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技術交流


神華雁石5號機組300MW CFB“50355+530”干式超凈設計與應用

1.       前言

神華雁石5號機組300MW CFB爐是福建省落實國家《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》率先啟動的環保升級改造項目之一,同時也是神華集團系統內首個采用煙氣循環流化床干法脫硫除塵一體化工藝(簡稱DSC-M型煙氣干式超凈工藝,并按照近零排放指標(SO235mg/Nm3、煙塵<5mg/Nm3)設計的大型燃煤機組脫硫除塵升級改造工程。為使5號機組今后NOx及汞也實現近零排放(NOx50mg/Nm3Hg3μg/Nm3),本工程同時預留COA協同脫硝及脫汞裝置的接入口。DSC-M型煙氣干式超凈工藝廢水零排放,所以本工程簡稱“50355+530”NOx50mg/Nm3(預留)SO235mg/Nm3、煙塵<5mg/Nm3SO35mg/Nm3Hg3μg/Nm3(預留)、零廢水)干式超凈改造工程。

神華雁石5號機組煙氣干式超凈排放升級改造工程于20155月開始實施,201511月一次性順利成功投運。

2.       項目設計

2.1.        工藝流程

神華雁石5號機組300MW CFB爐實現干式超凈排放的煙氣處理流程為:循環流化床鍋爐(爐內脫硫)+SNCR脫硝+新型干式超凈技術(DSC-M+引風機(兩臺/爐)煙囪。吸收塔入口預留COA協同脫硝及脫汞裝置的接口。具體工藝流程圖如圖1

1 工藝流程圖

(1)     DSC-M技術

煙氣從底部進入脫硫吸收塔,與加入的吸收劑、循環灰及水發生反應,除去煙氣中的SO3SO2等酸性氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和脫硫灰,在通過脫硫吸收塔下部的文丘里管時,受到氣流的加速而懸浮起來,形成激烈的湍動狀態,使顆粒與煙氣之間具有很大的相對滑落速度,顆粒反應界面不斷摩擦、碰撞更新,從而極大地強化了氣固間的傳熱、傳質。同時為了達到最佳的反應溫度,通過向脫硫塔內噴水,使煙氣溫度冷卻到高于煙氣露點溫度15以上主要化學反應式為:

Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2 H2O+1/2H2O

Ca(OH)2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O

2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O

(2)     低溫循環氧化吸收(COA)協同脫硝

預留低溫循環氧化脫硝(COA)接口,COA依托DSC-M型煙氣干式脫硫除塵裝置,利用脫硝劑的強氧化和催化作用,將NO轉化為NO2,再與鈣基吸收劑發生中和反應,其反應方程式如下:

2.2.        設計參數

(1)     燃料成分

1            燃料成分分析資料表


(2)     煙氣參數

神華雁石5號機組300MW CFB爐脫硫除塵設計煙氣參數見下表2

2            300MW機組CFB爐煙氣參數

2.3.        設計說明

本項目對原有電袋除塵器袋區及鍋爐引風機進行拆除,保留電除塵器及出口風擋,增加脫硫除塵裝置和引風機(2臺),鍋爐和脫硫除塵裝置共用引風機。

2        神華雁石5號機組300MW CFB爐脫硫除塵升級改造后全景圖

3.       實現超潔凈排放的技術優勢

3.1.        NOx“超凈排放控制

為了適應煤種的變化,脫硫裝置預留COA協同脫硝技術接口,當入口NOx濃度較高時,可將NOx排放濃度穩定控制在50mg/Nm3以下,實現NOx“超凈排放

3.2.        SO2≤35mg/Nm3超潔凈排放

神華雁石5號機組300MW CFB爐通過爐內一級脫硫有效控制后,為實現SO2超潔凈排放控制,二級脫硫通過進一步優化運行工況,對床溫、壓降等參數進行精準控制,可保證SO2的排放濃度穩定在35mg/Nm3以下。圖35#CFB爐脫硫島DCS控制畫面,脫硫島出口SO2濃度低至7.2mg/Nm3,其脫硫效率高達99.6%

3    神華雁石5號機組300MW CFB爐脫硫島DCS截圖

出口SO2濃度:7.2mg/Nm3,出口煙塵濃度:2mg/Nm3

3.3.        煙塵≤5mg/Nm3超潔凈排放

神華雁石5號機組300MW CFB爐采用DSC-M型煙氣干式超凈超凈技術,通過循環流化床反應塔的噴水混合凝并后,煙氣中PM1等亞微米級的細顆粒幾乎都絮凝為數十微米的粗顆粒,且DSC-M型流化床脫硫塔頂及出口等的穩流特殊結構設計,保證這些絮凝后的顆粒不易被破壞而更有利于被后級布袋除塵器的過濾;另外,本項目使用的布袋為高精細纖維濾袋,可進一步提高布袋的過濾效率。通過“DSC-M型脫硫塔+布袋除塵器兩者的最佳組合保證了出口煙塵穩定實現小于5mg/Nm3(圖3)的超潔凈排放

3.4.        SO3Hg“超潔凈排放控制

DSC-M型煙氣干式脫硫裝置具有協同脫除硫酸霧(SO3)等酸性氣體及Hg等重金屬污染物的功效。雁石電廠干法裝置雖然沒有做測試,但通過廣州石化2×420t/h CFB循環流化床干法超凈項目經國家環境分析測試中心檢測結果表明:在不添加任何吸附劑的前提下,硫酸霧(SO3)的脫除效率高達99%,出口濃度為3.4mg/Nm3;總Hg脫除率達87.7%,出口濃度為0.824μg/Nm3,遠低于《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011中對Hg及其化合物特別排放限值的要求(0.03mg/Nm3)和超潔凈排放的環保要求(3μg/Nm3)。

3.5.        煙囪不需防腐、排放透明,無視覺污染

雁石電廠5號機組300MW CFB爐經DSC-M型煙氣干式脫硫除塵后,排放原煙囪,煙囪不需防腐,煙囪排放透明,無視覺污染,無濕法脫硫的煙囪雨和拖尾煙跡現象,感官效果極佳。

DSC-M型煙氣干式超凈技術采用干態的生石灰作為吸收劑,在島內直接消化成消石灰,脫硫副產物為干態的,整個系統無廢水產生。

4.       結束語

CFB爐爐后配套DSC-M型煙氣干式超凈工藝不需煙囪防腐、無廢水產生、對煤種適應性強、運行及維護成本低,是一種投資省、綜合凈化效益高的煙氣治理創新技術,在雁石電廠5號機組300MW CFB爐的成功投運及優異的各項排放指標,為我國大型燃煤CFB爐機組煙氣實現超凈排放具有極好的借鑒意義。

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