台山电厂600MW机组锅炉烟气脱硫技术特性分析.pdf

图 3 再生后硫泡沫 沫的实际流量, 确定泡沫流道的面积。在再生槽后设 置真空过滤器, 熔硫釜, 最后以硫粉形式装袋出厂。 过滤后的清液进入贫液槽 。 7 结论 消化沼气发电是污泥处理的一个重要环节。目 前国内的沼气利用, 仅有少数污水处理厂利用消化沼 气来进行发电, 消化沼气脱除硫化氢问题仍处于探索 发展阶段 。 喷射自吸再生的 PDS 法工业化应用于消化沼气 中硫化氢的脱除还有待于进一步中试研究,要考虑从 消化池出来的沼气压力不稳, 沼气中含尘 ,脱硫成本, 沼气易燃易爆等诸多问题 ,还要考虑消化沼气自身特 点对脱硫效率的影响 ,从而为脱硫设备的改造提供准 确可靠的设计工艺参数。 参考文献 [ 1] 赵庆祥. 污泥资源化技术. 北京 化学工业出版社, 2002. [ 2] 吕佐周, 王光辉. 燃气工程. 北京 冶金工业出版社, 2001. [ 3] 左建平. 焦炉煤气脱硫PDS 法代替改良ADA 法. 冶金动力, 1995. 作者通讯处 张书景 100022 北京市朝阳区平乐园 100 号 北京工 业大学环境与能源工程学院 3109 室 电话 010 67392080 86647936 E -mail shujing emails. bjut . edu. cn 2005- 06-20 收稿 台山电厂 600 MW 机组锅炉烟气脱硫技术特性分析 宋建珂 粤能电力科技开发有限公司, 广州 510600 王助良 江苏大学能源与动力工程学院, 镇江 212013 摘要 介绍了我国首台 600MW 机组采用 CT -121 工艺脱硫系统的原理、特点和试验结果, 并就 SO2吸收部分与其它的 吸收塔作比较, 说明其主要特点, 对影响脱硫效率的几个主要因素也进行了分析和讨论。 关键词 CT -121 工艺 鼓泡反应塔 脱硫效率 0 概况 台山电厂位于广东铜鼓湾口西侧海岸边 ,一期装 机容量4 600 MW 燃煤机组 。先期建设的 1 号、 2 号 机组为两台国产 600 MW 亚临界一次中间再热控制 循环汽包炉 ,燃用神府东胜煤种。广东省蓝天工程 计划 规定 在全省范围内严禁新建单机容量 125 MW的燃煤燃油机组 , 新建和在建的燃煤燃油电 厂,必须配套脱硫设施,现有燃煤燃油电厂,要限期配 套脱硫设施 。根据这一规定, 台山电厂 1 号 、2 号机 组配套的烟气脱硫系统采用日本千代田公司技术,即 基于鼓泡反应塔的 CT-121 工艺石灰石 石膏湿法烟气 脱硫。2台机组各自配 1套脱硫系统,其中石灰石浆液 制备系统、 石膏脱水系统、废水处理系统、公用系统为 2 套系统共用。在锅炉 BMCR 最大连续蒸发量 工况 下,保证脱硫效率不低于 95。1 号机组脱硫系统已 于2004年 11 月18日顺利通过 168 h 试运行。 1 脱硫基本原理 1. 1 基本原理 与传统石膏 石灰石湿法脱硫相比 , 其基本原理 一致 [ 1] 。烟气中的二氧化硫 SO2先发生吸收反应 ,生 成的亚硫酸 ,然后被氧化成硫酸, 硫酸再与碳酸钙等 发生中和反应生成石膏, 同时在吸收塔内结晶析出石 膏晶体。在鼓泡反应塔中, 吸收 、氧化 、 中和 、 结晶析 出等反应在烟气-液体接触区同时进行 ,即 SO21 2 O22H2O CaCO3CaSO42H2O CO2 46 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 1. 2 CT- 121 工艺过程 CT- 121 是千代田 Chiyoda 工艺中的喷射流气泡 反应器 Jet Bubbling Reactor , 又称为鼓泡反应塔 JBR 。烟气通过喷射分配器以一定的压力进入吸 收液中 ,形成一定高度的喷射气泡层, 可以省去再循 环泵和喷淋装置, 净化后的烟气经上升管进入混合 室,除雾后排放 。在 JBR中, 浆液分为两部分 鼓泡区 和反应区 。来自锅炉尾部烟气在烟气再加热器中冷 却后, 经喷射管进入 JBR, 在浆液槽内产生大量气泡, 从而形成鼓泡区 。在这个区域中, 烟气中的 SO2溶解 在气泡内层表面的液膜中 ,同时烟气中的飞灰也在接 触液膜后粘附而被除去 。气泡在鼓泡区大量迅速地 生成, 在上升过程中不断破裂和合并, 不断产生新的 气 -液接触面积, 使气-液传质能力加强, 同时将反应 物由鼓泡区传递至反应区 。石灰石浆液直接加入到 反应区,JBR在设计上考虑了 SO2吸收剂 石灰石浆 液 的反应停留时间 , 这使得最初发生于鼓泡区的化 学反应在反应区能顺利完成。 JBR的底部设置了大直径低转速的搅拌机构 ,与 烟气鼓泡喷入和氧化空气喷入形成的搅动一道为鼓 泡区和反应区提供循环动力, 实现浆液的内部循环 。 2 主要设计参数 FGD 烟气脱硫 设计工况为锅炉 BMCR工况, 燃 用设计煤种 ,其含硫量 0. 7, 灰分 6. 48, 氟含量为 2710 -6 , 氯含量 0. 063。在锅炉 BMCR 工况下 ,主 要设计参数见表 1, 性能保证值见表 2。整套烟气脱 硫系统正常运行情况下, 锅炉负荷变化范围为 30 ～ 100。 表 1 FGD入口设计参数 设计工况 项目数值项目数值 烟气量 标态、 干基 Nm3h- 11 968 047 S O3 mgNm- 3 40 引风机出口烟气温度 ℃126 Cl HCl mgNm- 3 80 烟气入口压力 Pa200 F HF mgNm- 3 25 烟气出口压力 Pa700NOx mgNm- 3200 ℃, FGD 保护动作, 烟气走旁路。 表 2 FGD性能保证值 项目结果项目结果 脱硫效率 ≥195石膏纯度 ≥90 烟囱入口烟气温度 ℃≥ 80石膏水分 ≤10 除雾器出口烟气含水量 mgNm- 3 50 湿基石膏中CaCO3的含量 3 石灰石平均消耗量≤5. 