维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年２月 电 力 环 境保 护 第２４卷 第１期 循环半干法工艺在高硫煤脱硫中的应用分析 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｅｍｉ——ｄｒｙ ＦＧＤ ｆｏｒ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏａｌ 王辉，王少权，孟银灿，斯洪良，方培根 （浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨３ｌｌ８００） 摘要：通过对荆门热电厂４号炉循环半干法脱硫的试验分析，讨论了Ｃａ／Ｓ、脱硫操作温度对脱硫效率及电除尘器出 口粉尘排放浓度的影响，为循环半干法工艺在高硫煤脱硫中的实际应用提供参考。 关键词：循环半干法；脱硫；应用分析 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｅｍｉ—ｄｒｙ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ４ｔｈ ｂｏｉｌｅ ｒ ｉｎ Ｊｉｎｍｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ．ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｃａ／Ｓ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅ ｒａｔｕ ｒｅ ｏｎ ｄｅｓｕｌｆｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ａｓｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｔ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ ｏｕｔｌｅｔ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｅｍｉ—ｄｒｙ ＦＧＤ ｆｏｒ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏａｌ ｉｎ ｔｈｅ ｒｍａｌ ｐｏｗｅ ｒ ｐｌａｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｅｍｉ—ｄ ｒｙ：ｄｅｓｕＩｆｕｒｉｚａｔｉ０ｎ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ 中图分类号：Ｘ？０１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—４０３２（２００８）０１—００８—０３ 循环半干法脱硫技术具有一次性投资较低、系 统相对较简单、结构紧凑等优点，但在燃用高硫煤机 人１台双室单电场电除尘器，然后再进人２只反应 器。在反应器中，烟气中的ｓ０，与Ｃａ（ＯＨ），发生化 学反应，完成ＳＯ 的吸收过程。反应器出来的烟气 在两级电除尘器中进行除尘。 组的烟气脱硫中应用较少。目前，国内有许多电厂 燃用含硫量较高的煤种，通过对循环半干法脱硫技 术应用于高硫煤的分析研究，优化丁艺设计参数，可 为其他ｌＴ程提供借鉴。 荆门热电厂４号炉原有的烟气净化装置为水膜 除尘器，为了满足更高的环保要求，决定对其进行脱 硫除尘改造，方案是采用循环半干法脱硫Ｔ艺配电 除尘器。锅炉燃用的设计煤种硫分为２．１７％，校核 两级电除尘器收集的粉尘贮存在流化槽内，大 部分粉尘通过循环灰给料机加人到混合器中，在此 与已在消化器中完成消化的Ｃａ（ＯＨ），混合并增湿 到水分４％左右，此时的灰仍具有很好的流动性。 这种含有Ｃａ（ＯＨ） 的混合灰再次进人反应器与烟 气中的ＳＯ 发生反应完成脱硫过程。贮存在流化槽 内的部分粉尘通过输灰系统外送。 煤种硫分为３．１２％。本文结合荆门热电厂４号炉 （２００ＭＷ机组）脱硫除尘改造Ｔ程，对循环半干法 脱硫Ｔ艺在燃用高硫煤机组的实际应用进行了研 空气预热器出口烟气参数见表１（本文烟气量 均为标准状态值）。 