双碱法在电厂锅炉脱硫中的应用

本文针对电厂锅炉实际运行中二氧化硫排放量较高的问题,对尾部烟道增加脱硫装置,并简介了双碱法脱硫工艺和减排效果。

1概述

某电厂3台130t/hCFB锅炉,为了满足环保要求,走可持续发展道路,采用二级脱硫工艺,一级采用炉内气力喷钙法,二级采用对尾部烟气进行双碱法脱硫处理工艺,建成后二氧化硫排放将达到火电厂第Ⅲ时段烟气排放标准,同时满足总量控制要求。

2双碱法脱硫工艺

双碱法脱硫工艺是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2,然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生,由于在吸收和吸收液处理中,使用了不同类型的碱,故称为双碱法,一般采用钠和钙两种碱液。双碱法的明显优点是脱硫效率高,投资费用省等。

钠、钙双碱法是以Na2CO3或NaOH溶液为第一碱吸收烟气中的SO2,然后再用石灰作为第二碱,对吸收液进行再生。再生后的吸收液可循环使用。其反应原理是:

2.1吸收反应

整个工艺由三大部分组成:烟气处理系统、脱硫液循环系统和脱硫渣处理系统。

烟气处理系统:锅炉烟气通过电除尘器进入喷雾旋流脱硫塔前的短管喷淋段,进行预脱硫,预脱硫后的烟气从底部进入喷雾旋流脱硫塔,与喷淋液逆流接触高效脱硫,在雾化增湿和一级脱硫后进入旋流塔板,在叶片导向作用下烟气旋转上升,在上升过程与脱硫液相接触,将脱硫液高度雾化,促使气液间有更大的接触面积,液滴被气流带动旋转,产生的离心力强化气液间的接触,最终被甩到塔壁上,经过溢流装置收集后,沿壁流下。

大部分的二氧化硫和烟尘经过喷雾旋流塔的处理,其出口烟气的含尘浓度在50mg/Nm3以下,二氧化硫脱除率在80%以上。完成脱硫后的烟气在塔体上段通过高效组合除雾装置(有四级除雾设施,去除机械雾滴效率在99.8%以上)除去烟气中的雾滴,净化后的烟气经副塔后由引风机引至烟囱排放。

脱硫液循环系统:脱硫液在脱硫塔内与二氧化硫充分接触、反应后,经塔体底部排灰水沟流入混合池,部分溶液流入反应池,与石灰(或电石渣)浆液进行再生反应,反应后池渣进入浓缩沉淀池,清液返回混合池,在混合池中补充一定量的钠碱后,由循环水泵打入喷雾旋流塔循环使用。

脱硫渣处理流程:脱硫液经反应池后,钠碱得到再生,脱除的二氧化硫生成亚硫酸钙,通过鼓入的空气氧化成硫酸钙,再通过排浆泵打入灰水分离器成为含水量不高于60%的灰渣外排。本工艺的主要优点:脱硫效果好,脱硫效率在80%以上;防结垢、防堵、防腐蚀性能好,运行稳定,安全性能高;投资省、运行费用低,具有良好的经济性;阻力小,压降低;操作弹性宽,运行管理方便。

3脱硫效率计算

针对实际情况,采用循环流化床炉内喷钙干法脱硫和炉外钠、钙双碱简易湿法脱硫相结合的脱硫工艺。此系统建成后经调试运行,综合数据如下:未脱硫时监测得烟气中SO2浓度约为2000mg/Nm3,投入炉内脱硫后,监测烟气中SO2浓度约为800mg/Nm3,可以得出炉内脱硫效率约为60%;再投入炉外脱硫后,监测烟气排放SO2浓度约为120mg/Nm3,炉后脱硫效率约为85%。

因此,脱硫总效率为60%+(1-60%)×85%=94%,根据全厂燃煤量30.2万吨/年和燃煤含硫量0.99%计算,全厂SO2生成量约为4784吨/年,脱硫总效率按94%计算,烟气中SO2排放总量为287吨/年,满足总量控制要求。

4经济分析

4.1成本计算

运行费用主要有电费、水费、人工费、药剂费等。电费的支出项目为脱硫液循环泵等的耗电,年运行按300天计,电费约28.8万元;系统需定期补充水,本设计中用工业循环水等进行补充,因此水费约3.6万元;本脱硫除尘系统由于运行、维护管理简便,可以由司炉工兼管,所以人工费用增加4万元;药剂费初步估算208.7万元/年,其中氧化钙约135.8万元/年,碳酸钙约2.3万元/年,氢氧化钠约70.6万元/年;总计费用为252.3万元/年。

4.2经济效益计算:

全排放SO2排污费=600元/吨4784吨/0.95=302.15万元/年

减排后SO2排污费=600元/吨287吨/0.95=18.12万元/年

节约排污费用=302.15-18.12=284.03万元/年

节约成本=284.03-252.3=31.73万元/年

5环境效益及社会效益

本项目工程建成后每年将少排放4497吨二氧化硫,能有效的减少对当地区域大气环境的污染,并使企业在发展的同时,对环境的污染降到最低限度,提高企业的可持续发展能力和竞争实力。另外还可以将化工行业的废碱液(电石渣)等综合利用,用于取代氧化钙,起到非常显著效果。既提高脱硫效率,又节约原材料消耗,而且还符合国家目前大力提倡的循环经济政策。因此双碱法脱硫工艺在中小型热电厂有推广应用价值,具有显著的环境效益和社会效益。