9烟囱入口SO2含量 mg Nm- 379 FGD电耗量 kW h6300Cl HCl 含量 mg Nm- 310 FGD水耗量 t h- 175F H F 含量 mgNm- 35 整套装置的可用率 ≥ 95 粉尘浓度 mg Nm- 3 12 注 烟囱入口烟气污染物测量数据状态为标态、干基、6O2。 3 脱硫工艺的特点 3. 1 SO2吸收 来自 GGH 烟气换热器 的烟气 ,在烟道的冷却 区域被喷入的塔内浆液和工艺水吸收冷却,直至饱和 状态, 进入 JBR上下板所形成的封闭烟道 ,并通过喷 射管将烟气喷入吸收塔鼓泡反应区进行 SO2的吸收 、 氧化、 石膏结晶等反应。塔内的氧化系统是由 144 个 成网格化布置的氧化喷嘴构成的。脱硫效率主要取决 于喷射管的浸没深度和浆液的 pH,同时与FGD入口烟 气SO2的浓度也有关系。脱硫效率可由下式表示。 脱硫率 1- FGD 装置出口 SO2浓度 10 -6 ,干基,6含氧 FGD 装置入口 SO2浓度 10 -6 ,干基,6含氧 100 3. 2 与传统的 SO2吸收塔的对比分析 基于鼓泡反应塔的 CT-121工艺系统,SO2吸收部 分从根本上改变了湿式 FGD 的设计理念 , 主要技术 特性差异表现为 1 传统的 FGD 中, 烟气是连续相 , 吸收剂通过 喷射或塔内填料或塔盘与烟气接触 ,易导致脱硫效率 的边际效应 ,致使传质过程和化学反应弱化 ,从而引 起运行过程中的结垢和堵塞。CT-121 工艺中液态吸 收剂是连续相, 烟气通过鼓泡方式喷射到塔内浆液 中,从而没有临界传质速度的局限性和 L G 临界参数 的影响,提高了脱硫效率 。 2 传统的工艺中,浆液的循环通过一系列大型浆 液循环泵、 管道和喷头喷淋来实现 ,而在鼓泡反应塔中 是通过大直径低转速的搅拌器实现浆液内部循环 。 3 鼓泡反应塔的运行 pH 值设计为 4～ 6, 而传 统工艺中为 6 ～ 8, 甚至更高 。虽然高的 pH 值能提高 SO2的吸收率, 但吸收剂的溶解受 pH 值的限制。该 工艺采取低 pH 值 ,使石灰石的溶解速度加快, 此外, 鼓泡反应塔内部完善快速的网格化的氧化系统使化 学反应完全快速地反应, 进一步提高脱硫效率 。 4 试验结果分析 通过对台山电厂 1 号机组脱硫系统试运期间数 据进行分析 , 得到喷射管浸没深度 、浆液 pH 值和入 口SO2浓度等与脱硫效率的关系 。 4. 1 脱硫效率与喷射管浸没深度关系 设计的烟气喷射管浸没深度为 100～ 200 mm ,脱 硫效率与喷射管浸没深度的关系如图 1 所示, pH 值 控制在5. 5 左右 ,入口 SO2浓度在 800 mg Nm 3 以下 。 47 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 图 1 脱硫效率与喷射管浸没深度的关系 一般情况下, 脱硫效率随浸没深度的增加而提 高。由于浸没深度增加, 使鼓泡区的厚度加大 ,所形 成的气泡增多 ,气-液接触时间延长, 加强了气-液反 应的扰动 ,为SO2的完全吸收提供更有利的条件。但 是,浸没深度增加过大会引起烟气阻力损失加大, 从 而引起增压风机负载加大, 对风机的稳定运行不利。 因此 ,浸没液位一般控制在 125～ 150 mm 之间。 此外 ,脱硫系统的负荷变化调整是通过调整 JBR 液位即喷射管浸没深度来实现的。 4. 2 脱硫效率与 pH 值关系 鼓泡反应塔设计的运行 pH 值为 4～ 6,图 2 为在 进口 SO2量和喷射管浸没液位维持不变的情况下 ,脱 硫效率与 pH 值的关系 。 图 2 脱硫效率与 pH 的关系 从图 2 可以看出 , 在正常运行范围内, 脱硫效率 随pH 值的提高而提高 。但是 , 当 pH 值增加到一定 程度 ,脱硫效率增幅缓慢或几乎不再提高。理论上分 析认为, 由于石灰石的溶解速度随 pH 值的提高而降 低,当 pH 增到一定值之后 , 石灰石的溶解速度很小 或几乎不溶解, 导致脱硫效率不再提高 。若再进一步 提高 pH 值, 甚至可能会出现脱硫效率降低的趋势。 4. 3 脱硫率与入口 SO2浓度关系 在一定负荷下 ,维持进口烟气量基本不变, 则在 试运行期间对入口 SO2浓度和脱硫效率进行跟踪分 析,得出图 3 关系曲线 。 从该曲线上可看出, 脱硫效率对入口SO2浓度变 化较为敏感, 主要由于塔内液位和 pH 值对二氧化硫 图 3 脱硫效率与FGD 入口 SO2浓度的关系 总量跟踪调整问题所致, 即不能对 SO2浓度的变化完 全快速地调整, 导致脱硫效率有所下降。但是, 经过 一定的缓冲迟滞时间, 吸收塔内的浸没液位和 pH 值 作出相应调整, 使效率有所回升, 总体上能达到 95 以上的脱硫效率 。 4. 4 其它 入口烟气的粉尘浓度对脱硫效率也有一定的影 响。粉尘浓度的加大导致进入 JBR中的粉尘增多 ,对 SO2的吸收等一系列化学反应带来不利影响 , 甚至粉 尘中的一些微量元素对这一系列的化学反应会产生 负作用,从而会导致脱硫效率的下降。因此 ,该套烟 气脱 硫 系 统 要 求 进 口 烟 气 中 粉 尘 浓 度 低 于 47 mg Nm 3 。 5 脱硫系统试运行结论 1 本系统通过 168 h 调试试运行 , 并对其作进 一步的分析 ,表明整套脱硫系统运行性能良好, 满足 设计要求, 脱硫效率在 96以上 。 2 吸收塔液位调整问题虽曾一度影响脱硫效 率,但对各个进出液口流量进行分析 ,并逐步计算 ,即 可作出最佳逻辑控制调整, 使液位和 pH 值满足机组 负荷变化的调整要求 ,从而保证高的脱硫效率 。 3 脱水后的石膏经分析也满足水泥混凝剂、 石膏 建筑制品、 制硫酸等工业应用要求,可实现废物回收。 4 废水处理后的水返回到系统中再利用 ,实现 了零排放的要求 。 参考文献 [ 1] 钟秦. 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例. 