表１ 空气预热器出口烟气参数 项 目 参 数 究，对脱硫后电除尘器的适应性、操作温度对脱硫效 率的影响以及Ｃａ／Ｓ（ｍｏｌ／ｍｏ１）对脱硫效率的影响进 行了分析。 烟气量／ｍ ・ｈ一。 ８１１ ３７８（湿态），７５５ ８５０（干态） １工艺流程及参数 循环半干法脱硫工艺流程如图１所示。 烟气从２台空气预热器 来后进人４条脱硫除 尘工艺线，净化后的烟气通过２台并联的引风机排 人烟囱。每条脱硫除尘丁艺线均由石灰消化系统、 排烟温度／℃ ＳＯ２（干态）／ｍｇ・ｍ一 １４８（设计），１６０（最高），１７０（最低） ５ ２２６（设计煤种），７ ５１４（校核煤种） ４１．５ 粉尘（湿态）／ｇ・ｍ Ｎ２／％ ０２／％ ＣＯ ２／％ Ｈ２０／％ ８Ｏ．３５（干态，实际０２） ６ ０９（干态，实际０２） １３．３４（干态，实际０２） ６．８９（干态，实际０２） 脱硫反应系统、电除尘器、灰循环增湿系统、灰输送 系统等组成。 从ｌ台空气预热器出来的烟气分成２路，先进 ８ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年 王辉等：循环半干法工艺在高硫煤脱硫中的应用分析 第１期 ｆ ： Ｉ甫ｌｊＩ｛ｆＩ 图ｌ 荆门热电厂循环半干法脱硫工艺流程 ∞ ∞ ∞ 伯 ∞ 的 ∞ ２ 试验结果 ２．１试验步骤 ：＝—一 ， 在锅炉负荷相对稳定，煤种硫分基本不变（２％ 左右），脱硫系统稳定运行的条件下进行以下试验： 设定Ｃａ／Ｓ为１．０；操作温度为６８℃；仪器稳定后读 出脱硫效率及粉尘浓度；分别测出７０℃，７２℃， ７４℃，７６℃，８０℃时的脱硫效率和粉尘排放浓度；改 变Ｃａ／Ｓ为１．２、１．４、１．６、１．８．分别测出各Ｃａ／Ｓ下 ＼ 一一 瓣 荣 攫 錾 ／ ／－ 一７＋ｌｊ８０℃ ／ 十７＋７＋８６℃４０℃ ＾ 一７２℃ 的脱硫率和粉尘排放浓度。 ２．２试验结果 ０．８ １．０ １．２ １．４ Ｉ．６ ｌ＿８ ２．０ Ｃａ／Ｓ（ｍ０ｌ／ｍｏ１） 根据记录数据绘制出在一定Ｃａ／Ｓ条件下脱硫 操作温度与两级电除尘器出口粉尘浓度的关系曲线 图３ ｃａ／ｓ与脱硫效率的关系 （图２）。根据记录数据绘制出在一定脱硫操作温度 条件下Ｃａ／Ｓ与脱硫效率的关系曲线（图３）。 ３ 结果分析 ３．１ 两级电除尘器出口粉尘浓度的影响因素 １０５ 一一 从试验结果来看，循环半干法的Ｃａ／Ｓ对两级 电除尘器出口粉尘排放浓度影响不大。 ，一一 — ， ＿＿一 １００ ｛９５ 赵 ’ ／ －．Ｉ ＪＯ ．—１．２ 但是，脱硫操作温度（即电除尘器的运行温度） 对两级电除尘器出口粉尘排放浓度影响较大，随着 誊９０ 曙 ８５ ▲一１．４ 一 ＋－．．１．６ ４ｔ－１．８ 脱硫操作温度的升高，两级电除尘器出口粉尘排放 浓度也增大，其主要原因为： ８０ 鑫 ＾ ８０ ６８ ７０ ７２ ７４ ７６ ７８ 操作温度／ｖ （１）随着温度的降低，飞灰比电阻下降 ，从而 有利于除尘。 图２脱硫操作温度与两级电除尘器出口粉尘浓度的关系 （２）温度的降低是通过灰增湿实现的，增湿后， ｑ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００８年２月 电 力 环 境保 护 第２４卷 第１期 由于飞灰的凼聚作用，使得飞灰颗粒粒径变大，部分 飞灰在除尘器内沉降；同时，飞灰粒径增大也提高了 粉尘的驱进速度，ｌ有利于收牛。 （３）随着烟气温度下降，烟气密度增大，使得气 体的击穿电压相应提高，电除 器的操作电压也提 高，有利于提高除尘效率。同时，较大的烟气湿度使 吸收或凝结在粉尘表面的水分增多，导电性能更好； 另外，由于水分子是一种极性分子，介电常数比空气 大得多，它在电场中能大量吸附电子，使分子带负电 成为运动迟缓的负离子，从而使空问自由电子的数 目大大减少，电离强度减弱，电晕电流减少，空气间 隙的耐压强度增加，击穿电压升高，火花放电较难ｍ 现，提高了电除尘器的运行电压，从而使收尘效果得 到显著提高。 ３．２ Ｃａ／Ｓ对脱硫效率的影响 循环半干法脱硫化学反应过程一般遵循双膜理 论 ，由于烟气中热能量的存在，反应中同时进行 着干燥过程。Ｈ．Ｎ．