問題

(1)采用高品位的石灰作為吸收劑。由于發(fā)達(dá)國家石灰工業(yè)發(fā)達(dá)，易得到高質(zhì)量的商品石灰，因此以石灰作為吸收劑不會(huì)有任何供應(yīng)上的問題。但我國石灰的供應(yīng)尚存在品位低、質(zhì)量不穩(wěn)定、供應(yīng)量不足、供應(yīng)源分布不均、價(jià)格過高等缺陷。

另外，石灰對(duì)人體有一定的危害，因此采用石灰作為吸收劑必須保證系統(tǒng)有良好的密封性和安全措施，否則會(huì)給電廠的安全文明生產(chǎn)和工業(yè)衛(wèi)生達(dá)標(biāo)帶來困難。

(2)脫硫副產(chǎn)品的綜合利用。本工藝的脫硫副產(chǎn)品中含有一定量的亞硫酸鈣。亞硫酸鈣的化學(xué)性能不穩(wěn)定，在自然環(huán)境下會(huì)逐漸氧化為硫酸鈣，同時(shí)體積會(huì)增大，將有可能影響原粉煤灰的綜合利用。如要保持原粉煤灰的綜合利用，則脫硫系統(tǒng)必須布置在鍋爐除塵器之后，且必須增設(shè)用于捕集脫硫副產(chǎn)品的脫硫除塵器。

目前，國內(nèi)外對(duì)脫硫副產(chǎn)品的綜合利用已積累了不少經(jīng)驗(yàn)，新的利用途徑也正在開發(fā)之中。

(3)系統(tǒng)的壓力降較大(1500～2500Pa)。一般現(xiàn)有電廠引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量難以克服如此大的壓降，需要增加新的脫硫風(fēng)機(jī)。高的壓力損失還將使得運(yùn)行費(fèi)用有所增加。

(4)反應(yīng)塔的壓力降波動(dòng)較大。由于反應(yīng)塔內(nèi)大量物料不斷地湍動(dòng)，因此反應(yīng)塔的壓力降有較大波動(dòng)，對(duì)鍋爐爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定性有一定影響。如將脫硫增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在脫硫系統(tǒng)上游，可適當(dāng)減小影響［2、3］。

6經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

以新建100MW燃煤機(jī)組、脫硫設(shè)備全部考慮進(jìn)口為基礎(chǔ)，對(duì)CFB、RCFB和GSA3種煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝與石灰石石膏濕法拋棄工藝的經(jīng)濟(jì)比較見表1。

表14種脫硫工藝經(jīng)濟(jì)比較的基本參數(shù)

項(xiàng)目CFBRCFBGSA濕法拋棄

機(jī)組容量/MW100100100100

處理煙氣量萬/Nm3·h-145454545

燃煤硫分/%3333

鈣硫比≤1.30≤1.30≤1.20≤1.05

脫硫效率/%90909090

反應(yīng)塔出口溫度/℃70～7570～757070～75

循環(huán)灰量/kg·Nm-3111/

電耗/(kW·h)·h-14804505401550

水耗/t·h-120202945

吸收劑消耗/kg·h-13452345231864696

設(shè)計(jì)壽命/a20202020

年運(yùn)行時(shí)間/h6500650065006500

表2列出4種脫硫工藝的5個(gè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，即工程總投資、單位容量投資、年運(yùn)行成本、壽命期內(nèi)脫除SO2的成本和因脫硫增加電價(jià)的具體數(shù)值。由表2可見，在機(jī)組容量、燃煤狀況、脫硫效率等技術(shù)參數(shù)基本相同的情況下，3種煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的經(jīng)濟(jì)性基本相同，且均優(yōu)于石灰石石膏濕法拋棄工藝［5］。

表24種脫硫工藝的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及比較

項(xiàng)目CFBWCFBGSA濕法拋棄

工程總投資/萬元3500340038005802

單位容量投資/元·(kWh)-1350340380580.2

年運(yùn)行費(fèi)用/萬元1079103910981766

壽命期內(nèi)脫除SO2的成本/元·t-1714.9688.4727.51170.1

脫硫增加電價(jià)/元·(kWh)-10.00830.00800.00850.0140

工程總投資或單位容量投資0.6030.5860.6551

脫除SO2的成本或脫硫增加電價(jià)0.6110.5880.6221

由表2可見，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的工程投資和脫除SO2的成本均為濕法拋棄工藝的60%～70%。幾種脫硫工藝所用脫硫吸收劑見表3。

