1000MW机组烟气脱硫方案选择.docx

1000MW等级锅炉烟气脱硫工艺选择研究
【摘要】本文从1000MW等级脱硫系统的吸收剂、副产物、能耗、对煤质的适应性及经济性等方面对几种典型的脱硫工艺进行了全面的比较，分析了各工艺的优缺点，并提出了1000MW等锅炉脱硫系统的推荐意见。
【关键词】 1000MW 湿法脱硫 干法脱硫 氨法脱硫 活性焦脱硫
1 概述

2 脱硫方案简介
2.1 石灰石/石灰-石膏湿法工艺
湿法脱硫系统、石灰石制浆系统、石膏脱水系统、事故浆液系统、废水处理系统、GGH（选配）、烟囱及烟道防腐等众多子系统。系统阻力大，电耗、水耗较大。
2.1 循环流化床干法烟气脱硫工艺
2.2 氨法脱硫工艺
2.3 活性焦脱硫工艺
SO2(g) = SO2*
O2(g) = 2O*
H2O(g) = H2O*
SO2*+O* = SO3*
SO3*+H2O* = H2SO4*
H2SO4+nH2O = (H2SO4·nH2O)*
式中，*表示吸附态。
其主要工艺流程是：烟气首先进入位于下部的脱硫塔，烟气中的SO2被活性焦吸附，然后进入位于上部的脱硝塔，在活性焦的作用下，烟气中氮氧化物与喷入的氨发生还原反应，氮氧化物被还原成对环境没有危害的N2，并同时生成二氧化碳和水。吸附了SO2的活性焦被送入解析塔，在约400
活性焦吸附脱硫工艺流程图如下所示，主要由吸附反应系统、分离再生系统和副产物回收系统组成。

3 脱硫方案比选
3.1
序号
项目
单 位
参 数
1
最大连续蒸发量
t/h
3100
2
过热器出口蒸汽压力
MPa
29.15MPa
3
过热器出口蒸汽温度
℃
605℃
4
再热蒸汽流量
t/h
2545 t/h
5
再热器进口蒸汽压力
MPa
6.31 MPa
6
再热器出口蒸汽压力
MPa
6.11MPa
7
再热器进口蒸汽温度
℃
372.7℃
8
再热器出口蒸汽温度
℃
613℃
9
省煤器进口给水温度
℃
302.9℃
10
空气预热器型式
-
回转式三分仓
11
燃烧方式
-
前后墙对冲/切圆燃烧
12
运行方式

定压或定--滑--定
13
锅炉效率

＞93%
3.2
序号
检测项目
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1
全水分
Mt
%
28.72
30.87
2
空气干燥基水分
Mad
%
13.91
12.43
3
收到基灰分
Aar
%
13.71
14.56
4
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
36.27
38.42
5
收到基碳
Car
%
43.49
39.28
6
收到基氢
Har
%
3.40
3.22
7
收到基氧
Oar
%
7.97
8.74
8
收到基氮
Nar
%
1.72
2.31
9
全硫
St,ar
%
0.99
1.02
10
收到基高位发热量
Qgr,v,ar
MJ/kg

11
收到基低位发热量
Qnet,v,ar
MJ/kg
16932
15133
3.3
序 号
项 目
单 位
设计煤种
校核煤种
1
脱硫入口烟气量 (干基，实际O2)
Nm3/s
869.41
878.28
2
脱硫入口烟气量 (湿基，实际O2)
Nm3/s
876.77
885.71
3
脱硫入口烟气量 (干基，6%O2)
Nm3/s
877.29
886.24
4
烟气中的污染物成份(干基，6%O2)
mg/Nm3
2702.48
3083.93
3.4
序 号
项 目
单 位
设计煤种
校核煤种
1
脱硫系统效率
%
>96
>96
2
脱硫后烟气中的污染物成份(干基，6%O2)
mg/Nm3
86.48
98.69
3
国家污染物排放标准要求（征求意见稿）
mg/Nm3
100
100

