城市型高硫石油焦CFB电站超低排放工艺技术探讨与实践

余蔷2017年09月20日2一、锅炉原况二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证三、超洁净排放改造工程实践情况四、评价与结论3第*页烧高硫石油焦和煤分别于2007年和2009年建成投运配套烟气循环流化床干法脱硫装置满足当时环保标准要求。广州石化2×420t/hCFB锅炉：4第*页二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证（技术调研）我们早在2003年开始对国内、欧洲、美国进行考察，与德国鲁奇、法国电力、奥地利能源公司和国内一些环保公司进行了技术交流。了解这些公司技术发展和应用情况，以及他们与国内环保公司的合作方式。实地考察了各种脱硫技术实际应用情况。德国鲁奇拥有各种脱硫技术，根据用户情况量体裁衣，与福建龙净环保有技术合作。在九十年代美国弗洛里达州两套30万KW发电机组，其两台既可以100%烧高硫石油焦又可以100%烧煤的CFB锅炉尾部烟气脱硫采用的就是循环流化床干法烟气脱硫除尘一体化装置，同时采用SNCR脱硝。我们借鉴弗洛里达州两套30万KW发电机组锅炉尾部烟气脱硫技术。　与CFB锅炉同步配套烟气脱硫的技术调研及论证5第*页《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）2014年7月1日执行广州市2014年推出《燃煤电厂“超洁净排放”改造工作方案》（“50355”工程），要求2015年底完成如何改造？国家燃煤电厂排放标准氮氧化物100毫克/立方米二氧化硫50毫克/立方米粉尘排放20毫克/立方米广州市超净排放标准氮氧化物50毫克/立方米二氧化硫35毫克/立方米粉尘排放5毫克/立方米二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证（改造依据）6第*页广石化位于黄浦区，距离居民区很近，烟囱的感官异常重要；现场狭窄场地受限；广州市对废水排放也提出要零排放。烟囱干净居民区附近，烟囱干净二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证（条件受限）7第*页技术论证二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证技术调研：广州石化于2012年，赴独子山石化热电厂、南京梅山钢铁、扬子石化热电厂、广州附近电厂等进行工艺调查研究。试验研究：2012年8月在广州石化CFB锅炉上进行了大量脱硫、脱硝和脱汞试验研究，为本工程脱硫脱硝技术改造提供试验依据。可研评估：广州石化同中国联合工程公司一道与国内环保公司交流，于2012年底完成CFB炉可行性研究工作。8第*页半干法技术的主要特点①可实现95%甚至98%高SO2脱硫率②多污染物高效脱除能力（重金属、SO3等），有灵活的脱硝匹配及扩展性③投资建设费用低，运行维护低④水耗低、无废水⑤占地小，适用于改造项目⑥无视觉污染，烟囱感官好⑦烟气中基本无气溶胶，PM2.5去除率达95%以上⑧脱硫灰要有利用途径，固硫剂消耗相对高但综合运行成本低9第*页　　通过以上考察交流及相关试验研究论证，确认了原已使用的循环流化床干式超净工艺装置通过进一步优化改造可以实现NOx小于50mg/Nm3，SO2小于35mg/Nm3，粉尘小于5mg/Nm3的标准要求。最佳工艺!二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证（CFB炉超洁净路线）10第*页二、超洁净排放改造工艺技术调研及论证（CFB工艺流程图）11第*页三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）升级改造开始于2012年7月。提效改造技术路线：脱硫增加消石灰制备系统提高消石灰活性，改造尾部脱硫消石灰下料系统提高脱硫剂下料量和设施自控率水平。除尘技术路线为升级超细PPS纤维滤袋及其配套设备。脱硝增设SNCR及COA脱硝装置。2012年7月完成2#布袋除尘器改造（2017年3月再次换新）2013年4月完成1#布袋除尘器改造（2017年4月再次换新）2013年12月完成1#脱硫消化器建设2014年1月完成2#脱硫消化器建设2014年6月完成两台炉SNCR及COA脱硝建设12第*页SNCR脱硝是将氨水溶液等还原剂喷入炉膛温度为850-1050℃的区域内,还原剂迅速热解出NH3，再与烟气中的NOx反应生成N2和H2O。32224NH4NOO4N6HO123合理的温度场(850-1150℃)反应时间0.5S均匀的还原剂分布场三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）　SNCR脱硝应用13第*页利用流化床反应器中激烈湍动的高密度、高比表面积颗粒床层，注入氧化性脱硝添加剂使烟气中NO在增强氧化作用下被快速氧化成NO2，进而与Ca(OH)2发生中和反应除去。