表3幾種脫硫工藝所用脫硫吸收劑比較及吸收劑噴入形態(tài)

脫硫吸收劑

工藝吸收劑噴入形態(tài)比較

CFBCaO干消化有效CaO>85%，T60(30min，以干消化后的

石灰粉Ca(OH)2粉噴入反應(yīng)塔入口煙道。

RCFBCaO干消化有效CaO>85%，T60(30min，以干消化后

石灰粉的Ca(OH)2粉噴入反應(yīng)塔。

GSACaO石灰有效CaO為90%，3min內(nèi)溫升大于40℃，

漿液以濕消化后的石灰漿液噴入反應(yīng)塔。

濕法CaCO3石灰純度(90%，顆粒細(xì)度為小于61μm95%

拋棄石漿液通過。

7在我國的應(yīng)用前景

根據(jù)我國脫硫?qū)＜覍?duì)煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)發(fā)展的跟蹤研究，認(rèn)為它是一種較適合我國國情的脫硫工藝。其脫硫效率高、投資低、占地面積小的特點(diǎn)，使它既適用于新建機(jī)組的脫硫工程，更適用于現(xiàn)有機(jī)組的脫硫改造工程；既適用于燃用高硫煤的機(jī)組，更適用于我國大量的燃用中低硫煤的機(jī)組；既適用于中小型燃煤機(jī)組，也適用于大容量燃煤機(jī)組；而且在脫除SO2的同時(shí)，通過添加一定的催化劑，還能脫除氮氧化物。是值得并廣泛推廣應(yīng)用的脫硫工藝之一。

目前，我國云南小龍?zhí)栋l(fā)電廠引進(jìn)FLS公司的GSA工藝已在1臺(tái)100MW燃煤機(jī)組上投入運(yùn)行，WULFF公司的RCFB工藝也在廣州恒運(yùn)集團(tuán)公司的1臺(tái)200MW機(jī)組上開始建設(shè)，LLB公司正與有關(guān)公司商談，擬在1臺(tái)300MW的燃煤機(jī)組上建設(shè)CFB脫硫工藝?？梢灶A(yù)見：隨著我國脫硫市場(chǎng)的拓展，今后幾年內(nèi)，將有更多的電廠在100～300MW的現(xiàn)有機(jī)組或新建機(jī)組上建設(shè)脫硫工程，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝是具有強(qiáng)大競(jìng)爭力的脫硫工藝之一，因而具有廣闊的應(yīng)用前景.

煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝近幾年發(fā)展迅速,是一種適用于燃煤電廠的新干法脫硫工藝。它以循環(huán)流化床為原理，通過物料在反應(yīng)塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和高倍率的外循環(huán)，形成含固量很高的煙氣流化床，從而強(qiáng)化了脫硫吸收劑顆粒之間、煙氣中SO2、SO3、HCl、HF等氣體與脫硫吸收劑間的傳熱傳質(zhì)性能，將運(yùn)行溫度降到露點(diǎn)附近，并延長了固體物料在反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間(達(dá)30～60min)，提高了SO2與脫硫吸收劑間的反應(yīng)效率、吸收劑的利用率和脫硫效率。在鈣硫比為1.1～1.5的情況下，系統(tǒng)脫硫效率可達(dá)90％以上，完全可與石灰石石膏濕法工藝相媲美，是一種性能價(jià)格比較高的干法或半干法煙氣脫硫工藝。

1脫硫工藝的發(fā)展與現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代初，為治理煉鋁設(shè)備、垃圾焚燒爐等尾氣排放中的HCl、HF等有害氣體，德國的LLB(LurgiLentjesBischoff)公司研究開發(fā)了專用的煙氣循環(huán)流化床技術(shù)，并得到了廣泛的商業(yè)應(yīng)用。

