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单塔双区高效石灰石-石膏湿法脱硫工艺在大型火电厂中的应用

北极星环保网来源:环境污染与防治 曹露2018/12/17 10:11:50我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:湿法脱硫 脱硫工艺 单塔双区

北极星环保网讯:主要介绍了单塔双区高效石灰石-石膏湿法脱硫工艺原理、流程及技术特点。结合某2×300MW热电厂采用该脱硫工艺的实际运行情况,分析了该工艺的技术参数、脱硫效率以及SO2排放浓度。

结果表明,该工艺脱硫效率可达99%以上,出口SO2质量浓度能控制在50mg/m3以内,对于高含硫烟气或对脱硫效率要求特别高的项目是非常适用的。

我国的电力结构中,火电机组装机容量约占全国总装机容量的67%,发电量约占全国总发电量的75%,成为我国电力工业的主体,同时也是SO2排放的主要行业之一。

近年来,随着国家对火电厂SO2等大气污染物的排放标准和减排要求的日趋严格,以及火电厂“超低排放”等相关要求的提出,很多电厂SO2排放标准要求控制在50mg/Nm3以下以及甚至更低的水平,高于国家现行标准的要求,火电厂的烟气脱硫任务越来越重,对烟气脱硫效率的提高也越来越紧迫。

而传统的石灰石-石膏湿法脱硫效率最高保证值为97%,并且随着低硫煤和高品位煤资源的日益匮乏,越来越多的高硫煤以及低热值煤被逐渐用来发电,SO2产生质量浓度高达5000mg/Nm3左右,脱硫效率要求99%以上,采用传统的石灰石-石膏湿法脱硫工艺已不能满足环保排放的要求。

为了满足新形势下高效脱硫工艺的需要,各大脱硫公司都在引进和研发新的脱硫工艺,单塔双区石灰石-石膏湿法脱硫工艺应运而生。

本次研究调研了单塔双区石灰石-石膏湿法脱硫工艺在大型火力发电机组的实际运行效果,为火电厂脱硫工艺的选择及设计提供了参考和借鉴,具有一定的参考价值和现实意义。

1“单塔双区”高效石灰石-石膏湿法脱硫工艺

1.1传统脱硫工艺

目前广泛采用的石灰石-石膏湿法脱硫装置大多是单塔单区方式,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只能采用5.0~5.5。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,最高保证值为97%,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。

1.2基本原理

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单塔双区高效石灰石-石膏湿法脱硫工艺是在传统的石灰石-石膏湿法脱硫工艺基础上改进而来,克服了传统工艺的缺点与不足。在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环境的区域,吸收塔上部分pH可维持在4.9~5.5,下部分pH可维持在5.3~6.1,分别满足氧化和吸收所需,即实现单塔双区,双区运行目的。让常规的单区单回路系统达到双区循环系统的优点,从而提高脱硫系统的脱除效率和氧化效果。

1.3流程简述

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可维持在4.9~5.5,而下部分pH可维持在5.3~6.1。吸收塔内,烟气在氧化区与吸收区内分别与吸收剂浆液接触混合,烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应后,SO2被脱除,最终反应产物为石膏。

1.4技术特点

与传统的石灰石-石膏湿法脱硫工艺以及其它工艺相比,单塔双区高效石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有以下技术特点[2]:

(1)浆液池分为氧化区和吸收区2个区域,氧化区pH4.9~5.5生成高纯度石膏,吸收区5.3~6.1高效脱除SO2,可以满足氧化、吸收不同阶段对不同浆液性质的要求,避免了影响运行的各工艺参数之间的相互制约,可以使反应过程更加优化,能快速适应煤种变化和负荷变化,脱硫效率可达99%及以上,对于高含硫烟气或者对脱硫效率要求特别高的项目是非常适用的。

(2)吸收剂的利用率高,石膏纯度最高,脱硫系统运行阻力低,比“塔+罐”或串联塔低150~250Pa。

(3)通过单塔布置达到了双区系统的优点,无需设置塔外罐(塔)及其配套设施,可节省电耗约200kW·h/h、节约占地500m2以上(1×300MW机组);对于预留空间小、现场位置有限的已建电厂脱硫改造非常适用。

(4)系统简单,检修方便,初始投资及运行维护费用相比“塔+罐”或串联塔低。 

延伸阅读:

大型火力发电机组湿法烟气脱硫系统技术研究

湿法脱硫烟囱出口有色烟羽治理技术路线浅析

影响湿法烟气脱硫效率的因素及运行控制措施

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