项 目
石灰石/石灰-石膏湿法
循环流化床
干法脱硫除尘技术
氨法脱硫
活性焦法脱硫
初投资
~120元/kW
~250元/kW
~310元/kW
~580元/kW
电耗
单台锅炉：~8700kW
（脱硫装置+除尘器）
单台锅炉：
~6500kW
（预除尘器+脱硫装置+布袋除尘器）
单台锅炉：
~6300kW
（脱硫装置+除尘器）
单台锅炉：~8000kW
（除尘器+吸附系统+解析系统）
水耗
单台炉：140t/h
单台炉：~75t/h
单台炉：~150t/h
单台炉：~5t/h
吸收剂
石灰石
生石灰或废弃电石渣
液氨或氨水
活性焦
吸收剂耗量
单台锅炉：~14t/h
单台锅炉：~12 t/h
单台锅炉：~2.3 t/h
单台锅炉：~ 1.5 t/h
运行费用(注1)
单台锅炉：~34元/kW
单台锅炉：~25元/kW
单台锅炉：~35元/kW
单台锅炉：~38元/kW
对重金属的综合处理能力
能脱除约10%的重金属、HCL、HF等。
汞的脱除率为10~30%
能有效脱除HCL、HF和重金属
不能有效脱除重金属及二恶英等污染物
能同时脱除烟气中的汞、砷等重金属，以及HF、HCL和二恶英等大分子氧化物
副产品综合
利用
副产品中含金属杂质，石膏品质较差
副产品中主要成分是亚硫酸钙，商品化较差，主要用于建筑填料、铺路、制砖等
副产品为硫铵，可用作化肥和工业原料，综合利用性好。
副产品为硫酸、硫磺等，综合利用性好。
对烟囱要求
需进行防腐
无需进行防腐
需进行防腐
需进行防腐
对变化煤种的适应性
用于中低硫煤
不受煤种限制
可用于中高硫煤
不受煤种限制
占地面积
系统复杂，占地面积大
系统设备简洁紧凑，占地相对较小
略小于湿法
系统设备复杂，占地面积较大
废水
产生大量废水（约10t/h），需建设废水处理装置
无废水排放
废水循环利用
有废水产生：约10t/h
整体布局
锅炉-除尘器-引风机-湿法脱硫系统-烟囱
锅炉-预电除尘器-干法脱硫塔-布袋除尘器-引风机-烟囱
锅炉→电除尘器（或高效布袋除尘器或者电袋复合除尘器）→引风机→氨法脱硫系统→污水处理→烟囱
锅炉→（或高效布袋除尘器或者电袋复合除尘器）→引风机→吸附塔→烟囱
对负荷变化的适应性
适应性强
反应较慢
适应性强
反应较快
与湿法相当
适应性强
反应较快
4 结论
随着我国经济的快速发展、环境保护力度的加强和节能减排工作的大力开展，烟气污染物的排放控制日益受到重视。
目前，《火电厂大气污染物排放标准》正处于修订期，近期将正式发布执行。根据第二次征求意见稿的意见，要求所有新建火力发电厂的SO2排放浓度不大于100mg/m3。这就要求所有新建火力发电厂需要选择技术成熟，运行可靠的脱硫装置。根据上文中对各种1000MW等级锅炉潜在的烟气脱硫工艺进行的比较和分析，得出如下结论：
（1） 石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺技术成熟、运行可靠，国内600MW及以上机组绝大多数采用此工艺。推荐此工艺作为1000MW等级锅炉脱硫装置的备选方案。
（2） 循环流化床干法脱硫工艺可实现脱硫除尘的一体化，具有运行成本低、能耗、水耗小的特点。目前，国内应用此工艺的机组最大容量为660MW（华能邯峰电厂一期2×660MW机组）。此工艺可作为备选方案，针对具体工程进行详细的技术经济比较后，最终确定脱硫方案。
（3） 氨法脱硫工艺系统简单、能耗低、副产品综合利用效果好，但其初投资较高，水耗和运行成本较高。目前，在我国，此脱硫工艺应用较少，多数为小型机组，1000MW等级的锅炉不建议采用此工艺。
（4） 活性焦脱硫工艺可实现脱硫脱硝一体化，但其初投资和运行成本很高，系统电耗较高。目前，国外投入商业运行的规模最大的机组为日本矶子火力发电厂的2×600MW机组，投入运行时间为2002年。国内应用此工艺的最大机组是神华胜利发电厂2×660MW发电项目，目前该项目正在筹建之中。由于此工艺在国内应用较少，且吸收剂供应商单一，供应可靠性不及上述其他几种工艺，因此，此工艺在1000MW锅炉上的应用需慎重。
参考文献：
[1] 王华，祝社民等，烟气脱硫技术研究新进展，电站系统工程 2006.Vol.22 No.6
[2] 张悦等，关于循环流化床烟气脱硫机理的研究，辽宁化工，2003.Vol.32.No.4
[3]王永军，烟气氨法脱硫技术应用，中国勘察设计，2010年 第9期 61-63
[4]李晓芸等，活性焦脱硫脱硝一体化技术及其错流式反应器脱硫的数值模拟，华电技术，2008.Vol.30.No.1