20世紀(jì)80年代中期，由于環(huán)保法規(guī)和SO2排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，德國動(dòng)力工業(yè)對(duì)煙氣脫硫設(shè)備有了巨大的需求。為此，LLB公司在原來用于煉鋁等尾氣處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了適用于電站鍋爐的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝。

經(jīng)過20多年深入的研究和商用經(jīng)驗(yàn)的積累，以及對(duì)工藝化學(xué)過程和工程實(shí)踐理解的深化，煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)在最近幾年得到了很大的發(fā)展，不僅技術(shù)成熟可靠，而且投資、運(yùn)行費(fèi)用也大為降低，為濕法工藝的50％～70％。

目前，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝已達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的主要有3種工藝流程：

(1)德國LLB公司開發(fā)的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，(CFB)；

(2)德國Wulff公司的回流式煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，(RCFB)；

(3)丹麥F.L.Smith公司研究開發(fā)的氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝，(GSA)［1］。

2工藝系統(tǒng)及流程

無論是LLB公司的CFB工藝、Wulff公司的RCFB工藝，還是F.L.Smith公司的GSA工藝，它們的工作原理基本相似。工藝系統(tǒng)主要由吸收劑制備、吸收塔、物料再循環(huán)、煙氣及除塵器、副產(chǎn)品處置和儀表控制6個(gè)系統(tǒng)組成［2、3］。

2.1CFB工藝

CFB的工藝流程見圖1，其主要特點(diǎn)是：(1)吸收劑以干態(tài)的消石灰粉從反應(yīng)塔上游的入口煙道噴入，屬干法脫硫工藝；(2)采用獨(dú)立的煙氣增濕系統(tǒng)，亦即增濕水量僅與反應(yīng)塔出口的煙氣溫度有關(guān)，而與煙氣中的SO2濃度、吸收劑的噴入量等無關(guān)；(3)采用部分凈化煙氣再循環(huán)的方式來提高系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行可靠性和反應(yīng)塔床料的穩(wěn)定性；(4)采用機(jī)械式預(yù)除塵器。

圖1典型的CFB脫硫工藝流程

2.2RCFB工藝

RCFB的工藝流程見圖2。與CFB工藝相比，RCFB工藝主要在反應(yīng)塔的流場(chǎng)設(shè)計(jì)和塔頂結(jié)構(gòu)上作了較大的改進(jìn)，其主要特點(diǎn)是：(1)反應(yīng)塔內(nèi)增加了擾流板和塔頂物料回流裝置，強(qiáng)化了內(nèi)循環(huán)，取消了預(yù)除塵器；(2)吸收劑以干態(tài)的消石灰粉或石灰漿液從反應(yīng)塔底部噴入，屬干法或半干法脫硫工藝；(3)反應(yīng)塔擴(kuò)散段上安裝了若干個(gè)回流式壓力水噴嘴，使吸收劑顆粒與水霧接觸更均勻更充分；(4)煙氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間長(4s以上)。

1—鍋爐；2—鍋爐除塵器；3—消石灰倉；4—反應(yīng)塔；5—石灰漿槽；6—增濕水箱；7—脫硫除塵器；8—中間灰倉；9—集灰?guī)欤?0—煙囪

圖2典型的RCFB脫硫工藝流程

2.3GSA工藝

GSA工藝的工藝流程見圖3。其主要特點(diǎn)是：(1)吸收劑以石灰漿液的形式從反應(yīng)塔底部的中心噴入，屬半干法脫硫工藝；(2)采用高位布置的旋風(fēng)分離器作為預(yù)除塵器；(3)可在較低的趨近絕熱飽和溫度(ΔT=3～6℃)下運(yùn)行。

圖3典型的GSA脫硫工藝流程

3應(yīng)用業(yè)績

自1987年德國LLB公司的CFB工藝在電站鍋爐投入商業(yè)運(yùn)行以來，經(jīng)過多年的研究和商用經(jīng)驗(yàn)的積累，LLB、WULFF和F.L.Smith(FLS)3個(gè)公司的各種煙氣循環(huán)硫化床脫硫工藝在最近幾年得到了很大發(fā)展，應(yīng)用業(yè)績大大增加。