北京 化学工业出版 社, 2002, 4. 作者通讯处 宋建珂 510600 广州市梅花路 73 号 广东省电力试 验研究所锅炉室 E -mail zhelun009sina. com 2005- 03-31 收稿 48 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 TREATMENT PLANTSLi Jian Zhang Shujing Jin Yuquan et al 43 Abstract Everyday, a great deal of gas is produced in anaerobic sludge digester of sewage treatment plants. Digestive methane is a combustible gas and hasa high combustion value. It can be used to yield electricity. Before it is used, hydrogen sulfide H2Sin methane must be removed inorder to avoid the corrosion of the devices and control the emission of sulfur dioxide SO2. PDS is applied to digestive methane desulfurization H2Sand its validity is also proved by doing a series of investigations and experiments in Gaobeidian Sewage Treatment Plant. The desulfurization rate reaches above 90 and the average level is 95. The concentration of hydrogen sulfide H2Sat exit is below 1 150 mg m3 which is the request of electric generator for methane. All these tests have played an important role in the next engineering and improvement of process. Keywords digestive methane, desulfurization, PDS and application ANALYSIS OF TECHNICAL CHARACTERISTIC OF FGD PROCESS FOR 600 MW UNIT IN TAISHAN POWER PLANTSong Jianke Wang Zhuliang 46 Abstract Main principle and characteristic of the first CT -121 FGD process for 600 MW unit in our country as well as testing result are presented;comparison of its SO2removing with conventional FGD process is also made. Meanwhile, several main factors influencing SO2removal efficiency are discussed and analyzed. Keywords CT -121 process, jet bubbling and SO2removal efficiency EXPERIMENT ON PHOTOCATALYSIS OF ODOR POLLUTANTS BY PLASMA Chen Gang Niu Bingye Liu Wei et al 49 Abstract A new technology of plasma -photocatalysis combination was proposed to remove stenchful gas from sewage pump station. It was showed that this combination technology had a quite notable synergistic effect. And the synergistic effect could be enchanced by adjusting the distance between plasma unit andphotocatalysis unit and setting some netsbetween them to eliminate the influence of negative charges producedby plasma unit. The mechanism of the synergistic effect of this combination technology was illustrated, and its purification efficiency for stenchful gas was valued by pilot test. Keywords plasma, photocatalysis, sewerage pump plant and odor pollutant UTILIZATION OF CFB BOILER ASH AS GROUTING MATERIAL Sheng Guanghong Zhai Jianping