燃煤发电机组超低排放脱硫方案的选择

杨涛

大唐环境产业集团股份有限公司三门峡项目部

燃煤发电机组超低排放脱硫方案的选择

杨涛

大唐环境产业集团股份有限公司三门峡项目部

目前国内的火力发电机组主要是以燃煤为主，煤炭燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等酸性气体，对于这些气体如果不进行科学处理就排入大气，会造成大气污染，从而进一步加剧当前我国的雾霾情况。为此国家提出要在2020年对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造。在下面文章里，我们就对燃煤机组超低排放脱硫方案的选择进行探讨。

超低排放；烟气脱硫；火电机组

前言

随着冬季的临近气温的降低，冬季采暖需求使燃煤机组的负荷增大，污染物排放的增多进一步加剧雾霾严重程度，而造成雾霾最大的污染源主要是原煤燃烧和工业排放，燃煤燃烧占绝大部分。目前燃煤发电在我国发电系统中占有最大的比重，且在未来很长一段时间内这一情况都不会发生改变。针对这一问题，国务院提出来要在2020年前对所有燃煤机组实施超低排放和节能改造。超低排放是指燃煤锅炉通过采用多种污染物高效协同脱除集成系统技术，使其大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值，即二氧化硫不超过35 mg∕m3，氮氧化物不超过50 mg∕m3、烟尘不超过10 mg∕m3（多个区域规定不超过5 mg∕m3）。在下面这篇文章里，我们将主要针对燃煤机组的超低排放改造，脱硫方案选择问题进行深入探讨。

一.脱硫方案的选择

在进行脱硫方案进行选择时，具体需要考虑到如下几个因素指标：

（1）脱硫效率

脱硫效率指的是单位时间内脱硫系统脱除二氧化硫的总量占进入脱硫系统烟气中二氧化硫量的百分比，这一指标能够很好的反应脱硫方案的脱硫能力。

（2）钙硫比

钙硫比是影响脱硫效率的重要因素，钙硫比与脱硫效率呈正比例关系，但是会受到运行费用的限制。所以在选择脱硫工艺时，要对相同运行成本下的钙硫比进行比较。

（3）吸收剂利用率

这一利用率是脱硫效率与钙硫比的比值，在相同脱硫效率情况下，钙硫比越小，则吸收剂的利用率越高，进而脱硫系统的运行成本也越低。

（4）吸收剂可获得性、易处理性

吸收剂作为脱硫工艺的重要反应部分，其易获取及易处理程度直接影响着系统的运行成本，目前应用较为广泛的吸收剂主要有钙基化合物、钠基化合物、氨水等，其中钙基化合物最易获取，且最终产物稳定性最高，不易对环境产生二次污染，但在吸收剂选择时，应综合考虑脱硫工艺，电厂所处位置等因素。

（5）副产品处置和可利用性

在脱硫过程中，尾气中的SO2会与吸收剂反应生成副产品，不同的吸收剂产生的副产品也不相同。为了保证副产品的处置及可利用性强，对其特性提出了如下要求：1）性能稳定，无污染；2）便于储存；3）、可作为生产原料再次利用。

（6）对锅炉、烟气处理系统的影响

不同的脱硫工艺，脱硫设备安装在烟气系统的位置不同，所以对于烟气处理系统造成的影响也不相同。在设计改造时要充分考虑这些影响并采取针对性的改善措施。同时由于脱硫吸收塔内设备的增加，会增加系统整体阻力，在现大部分实行取消增压风机的情况下，势必要对锅炉引风机出力进行增加，从而影响电厂运行成本。

（7）占地面积

由于传统电厂建设过程中，对于脱硫问题不够重视，导致现在进行改造时往往受到工艺占地面积的限制，湿法、半干法、干法这三种工艺占地面积依次减小，在脱硫改造过程中，应根据改造脱硫实际情况，选择合适的改造方案。

（8）工艺复杂程度

工艺流程越复杂，系统投运后的操作性、可靠性、可维护性越低，维护成本也越高，所以应尽量选择复杂程度低的系统。

（9）能源消耗

脱硫系统在运行过程中也需要消耗能源，如水、石灰石、电能等，这些都会影响系统的运行经济效益。

（10）工艺的成熟程度和商用业绩

越成熟的工艺，其运行可靠性越有保障，且商业业绩也会更加优异。所以在进行工艺选择时应尽量选择成熟的、已得到广泛应用的脱硫工艺。

二.进一步实现超低排放的技术

超低排放的核心是利用多种污染物高效协同脱除技术，打破传统燃煤机组单独使用脱硫、脱硝、脱尘装置的烟气处理格局，实现多种环保装置的功能、系统优化整合。对于脱硫，最好的方式就是与脱尘实现一体化。下面我们对基于原有石灰石湿法或湿式氨法脱硫的超低排放技术进行探讨。

基于湿式氨法的超声波脱硫除尘一体化技术。这一方案能够使脱硫效果达到99%，二氧化硫含量不超过50 mg∕m3，总尘含量不超过50 mg∕m3，NH3不超过3 mg∕m3，氨的利用率能够达到99%以上。其主要是通过采用多项吸收提效技术降低二氧化硫含量和减少气溶胶、游离氨的产生，同时通过采用洗涤凝聚和声波凝并两种细微颗粒物粒径增大技术，对载尘烟气进行粒径增大处理，从而提高细微颗粒物的去除效果，最后再采用多级高效除雾器，实现总尘的超低排放。

在原有脱硫基础上增加了托盘和耦合超声波除尘设备，对于脱硫塔的改动小，塔基础无需改造，托盘加入后，可对塔内反应产生促进作用，均布烟气，提高脱硫效率，降低排放量，在很多脱硫改造实例中，改造效果明显，脱硫后尾气中二氧化硫含量可低于35mg∕m3，同时，对除尘效果也很明显，均可达到超低排放改造要求。

方案1

方案1是在原有脱硫基础上增加了一到两层喷淋层、托盘和耦合超声波除尘设备，同第一种方案一样，在确定塔基承重满足吸收塔加高载荷后，无需对塔基础进行改造，只需在吸收塔原有不同部位，将吸收塔增高，脱硫塔的改动较小，改造后，虽然会增加塔内压力，但新增浆液循环泵喷淋层新增加附属设备会大幅度提高脱硫效率，从而减少循泵偷运数量，不会增加过多运行成本，同时，该改造方案也可以更适合超低排放改造要求，使排放的二氧化硫含量可低于35mg∕m3。