據(jù)統(tǒng)計(jì)：到2000年底，已建成投用的有50多套，其中LLB公司的CFB共24套、Wulff公司的RCFB共16套、FLS公司的GSA共10多套。在50MW至300MW燃煤或燃油機(jī)組中，采用此種工藝的約有21套。應(yīng)用于煙氣量大于30萬Nm3/h最多的是LLB公司共15套，其次是Wulff公司共2套，F(xiàn)LS計(jì)1套。應(yīng)用機(jī)組容量最大的是Wulff公司，即2000年初投入試運(yùn)行的300MW燃油機(jī)組，其單塔最大處理煙氣量為95萬Nm3/h［5］。

4系統(tǒng)布置

在場(chǎng)地緊缺的現(xiàn)有機(jī)組和新建機(jī)組建設(shè)脫硫工程時(shí)，煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝是可供選用的、有效的脫硫方案之一。其主要原因是該工藝結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備布置緊湊、且可利用現(xiàn)有的設(shè)備如煙囪、除塵器等，占用場(chǎng)地僅為濕法工藝的30%～40%。

采用煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的脫硫系統(tǒng)在電廠的布置方式主要有5種：

(1)反應(yīng)塔布置在鍋爐和鍋爐/脫硫除塵器之間(指捕集鍋爐原煙氣中的煙塵，同時(shí)又捕集脫硫副產(chǎn)物)。采用這種方式時(shí)，必須新建鍋爐引風(fēng)機(jī)或改造現(xiàn)有的鍋爐引風(fēng)機(jī)。

(2)反應(yīng)塔布置在電廠原有的鍋爐除塵器的上游，在鍋爐和原有鍋爐除塵器之間。原有鍋爐除塵器在必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行改造，并新建鍋爐引風(fēng)機(jī)或改造現(xiàn)有的鍋爐引風(fēng)機(jī)。

(3)反應(yīng)塔布置在鍋爐除塵器(指捕集鍋爐原煙氣中煙塵的除塵器)和新建的脫硫除塵器之間，并在反應(yīng)塔前增加脫硫風(fēng)機(jī)；

(4)反應(yīng)塔和新建的脫硫除塵器(指捕集脫硫副產(chǎn)物專用的除塵器)均布置在煙囪之后，并在新建的脫硫除塵器后增加脫硫風(fēng)機(jī)。

(5)反應(yīng)塔和新建的脫硫除塵器均布置在鍋爐房的頂部，并在新建的脫硫除塵器后增加脫硫風(fēng)機(jī)［4、5］。

5技術(shù)評(píng)價(jià)

5.1技術(shù)特點(diǎn)

(1)脫硫效率高：在鈣硫比為1.1～1.5時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%以上，是目前各種干法、半干法煙氣脫硫工藝中最高的，可與濕法工藝相媲美；

(2)工程投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和脫硫成本較低，為濕法工藝的50%～70%。

(3)工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，為濕法工藝的40%～50%，且轉(zhuǎn)動(dòng)部件少，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護(hù)和檢修費(fèi)用；

(4)占地面積小，為濕法工藝的30%～40%，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機(jī)組的改造和場(chǎng)地緊缺的新建機(jī)組。

(5)能源消耗低，如電耗、水耗等，為濕法工藝的30%～50%。

(6)能有效脫除SO3、氯化物和氟化物等有害氣體，其脫除效率遠(yuǎn)高于濕法工藝，達(dá)90%～99%，因而對(duì)反應(yīng)塔及其下游的煙道、煙囪等設(shè)備的腐蝕性較小，可不采用煙氣再熱器，對(duì)現(xiàn)有的煙囪可不進(jìn)行防腐處理，直接使用干煙囪排放脫硫煙氣。

(7)對(duì)鍋爐負(fù)荷變化的適用性強(qiáng)，負(fù)荷跟蹤特性好，啟停方便，可在30％負(fù)荷時(shí)投用，對(duì)基本負(fù)荷和調(diào)峰機(jī)組均有很好的適用性。

(8)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性強(qiáng)，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且應(yīng)用于中低硫煤時(shí)(＜2%)，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于濕法工藝。

(9)無脫硫廢水排放，且脫硫副產(chǎn)品呈干態(tài)，不會(huì)造成二次污染，對(duì)綜合利用和處置堆放有利。

(10)脫硫后煙塵既可用靜電除塵器，也可用布袋除塵器捕集。

(11)已有10多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，工藝已成熟、可靠，且最大配套機(jī)組容量已達(dá)300MW。

