永安電廠2×300MW機組CFB爐通過對爐后增設(shè)煙氣新型干法超潔凈系統(tǒng)進行脫硫除塵升級改造，8號機組超低排放整體升級工程于2015年6月順利投運，升級后的各項運行指標(biāo)均達到燃煤煙氣“超潔凈排放”的要求，成為福建省首臺300MW機組CFB爐超低排放燃煤機組。

1. 前言

永安電廠是中國華電集團下屬企業(yè)，是一家以發(fā)電為主、供熱為輔的國家大二型企業(yè)，是福建省電網(wǎng)重要的電源支撐點。華電永安“上大壓小”2×300MW循環(huán)流化床機組于2012年投產(chǎn)，為滿足國家發(fā)改委、環(huán)保部、能源局三部委聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》(發(fā)改能源〔2014〕2093號)要求，至2020年，東部區(qū)域燃煤機組實施大氣污染物排放濃度基本達到燃?xì)鈾C組排放標(biāo)準(zhǔn)要求，即SO2<35mg/Nm3、煙塵<10mg/Nm3。

永安電廠2×300MW循環(huán)流化床機組為實現(xiàn)一步到位采用“超潔凈”排放，8號機組煙氣“超潔凈”排放升級改造工程于2014年6月開始實施，2015年6月一次性順利成功投運，7號機組預(yù)計2015年10月底投入運行。

2. 項目設(shè)計

2.1 工藝流程

永安電廠2×300MW機組CFB爐對原有電袋除塵器袋區(qū)掏空，原有鍋爐引風(fēng)機進行拆除，增加脫硫除塵裝置和引風(fēng)機，鍋爐和脫硫除塵裝置共用引風(fēng)機，實現(xiàn)超潔凈排放的技術(shù)路線為：爐內(nèi)脫硫+SNCR脫硝(單獨實施)+新型干法超潔凈技術(shù)(LJD-FGD)，預(yù)留COA協(xié)同脫硝技術(shù)接口。如圖1。

      工藝流程圖

(1) LJD-FGD技術(shù)

煙氣從底部進入脫硫吸收塔，與加入的吸收劑、循環(huán)灰及水發(fā)生反應(yīng)，除去煙氣中的SO2等氣體。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(tài)，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對滑落速度，顆粒反應(yīng)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(zhì)。同時為了達到最佳的反應(yīng)溫度，通過向脫硫塔內(nèi)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(xué)反應(yīng)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(huán)氧化吸收(COA)協(xié)同脫硝

預(yù)留低溫循環(huán)氧化脫硝(COA)接口，COA依托LJD-FGD脫硫除塵裝置，利用脫硝劑的強氧化和催化作用，將NO轉(zhuǎn)化為NO2，再與鈣基吸收劑發(fā)生中和反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下：

2.2 設(shè)計參數(shù)

(1) 燃料成分

表1 燃料成分分析資料表

(2) 煙氣參數(shù)

永安電廠2×300MW機組CFB爐脫硫除塵設(shè)計煙氣參數(shù)見下表2。

表2 2×300MW機組CFB爐煙氣參數(shù)

2.3 設(shè)計說明

本項目對原有電袋袋區(qū)進行掏空，原有鍋爐引風(fēng)機進行拆除，增加脫硫除塵裝置和引風(fēng)機，鍋爐和脫硫除塵裝置共用引風(fēng)機，煙氣流程：

煙氣循環(huán)流化床鍋爐→電除塵器(電袋袋區(qū)拆除)→煙氣循環(huán)流化床半干法脫硫塔→布袋除塵器→引風(fēng)機(新)→煙囪。

下圖2為永安電廠8# CFB爐經(jīng)升級改造后的全景圖。

圖2 永安8#爐CFB爐脫硫除塵升級改造后全景圖

3. 實現(xiàn)超潔凈排放的技術(shù)優(yōu)勢

3.1 SO2≤35mg/Nm3“超潔凈排放”

永安電廠2×300MW機組8#CFB爐通過爐內(nèi)脫硫有效控制后，脫硫島入口SO2濃度為800～1500mg/Nm3，為實現(xiàn)SO2“超潔凈排放”控制，進一步優(yōu)化運行工況，對床溫、壓降等參數(shù)進行精準(zhǔn)控制，可保證SO2的排放濃度穩(wěn)定在35mg/Nm3以下。下圖為永安8#CFB爐脫硫島出入口SO2曲線。

圖3 永安8#CFB爐脫硫島入口及出口SO2濃度波動曲線

(脫硫島出口SO2濃度：≤35mg/Nm3)

3.2 煙塵≤5mg/Nm3 “超潔凈排放”

永安電廠2×300MW機組CFB爐采用LJD-FGD技術(shù)，通過循環(huán)流化床反應(yīng)塔的噴水混合凝并后，煙氣中PM1等亞微米級的細(xì)顆粒幾乎都絮凝為數(shù)十微米的粗顆粒，且LJD流化床脫硫塔頂及出口等的穩(wěn)流特殊結(jié)構(gòu)設(shè)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(xì)纖維濾袋，可進一步提高布袋的過濾效率。通過“LJD反應(yīng)塔+布袋除塵器”兩者的最佳組合保證了出口煙塵穩(wěn)定實現(xiàn)小于5mg/Nm3的“超潔凈排放”。8號機組粉塵排放見圖3。

3.3 煙囪不需防腐、排放透明，無視覺污染

永安電廠2×300MW機組CFB爐經(jīng)LJD-FGD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(xiàn)象，感官效果極佳。

圖4 永安8#CFB爐脫硫島煙囪排放透明

3.4 無廢水產(chǎn)生

LJD-FGD技術(shù)采用干態(tài)的生石灰作為吸收劑，在島內(nèi)直接消化成消石灰，脫硫副產(chǎn)物為干態(tài)的，整個系統(tǒng)無廢水產(chǎn)生。

3.5 對入口SO2濃度適應(yīng)強

對于入口SO2濃度1000~2000mg/Nm 3波動變化，出口SO2濃度始終穩(wěn)定在35mg/Nm3以下。

圖5 永安8#CFB爐脫硫島入口1000～2000mg/Nm3，出口SO2濃度穩(wěn)定≤35mg/Nm3曲線

4 結(jié)束語

LJD干法超潔凈排放工藝技術(shù)在永安電廠2×300MW機組8#CFB爐的成功投運及優(yōu)異的各項指標(biāo)，實現(xiàn)最新“SO2<35mg/Nm3、煙塵<5mg/Nm3”的超清潔排放環(huán)保要求，成為福建省首臺300MW機組CFB爐超清潔排放燃煤機組。此外，CFB爐爐后配套LJD-FGD干法工藝不需煙囪防腐、無廢水產(chǎn)生、對煤種適應(yīng)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(chuàng)新技術(shù)，在我國CFB爐具有很廣闊的應(yīng)用前景和推廣意義。