Li Qin et al 52 Abstract CFB boiler ash is not fit for utilization, for no ball glass -pearls, and high content of f-CaO and SO3.Research on the grouting material including CFB boiler ash showed that utilization of CFB boiler ash was beneficial for the stability and concretion rate of mortar, but was unbeneficial for fluidity of mortar and strength of concretion, while the perance of mortar was improved for grouting by additives. Keywords CFB boiler ash, high calcareous flue gas desulfurization ash, grouting material and additives DETOXICATION OF SLAGE CONTAINING CHROMIUM BY MICROWAVE IRRADIATION Ning Ping Liu Tiancheng Liang Bo et al 56 Abstract The temperature rising of lignite and slag containing chromium under microwave irradiation, and the detoxicated influences of slag containing chromium by using lignite as reducer were studied. Results showed that the temperature of slag containing chromium and lignite can be up to the reduction reaction temperature; as the increase of microwave power, the length of irradiation time, the increase of the rate of lignite to slag and the lignite content, the conversion of Cr6and the system temperature were also increased. Whenmicrowave power at 700 w, irradiation time 20 min, the lignite slag 20 100, lignite 20 g, the conversion of Cr6can be up to 99. 12, and the temperature of system reaches 1 050 ℃. Keywords lignite, slag containing chromium, microwave irradiation and detoxication THE TREATMENT OF OILY SLUDGE BY BIOLOGICAL FLOTATION Li Daping He Xiaohong Tian Chongmin et al 58 Abstract The oily sludge from Shengli Oil Field was treated by a consortium of microbes isolated from the oily contaminants with the technique of biological flotation in the oil field. The influence of the factors including the temperature, dilute rate, inoculums amount and the sugar percentage on the removal of oil were studied during the treatment processes. The effects of treatment with single bacteria and a mixed bacteria consortiumon the removal of oil were also studied. The results show that the optimal parameters in the reactor are listed as follows water temperature 40 ℃, dilute ratio 98, the microbes percentage 3. 75, and the sugar percentage 0. 25. And the oil removal can reach 95 under this condition. It can improve the content of the recycled oil by mixed microbes in this biological flotation system. Keywords oily sludge, biological flotation and removal rate 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 1,Feb. , 2006