Ｇｅｒａｌｄ 指 ，在脱硫剂与Ｓ０， 的反应过程中，会在脱硫剂表面形成一层产物层， ＳＯ，通过产物层扩散到脱硫剂内的过程成为反应速 率的控制因素。虽然产物层与液滴内部存在着扩散 必需的脱硫剂的浓度差，但当产物层达到一定厚度 后，扩散速率将会下降，最终使脱硫反应终止。所 以，实际运行中的脱硫剂利用率不可能是１００％。 从图３可以看出，随着Ｃａ／Ｓ的增大，由于脱硫剂与 ＳＯ 接触机会增加，脱硫效率明显升高，此结果表 明，实际应用中选择合适的Ｃａ／Ｓ相当重要。 另一方面，根据其他脱硫Ｔ程的实际经验，在高 硫煤Ｔ况下，要达到同样的脱硫效率，Ｃａ／Ｓ会明显 增大，当ＳＯ，达到５ ０００ ｍｇ／ｍ 时，Ｃａ／Ｓ较Ｓ０，为 ２０００ ｍｇ／ｍ 时约增加１０％。在本次试验中，由于电 厂在锅炉投运过程中没有更换燃烧煤种，故没有进 行不同ＳＯ，浓度下的Ｃａ／Ｓ试验，只进行了特定煤种 下的试验。结果表明，在燃用高硫煤的情况下，循环 半干法具有较好的脱硫效果。 ３．３脱硫操作温度对脱硫效率的影响 由于对系统进行了保温，可以认为脱硫操作温 度只是通过增湿水加入量的大小产生变化。 在反应初期，含湿脱硫剂的硫盐化反应速率明 显高于干燥脱硫剂颗粒，但随着反应时间的延长，两 １０ 者反应速率的差别逐渐缩小，反应时问超过一定值 后，两者的反应速率相同。这是因为在开始阶段， ＳＯ，与Ｃａ（ＯＨ），之问的反应是气液离子反应，反应 速率主要由反应物在液相中的溶解速率和ｃａ“、 ＨＳＯ３、ＳＯ 一等离子在液相中的扩散速率控制，反应 速率较高。随着反应时间的延长，颗粒内的水分不 断蒸发，致使脱硫剂表面只剩下结合水参与反应，它 不能在整个颗粒中维持离子反应，ＳＯ，需通过孔隙 扩散到达反应液面，同时，大量生成物ＣａＳＯ 的存在 使传质阻 增大，反应速率大大降低，但它仍然高于 干燥颗粒的反应速率；随着蒸发过程的进行，颗粒表 面的结合水也逐渐失去，此时ＳＯ，必须穿过致密的 ＣａＳＯ 层才能与内部的Ｃａ（ＯＨ），反应，反应速率进 一步下降并与干燥Ｃａ（ＯＨ），颗粒相近 。 由于Ｔ程实际应用中反应时问取决于反应器的 大小，反应时问不可能很长，故从脱硫的角度考虑， 循环半干法脱硫操作温度应越低越好，这样液膜蒸 发慢，液相存在时间长，ＳＯ，与脱硫剂的反应时间增 加，脱硫效率提高。另一方面，脱硫操作温度也不能 过低，以防止烟气结露。 ４ 结语 通过实际应用表明，循环半干法脱硫在高硫煤 工况下能达到较高的脱硫效率，但要求Ｃａ／Ｓ较大。 建议在实际应用中进～步分析当ＳＯ，浓度继续增加 时，Ｃａ／Ｓ、脱硫效率等的相互影响，对循环半干法脱 硫Ｔ艺在更高ＳＯ：浓度时的适用性及经济性作出合 理评价。 参考文献： ［１］傅伯和．ＮＩＤ干法脱硫工艺后配套电除尘器的技术分析［Ｊ］．电 力环境保护，２００２，１８（２）：１９—２０． ［２］Ｊａｍｅｓ Ｋ Ｎ．Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｆｌｕｅ—ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｄｒｙ ｓｃｒｕｂｂｅｒ［Ｊ］．ＡＩＣｈＥ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９６，４２（１）：２５９—２６８． ［３］Ｇｅｒａｌｄ Ｈ Ｎ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ ＳＯ２ ｓｌｕｒｒｙ ｄｒｏｐｌｅｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡＩＣｈＥ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９０．３６（１２）：１８６５—１８７２． ［４］冯斌，李大骥，吴颖海，等．循环流化床烟气脱硫多层喷水的试验 研究［Ｊ］．能源研究与利用．２００１．（１）：３３—３６． 收稿日期：２００７—０５—０８；修回日期：２００７—１ １・０８ 作者简介：王辉（１９７６一），女，浙江诸暨人，硕士研究生，工程师， 主要从事烟气脱硫技术工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｈｕｉ７４７１＠１２６．ｃｏｒｎ
