烟气循环流化床脱硫CFB-FGD技术简介

烟气循环流化床脱硫CFB-FGD技术简介

1. 概况

烟气循环流化床(CFB)脱硫技术在最近几年中已有所发展，不但用户增多， 而且系统的烟气处理能力也比过去增大了，达到950,000Nm/h，用于300MW机组的烟气脱硫系统。

目前，已达到工业化应用的主要有三种流程, 它们是： 1. 由德国Lurgi公司开发的烟气CFB脱硫技术；

2. 由德国Wulff公司在Lurgi技术基础上进行改进后的RCFB脱硫技术； 3. 由丹麦F.L.Smith公司开发的GSA烟气脱硫技术。

早在七十年代初，擅长于冶金工业工程建设的德国Lurgi公司就采用了烟气循环流化技术对炼铝设备的尾气进行处理。八十年代中期，由于开始对环境质量的严格控制以及政府的有关法规的强行规定，德国的动力工业对烟气脱硫设备有了巨大的需求。Lurgi公司在原来用于炼铝尾气处理的技术的基础上开发了一种新的适用于锅炉和其它燃烧设备的干法烟气脱硫工艺，即烟气循环流化床脱硫工艺。

这种工艺以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，使吸收剂与烟气接触时间增加，一般可达30分钟以上，从而大大提高了吸收剂的利用效率。这种工艺不但具有干法工艺的许多优点，如流程简单、占地少、投资低以及脱硫副产品呈干态，因而易于处理或综合利用，而且能在很低的钙硫比的情况下(Ca/S=1.1-1.2)达到与湿法工艺相近的脱硫效率(95%)。

德国Wulff公司是一个成立较晚的设计和建造烟气CFB脱硫工程的小型企业。 它的创始人R. Graf原是Lurgi公司在烟气CFB脱硫技术开发方面的主要负责人。脱离Lurgi公司后自建了Wulff公司，专门从事烟气CFB脱硫技术的开发工作，在Lurgi技术的基础上开发研制了一种叫做回流式烟气循环流化床的烟气CFB脱硫技术,对烟气CFB脱硫技术作了较大的改进，使之更加适用于动力工业(详见后)。 F.L.Smith公司是丹麦最大的工业企业，在水泥工业及散装物料输送机械制造方面享有很高的声誉。该公司的子公司F.L.Smith Mill?专门从事环保设备设计和环境工程建设，在静电除尘器及烟气脱硫方面有不少业绩。它们独自开发的

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气体悬浮吸收(GSA)烟气脱硫技术在工作原理上和Lurgi工艺十分类似，并且已在一些垃圾焚烧设备和中小动力锅炉的烟气处理装置上得到了应用。GSA工艺还作为美国能源部主持的清洁煤技术项目的第二阶段中的一种试验技术在美国的一个10MW燃烧装置上进行了试验。

下面先对烟气CFB脱硫介绍的工作原理进行简要的说明，然后介绍用于电厂 锅炉的两个装置的基本情况。

2. 烟气CFB脱硫工艺简介

无论是Lurgi公司的CFB工艺, Wulff公司的RCFB工艺还是F.L. Smith 的GSA工艺，它们在工作原理上都是很类似的。因此我们以Lurgi公司的CFB工艺为基础对烟气CFB脱硫工艺作简单的介绍。

烟气CFB 脱硫工艺流程由吸收剂制备，吸收塔，吸收剂再循环，除尘器以及仪表控制系统等部分组成，其流程图见图1。

烟气CFB脱硫工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，在特殊情况下也可采用其它对二氧化硫气体有吸收能力的干粉或浆液作吸收剂。

由锅炉排出的未经处理的烟气从流化床的底部进入，如果考虑到综合利用的需要，不希望脱硫的副产品与飞灰混在一起，那么必须在吸收塔之前安装一个预除尘器。 流化床吸收塔的底部为一个文丘里装置。烟气流经文丘里装置后速度加快，并与很细的吸收剂粉末互相混合。它们之间的相对滑移速度很大, 加上吸收剂颗粒的密度很大，因此颗粒之间、气体与颗粒之间有着剧烈的摩擦，对SO2的吸收反应的传热传质过程十分有利。

吸收剂与烟气中的SO2反应，生成亚硫酸钙，经脱硫后带有大量固体颗粒的烟气由吸收塔的顶部排出。排出的烟气进入再循环除尘器中，再循环除尘器实 图1. 烟气CFB脱硫工艺流程

