300MW机组CFB锅炉超低排放级联合脱硫匹配方式试验

北极星环保网讯:为了全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐，2015年，国家环保部印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，其中要求东部地区300MW及以上公用燃煤发电机组2017年前总体完成。某电厂（以下简称“YS电厂”）2×300MW机组循环流化床（CFB）锅炉采用炉内干法脱硫，无法满足2017年SO2超低排放的要求。

为此，该电厂2015年完成了2×300MW机组CFB锅炉SO2超低排放综合改造。脱硫技术路线在保留了原炉内干法脱硫系统的基础上，新建烟气半干法脱硫除尘一体化系统。采用炉内干法与炉外烟气半干法联合脱硫后实现SO2的超低排放。但是，运行中存在消石灰耗量大，运行成本高的问题。为了提高脱硫系统运行经济性，本文通过理论分析并结合该电厂5号机组现场试验结果，对炉内干法与烟气半干法两级脱硫的匹配特性进行了研究。

1、锅炉及脱硫系统概况

1.1锅炉概况

YS电厂300MW机组CFB锅炉机组配备1025t/h亚临界CFB锅炉，燃料以当地无烟煤为主。锅炉主要由膜式水冷壁炉膛、3台汽冷式旋风分离器和由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)3部分组成。每个汽冷式旋风分离器下部各布置1台J阀回料器，回料器为一分为二结构，锅炉外循环灰通过6路回料斜腿返回炉膛。锅炉主要设计性能参数见表1。

由表1可见，锅炉设计床温910℃，炉内干法脱硫效率设计值84.7%，以保证脱硫后烟气中SO2排放质量浓度不高于400mg/m3，石灰石的最大耗量9.58t/h。

1．2炉内干法脱硫系统

YS电厂每台300MW机组CFB锅炉炉内干法脱硫系统配套石灰石粉仓1座，石灰石输送系统2套（含输送管路），采用压缩空气作为输送气源。石灰石粉入炉点设置在返料器回料斜腿，炉内干法脱硫系统如图1所示，主要参数见表2。

由表2可见：石灰石粉仓容积可满足锅炉BMCR工况72h的用量需求；单套石灰石输送系统最大出力约12t/h，满足锅炉B-MCR工况石灰石粉用量要求并保有一定裕量，日常运行中一用一备。

1．3烟气半干法脱硫系统

烟气半干法脱硫以消石灰作为脱硫剂，将生石灰消化制成干式消石灰粉，也可直接采购成品消石灰粉。将消石灰加入到脱硫塔内，同时喷入减温增湿水，使脱硫剂与烟气在脱硫塔内混合，发生强烈的物理化学反应，对烟气中的SO2进行脱除，主要化学反应如下。

1）生石灰与液滴结合产生的水合反应（生石灰的消化过程）：

CaO+H2O=Ca(OH)2

2）SO2液滴吸收的反应：

SO2+H2O=H2SO3

3）Ca(OH)2与H2SO3的反应：

H2SO3+Ca(OH)2=CaSO3˙1/2H2O+3/2H2O

4）部分CaSO3˙1/2H2O被烟气中的O2氧化：

CaSO3˙1/2H2O+1/2O2+3/2H2O=CaSO4˙2H2O

烟气半干法脱硫过程占主导的是离子反应，反应程度取决于液滴的数量和蒸发干燥时间。因此，影响烟气半干法脱硫效率的参数主要包括脱硫装置进出口烟气温度、水烟比（进入脱硫塔单位体积的烟气喷入的减温水量）等。其中，脱硫塔出口烟气温度要求在高于烟气绝热饱和温度条件下取较小值，并保证脱硫塔内物料不会因湿度过大而结块掉落，工程经验一般取70~75℃。

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