火電廠應(yīng)用活性焦煙氣脫硫技術(shù)分析

根據(jù)一個2×330 MW火電工程模擬設(shè)計方案和計算數(shù)據(jù)，對活性焦煙氣脫硫技術(shù)在火電廠的應(yīng)用進(jìn)行了綜述和分析，并提出了幾點建議。

0 引言

火電廠SO2排放指控指標(biāo)日趨嚴(yán)格，煙氣脫硫是控制SO2排放所使用的主要手段，目前國內(nèi)外使用的工藝系統(tǒng)主要有：石灰石-石膏法、海水法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、循環(huán)流化床以及活性焦煙氣脫硫工藝。

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝在國內(nèi)已普遍應(yīng)用，一般脫硫效率在95%以上，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。但耗水量相對較高。活性焦煙氣脫硫近年受到廣泛關(guān)注，脫硫效率在95%以上，尤其在資源回收和節(jié)水方面優(yōu)點突出。符合干旱地區(qū)國家節(jié)水政策，尤其對于中國主要產(chǎn)煤區(qū)缺水嚴(yán)重且運力緊張的現(xiàn)狀，火電廠煙氣脫硫的節(jié)水技術(shù)尤其重要。

文中以2臺330 MW機組模擬設(shè)計方案為例，對活性焦煙氣脫硫技術(shù)和工程方案進(jìn)行論述。

1 活性焦脫硫工藝

1.1 活性焦的吸附反應(yīng)機理

當(dāng)煙氣中含有足量水汽和 O2 時，活性焦煙氣脫硫是一個化學(xué)吸附和物理吸附同時存在的過程[1]。首先發(fā)生的是物理吸附，然后焦表面的某些含氧絡(luò)合物基團(tuán)是SO2吸附及催化氧化的活性中心，在有水和氧氣存在的條件下將吸附到活性炭表面的SO2最終催化氧化為 H2SO4�？赡艿姆磻�(yīng)路徑為：

SO2+H 2O → H2SO3 ，(1)

O2 +H 2 SO 3 → H 2 SO 4 ，(2)

就吸附過程而言，工業(yè)上應(yīng)用較多的是固定床和移動床。其中研究和應(yīng)用較多的是德國和日本。固定床吸附塔(器)吸附再生工藝存在通量小、不連續(xù)、高壓降、再生切換頻繁等問題，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

1.2活性焦的解吸(再生)反應(yīng)機理

活性焦的解吸和吸附相比是一個相反的過程。硫酸存在于活性焦的微孔中,吸附了SO2的活性焦被加熱到400 ℃～500 ℃,蓄積在活性焦中的硫酸或硫酸鹽分解脫附,產(chǎn)生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O,其物理形態(tài)為富SO2的氣體,在合適的工藝條件下,SO2體積分率可達(dá)到20%以上。可能的反應(yīng)路徑為：

2H2SO4+CàCO2 +2SO2 + 2H2O，(3)

活性焦的解析過程相當(dāng)于再生過程，在不斷地吸附與解析循環(huán)中,活性焦受到物理和化學(xué)的再生作用,恢復(fù)活性后重復(fù)使用。

1.3活性焦的工藝系統(tǒng)流程

煙氣通過活性焦吸附脫硫裝置被凈化，吸附飽和的活性焦靠重力流至解吸再生裝置，通過加熱使活性焦再生，釋放出的高濃度SO2混合氣體采用現(xiàn)有成熟的工藝技術(shù)可用于生產(chǎn)商品濃硫酸、液態(tài)SO2、結(jié)晶硫磺、硫酸銨等含硫化工產(chǎn)品，再生后的活性焦經(jīng)篩選后由活性焦輸送系統(tǒng)送入活性焦吸附脫硫裝置循環(huán)使用，篩下的少量小顆粒活性焦可作為鍋爐等的燃料[2]。

1.4 技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀

活性焦煙氣脫硫工藝開發(fā)于20世紀(jì)60年代，并于80年代開始工業(yè)應(yīng)用，屬于干法煙氣脫硫工藝。已有數(shù)種方法在日本、德國、美國等國家得到工業(yè)應(yīng)用，其代表方法有日立法、住友法、魯奇法、BF法及Reidluft法等。目前該工藝在國外已由火電廠擴(kuò)展到石油化工、硫酸和化肥工業(yè)等領(lǐng)域。

中國科研和專業(yè)機構(gòu)多年來也在不斷進(jìn)行研究，并在活性炭制備與改性方面取得了很多實驗成果。山西新華化工廠、寧煤集團(tuán)活性炭公司等公司開始進(jìn)行脫硫活性焦的生產(chǎn)，他們生產(chǎn)的活性焦已出口用于煙氣凈化。

在國家863計劃的支持下，在貴州宏福熱電廠試驗完成了活性焦煙氣脫硫裝置，處理煙氣量178 000 Nm3/h，回收的SO2全部用于生產(chǎn)硫酸，2004年建成。國電清新聯(lián)合德國WKV公司于2008年中標(biāo)神華勝利2×660 MW活性焦煙氣脫硫工程，工程在設(shè)計中。

2 模擬工程煙氣脫硫方案

2.1 活性焦煙氣脫硫工藝

本工程煙氣脫硫工藝采用1爐配置1套脫硫裝置，包括：煙氣系統(tǒng)、SO2吸附系統(tǒng)、解析再生系統(tǒng)、活性焦輸送系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)和副產(chǎn)品加工系統(tǒng)。

煙氣自除塵器出口引出，進(jìn)入FGD系統(tǒng)吸附塔，脫硫凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機通過煙囪排入大氣。吸附SO2的活性焦通過輸送系統(tǒng)進(jìn)入再生塔，用電將其加熱到400 ℃左右再生。再生塔排出的活性焦經(jīng)篩分后，由斗式提升機提升回吸附塔，脫硫獲得的高濃度SO2的氣體由高溫離心風(fēng)機抽出，送入工業(yè)硫酸生產(chǎn)裝置。

2.2 活性焦脫硫工藝布置

2臺機組的脫硫裝置對稱布置，形成爐后標(biāo)準(zhǔn)長方形脫硫布置區(qū)域。順煙氣流向依次布置增壓風(fēng)機、吸附塔、解析塔，其間布置輸送系統(tǒng)、熱風(fēng)和冷卻風(fēng)機，兩側(cè)布置制酸車間。