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静电除尘器化装置吸收塔除尘器烟囱灰库

际上是一个机械式除尘器，也可以是一个安装在电气除尘器前面的机械式预除尘器。烟气中的大部分固体颗粒都被再循环除尘器分离出来，被分离出来的颗粒则经过一个中间灰仓返回到吸收塔。由于大部分的颗粒都被循环多次，因此，固体吸收剂在脱硫系统中的滞流时间很长，一般可达三十分钟以上。

中间灰仓出灰装置根据吸收剂的供给量以及除尘效率, 按比例排出固体颗粒进入再循环回路。

从再循环除尘器排出的烟气如不能满足排放标准的要求，则需要再安装一个除尘器(静电除尘器或布袋除尘器)。经除尘后的洁净烟气通过引风机、烟囱排入大气。

以干粉的形式输入流化床吸收塔的吸收剂，同时还要喷入一定量的水以提高气体和固体物的反应能力。对脱硫效率来说，一个很重要的因素是烟温与水露点温度之差，该差值越小则系统的脱硫效率越高。由于吸收剂是干的, 所以注水量与加入的吸收剂的量、烟气的温度以及烟气中的SO2浓度无关。这样就可以使喷水后的烟气温度与水露点十分接近，使得CFB烟气脱硫工艺可以适用于燃料含硫量从0.3％-6.5％的各种锅炉（包括燃煤锅炉和燃油锅炉），并在各种运行条件下均有很高的脱硫效率。

CFB工艺的吸收剂是以石灰在现场进行干消化所得到的干的氢氧化钙细粉。 由于消石灰粉颗粒很细, 一般在10微米以下，因此不需要进行磨细，既节省了 购买磨机等大型设备的投资费用，也减少了能源消耗，使运行费用大为降低。

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同时因为CFB工艺是一种干法流程，所以不象湿法、半干法那样需要有许多庞 大的存储罐和易磨损的浆液输送泵等组成的复杂的吸收剂制备、输送系统，只 要一台干消化器用来制备消石灰粉，然后用空气斜槽进行输送就可以了，从而 大大简化了工艺流程。

在各种负荷条件下，CFB烟气脱硫系统都能很好地适应. 当负荷从100%变化到10%，系统称仍能很好地工作，这使得CFB工艺既能由于调峰机组，又能用于带基本负荷的机组。

CFB工艺所产生的脱硫副产品呈干粉状，非常便于处置。其化学组成与喷雾干燥工艺的副产品相类似，主要CaSO3、CaSO4 以及未反应完的吸收剂(Ca(OH)2)等构成。脱硫副产品中是否含有大量的飞灰，则取决于在CFB烟气脱硫系统强是否安装了前级除尘器。CFB烟气脱硫系统的脱硫副产品的处置方法也与喷雾干燥的副产品基本相同。CFB工艺的副产品在加水后会硬化，硬化后的屈服强度可达15-18N/mm2，压实密度为1.28g/cm3，而其渗透率则与黏土类似，约为3X10-11。由此可见该副产品的强度与混凝土接近，很适合作矿井回填、道路基础。如能进一步加以开发，可能成为良好的建材工业的原料。 典型的CFB烟气脱硫反应的脱硫灰的成分如下；

飞灰 约 60%-70%

CaCO3 7%-12% Ca(OH)2 2%-4% CaSO3 12%-18% CaSO4 2%-5% 水 <1%

3. CFB烟气脱硫装置实例

3.1 Siersdorf电厂

3.1.1电厂概况

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电厂从1962年开始投运。共有两台液态排渣炉(1号和2号炉)，燃用当地的烟煤，装机容量为170MW。

设计数据 煤分析

水分 灰分 热量 硫(可燃质)

入口原烟气

流量 温度 含尘量

最大含硫量 CO2

O2

H2O

处理后排出的烟气

温度 含尘量 SO2

3.1.2 烟气脱硫装置概况

12-16 % 17-21 % 23000 kJ/kg

10-15 %

2?(145,000-362,500) Nm3

/h 100-140 ?C 0.2-2 g/m3

2700 mg/Nm3, (950 ppm)

13-14 Vol%

5-6.5 Vol%

6-11 Vol%

65-75 ?C <125 mg/m3

<400 mg/m3

(140 ppm)

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