(12)在脫硫吸收劑中加入少量的鐵基催化劑，可脫除60%～90%氮氧化物，具有脫硫脫氮一體化的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5.2存在的缺點(diǎn)和有待解決的問題

(1)采用高品位的石灰作為吸收劑。由于發(fā)達(dá)國家石灰工業(yè)發(fā)達(dá)，易得到高質(zhì)量的商品石灰，因此以石灰作為吸收劑不會(huì)有任何供應(yīng)上的問題。但我國石灰的供應(yīng)尚存在品位低、質(zhì)量不穩(wěn)定、供應(yīng)量不足、供應(yīng)源分布不均、價(jià)格過高等缺陷。

另外，石灰對(duì)人體有一定的危害，因此采用石灰作為吸收劑必須保證系統(tǒng)有良好的密封性和安全措施，否則會(huì)給電廠的安全文明生產(chǎn)和工業(yè)衛(wèi)生達(dá)標(biāo)帶來困難。

(2)脫硫副產(chǎn)品的綜合利用。本工藝的脫硫副產(chǎn)品中含有一定量的亞硫酸鈣。亞硫酸鈣的化學(xué)性能不穩(wěn)定，在自然環(huán)境下會(huì)逐漸氧化為硫酸鈣，同時(shí)體積會(huì)增大，將有可能影響原粉煤灰的綜合利用。如要保持原粉煤灰的綜合利用，則脫硫系統(tǒng)必須布置在鍋爐除塵器之后，且必須增設(shè)用于捕集脫硫副產(chǎn)品的脫硫除塵器。

目前，國內(nèi)外對(duì)脫硫副產(chǎn)品的綜合利用已積累了不少經(jīng)驗(yàn)，新的利用途徑也正在開發(fā)之中。

(3)系統(tǒng)的壓力降較大(1500～2500Pa)。一般現(xiàn)有電廠引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量難以克服如此大的壓降，需要增加新的脫硫風(fēng)機(jī)。高的壓力損失還將使得運(yùn)行費(fèi)用有所增加。

(4)反應(yīng)塔的壓力降波動(dòng)較大。由于反應(yīng)塔內(nèi)大量物料不斷地湍動(dòng)，因此反應(yīng)塔的壓力降有較大波動(dòng)，對(duì)鍋爐爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定性有一定影響。如將脫硫增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在脫硫系統(tǒng)上游，可適當(dāng)減小影響［2、3］。

6經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

以新建100MW燃煤機(jī)組、脫硫設(shè)備全部考慮進(jìn)口為基礎(chǔ)，對(duì)CFB、RCFB和GSA3種煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝與石灰石石膏濕法拋棄工藝的經(jīng)濟(jì)比較見表1。

表14種脫硫工藝經(jīng)濟(jì)比較的基本參數(shù)

項(xiàng)目CFBRCFBGSA濕法拋棄

機(jī)組容量/MW100100100100

處理煙氣量萬/Nm3·h-145454545

燃煤硫分/%3333

鈣硫比≤1.30≤1.30≤1.20≤1.05

脫硫效率/%90909090

反應(yīng)塔出口溫度/℃70～7570～757070～75

循環(huán)灰量/kg·Nm-3111/

電耗/(kW·h)·h-14804505401550

水耗/t·h-120202945

吸收劑消耗/kg·h-13452345231864696

設(shè)計(jì)壽命/a20202020

年運(yùn)行時(shí)間/h6500650065006500

表2列出4種脫硫工藝的5個(gè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，即工程總投資、單位容量投資、年運(yùn)行成本、壽命期內(nèi)脫除SO2的成本和因脫硫增加電價(jià)的具體數(shù)值。由表2可見，在機(jī)組容量、燃煤狀況、脫硫效率等技術(shù)參數(shù)基本相同的情況下，3種煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的經(jīng)濟(jì)性基本相同，且均優(yōu)于石灰石石膏濕法拋棄工藝［5］。

表24種脫硫工藝的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及比較

項(xiàng)目CFBWCFB