三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）　COA低温脱硝应用14第*页2014年6月份投运满足“超洁净排放”三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）15第*页三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）16第*页注：数据来源为广州石化环境监控管理系统三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）17第*页三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）18第*页脱硫效率＞98%，脱硫出口SO2可稳定控制在35mg/m3以下SNCR脱硝效率均大于60%，脱硫岛入口NOx浓度基本可以控制在50mg/m3以下，脱硫岛出口NOx浓度基本可以控制在40mg/m3以下COA最大脱硝率＞70%，达到技术协议要求，对SNCR脱硝起到了补充作用，确保NOx指标排放值小于50mg/m3粉尘排放小于5mg/m3三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）　装置性能19第*页对于以高硫石油焦为燃料且使用炉内脱硫作为一级脱硫的CFB炉来讲，其在经济上具有巨大的优势。炉内脱硫使用石灰石煅烧生成生石灰进行脱硫，大量未反应的生石灰随飞灰进入布袋除尘器，通过布袋进行除尘收集后循环利用，湿法脱硫采用先除尘后脱硫的技术路线，因此无法对其进行再利用，只能随灰排至灰库而浪费；而干法脱硫采取先脱硫后除尘的技术路线，可以对炉内脱硫过剩的CaO进行再循环利用，降低生石灰耗量。SO2指标提高后总Ca/S比均接近设计值2.35，炉后脱硫Ca/S：0.5~0.9。三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）　经济性分析20第*页序号项目每小时平均运行费用（元）单位设计耗量实际耗量单价设计费用实际费用一脱硫运行费用　　　　　1　生石灰吨1.170.755005853752　电费kW.h1601350.711294.53　水费吨18181.8232.7632.764　蒸汽费（低压）吨1.51.11602401765厂用压缩空气费Nm39008400.12108100.86　仪用压缩空气费Nm31201200.1214.414.4总计1092.16793.46单位脱硫成本元/kg1.4单台CFB炉脱硫运行费用三、超洁净排放改造工程实践情况（CFB炉）21第*页加气混凝土砌块污泥固化水泥三、超洁净排放改造工程实践（干式脱硫副产物综合利用）22第*页四、评价1.三大排放指标优于“超洁净排放”要求广石化2x420t/hCFB炉和2x220t/h煤粉炉采用“循环流化床干式超净技术”,经过长时间的运行检验，均达到设计要求，可确保达到“50355”超洁净排放。23第*页四、评价2.原有CFB装置可进行升级改造原有1、2#CFB锅炉进行脱硫升级改造，并增加SNCR+COA脱硝系统，更换超细PPS纤维滤袋等主要手段，可成功达到超洁净近零排放要求。3.整体运行费用低，检修维护量少，运行可靠，长周期。通过经济性分析，CFB炉脱硫脱硝升级后机组整体运行费用约增加3%左右；煤粉炉机组增加脱硫脱硝，整体机组运行费用约增加6%，其整体运行费用低。同时设备系统相对简单，配套辅助系统少，检修维护量大大减少。24第*页四、评价5.工艺具有多污染物处理能力在高效反应脱除SO2的同时，同步高效反应脱除了SO3、HCl、HF等酸性气体（脱除率在98%以上），高效吸附脱除了Pb、砷、汞等重金属污染物（综合脱除率在95%以上），实现燃煤烟气超洁净/近零排放要求。6.超细纤维滤袋的创新应用采用超细PPS纤维滤袋的除尘技术可以将粉尘控制在5mg/m3以下。7.系统占地小，解决占地难题以循环流化床干法脱硫为核心的反应装置，系统设备布置灵活，占地相对小，有效解决老电厂改造的场地难题。25第*页LJK型净气室窥镜烟尘采样滤筒一尘不染四、评价（布袋净气室：运行2年多，一尘不染）26第*页四、评价烟囱视觉效果27第*页27四、评价广州石化锅炉超洁净应用编入中石化2015年出版书中第*页四、结论前瞻国家环境监测中心对CFB炉检测结果表明：在不添加任何吸附剂的前提下，硫酸雾(SO3)的脱除效率高达99%；总汞脱除率达87.7%，出口浓度远低于新环保国标GB13223-2011中对Hg及其化合物特别排放限值的要求(0.03mg/Nm3)和超洁净排放的环保要求(3μg/Nm3)。结论前瞻经过近三年多时间运行验证，广石化2x420t/hCFB炉采用“循环流化床干式超净工艺”进行脱硫脱硝除尘一体化改造，完全可实现达到“50355”超洁净排放，提前完成了广州市关于“超洁净排放”改造工作，基本实现节能、减排、增效的工作目标，为珠三角空气污染治理做出贡献！29第*页29广州石化燃用高硫石油焦和低硫煤的锅炉实现超洁净排放是成功的创新实践低硫煤：循环流化床干法脱硫多种污染物协同去除达到超洁净四、结论高硫煤：CFB炉炉内脱硫+炉外循环流化床干法脱硫30第*页30广东卫视报道广州石化完成超洁净改造第*页谢谢！Thanks!欢迎参观指导