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论单塔多区技术促燃煤电厂脱硫技术颠覆性变革

北极星环保网来源:中国电力报 邹春蕾2016/12/15 9:01:26我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:燃煤电厂 脱硫技术 湿法脱硫

北极星环保网讯:燃煤电厂超洁净排放大潮来临,人们将更多的注意力放到了除尘领域的技术升级,而本期本报将目光聚焦到了脱硫领域的最新动向。

超洁净排放目标确立后,很多人并未意识到,脱硫面对的挑战是双倍的——既要保证自身二氧化硫的排放是“超洁净”的,还要做前端除尘装备的“盟友”,助烟尘过路后也是“超洁净的”。

作为行业领头羊,在行业摸爬滚打40余年的福建龙净环保股份有限公司(以下简称“龙净”),深切感受到了一个趋势,环保标准已经经历了“三级跳”,而且这种跳跃并不会就此停止。环保指标越高,对协同控制技术的需求就越迫切。因此,煤电脱硫技术也应沿着“协同、节约、安全”的方向发展。

1“节能减排”而非“耗能减排”

11月12日,中美双方就减排工作翻开了历史性的一页。双方当日在北京发布《中美气候变化联合声明》,中国首次正式提出2030年前停止增加二氧化碳排放,等于承诺二氧化碳排放峰值点。

“中美碳排放协议将进一步推动煤炭消费比重降低,电厂大气治理要求也将再次提高。”专家分析称。

其实,仅在60天之前,国家发展改革委、环保部和能源局就联合印发了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》,明确要求新建和在役燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到或接近达到燃气轮机机组排放限值。在这份2093文中,对燃煤电厂的二氧化硫排放目标定在了35毫克标立方。

相比《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011》中二氧化硫排放浓度50毫克标立方的要求,新目标从数字上看只下降了15毫克标立方,但却意味着脱硫效率将迈入99%以上的区间。

“为实现99%甚至更高的脱硫效率,常规的石灰石-石膏湿法脱硫工艺需要革新。”上海龙净总经理陈泽民如此表示。

革新,意味着必须有破有立,而这也是最考验智慧的。

记者了解到,一方面,早年间由于我国对脱硫的要求并不太高,电厂采用的湿法脱硫工艺普遍存在脱硫效率不高、石膏氧化困难、塔内结垢严重以及系统难以稳定运行等一系列问题。另一方面,面对超洁净排放目标,业内通常采用的是串联塔或者“塔+塔外反应罐”的准串联塔等技术路线,系统复杂、占地大、投资高、能耗大。

这种依靠设备叠加、增加系统能耗来实现减排目标的技术手法显然不能得到龙净的认同。其一向尊崇简约、节省,认为应“节能减排”而非“耗能减排”。

为破题脱硫系统复杂等弊端,单塔双区高效脱硫技术由然走来。龙净自2006年开始研发该技术,依托在全球范围内承接100多项工程、建设吸收塔200多座的业绩,该技术2010年1月工艺定型,至今已经过了4年的发展,目前这项技术已经有成熟的运行经验。

所谓单塔双区脱硫,是将原本独立的吸收区和氧化区,也就是“塔+罐”通过增设双区自动调节装置,简化为一个塔。

据了解,早期脱硫装置中吸收区和氧化区是独立的,采用“1塔+1罐”的布置方式。吸收区和氧化区分别有浆液调碱性和调酸性的环节,使吸收区(塔)排出的浆液能够再进入氧化区(罐)反应,最终生成石膏外排。

目前广泛采用的石灰石-石膏湿法脱硫装置则是单塔单区方式,主要特点是将早期的“塔+罐”型式合并为单个塔,将原吸收塔和氧化罐浆液部分合并为塔下部的浆池,并采用石灰石作为吸收剂,用来控制浆液的酸碱度。但单塔单区存在着明显的问题:为兼顾吸收和氧化的效果,浆液pH值只能采用5~5.5的折中值。这种结果虽能一定程度上兼顾酸碱度要求,但均离最佳值较远。从吸收角度而言,脱硫效率受限,更高脱硫效率难以实现;而从氧化角度来看,则是牺牲掉一部分石膏纯度和粒径,易产生石膏纯度低与脱水困难等问题。

龙净的革新之处在于,在汲取借鉴单塔单区的基础上,对吸收塔浆池部分进行重大变革,成功实现了在单塔浆池中维持上下两种不同pH值环境的区域,分别满足氧化和吸收所需,即实现“单塔双区”,让常规的单区单回路系统达到双区双回路循环系统的优点,从而提高脱硫系统的脱除效率和氧化效果。

具体做法是,龙净在吸收塔浆池部分设置双区调节器和射流搅拌系统,通过两者的相互配合,使得浆液区pH调节器上部分pH值可维持在4.9~5.5,而下部分pH值可维持在5.1~6.3,实现“双区”运行目的。

这种技术手法究竟能达到怎样的效果?张家港沙洲电厂有充足的发言权。

该厂生产技术部主任何利华告诉记者,该厂一期2台63万千瓦机组均采用的是龙净单塔双区高效脱硫技术。“当时脱硫提效增容改造招标时按照二氧化硫排放50毫克标立方招标,采用石灰石—石膏湿法、一炉一塔配置,每塔设计有5层喷淋层。而目前只需要投运2~3层喷淋层,就能实现二氧化硫入口浓度1174毫克标立方,出口达到6毫克标立方,远远优于最初的设计”。

大唐清苑热电有限公司也获得了同样的效果。该厂2台30万千瓦机组均采用石灰石-石膏湿法的一炉一塔脱硫系统,投入运行后,两台机组的二氧化硫排放均低于35毫克标立方,脱硫效率达到了99.4%。

而最新投运的项目马头电厂脱硫装置运行的效果更令人惊喜,其使用单塔双区高效脱硫技术,当入口二氧化硫浓度达到4556.42毫克标立方时,在仅投运3台循环泵的情况下,脱硫效率就达到了99.5%以上,明显领先于同类湿法脱硫项目。

达标排放只是该技术的优势之一,其在成本、节能等方面所附加的益处也不少。何利华向记者透露,龙净在投标时的报价是最低的,比其他厂家的报价低了五百多万元。

延伸阅读:

单塔双区高效脱硫除尘技术以及与其他脱硫技术比较

烟气脱硫技术大汇总及影响脱硫效率的因素

湿式石灰石—石膏烟气脱硫技术在电厂烟气脱硫中的应用

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