神华雁石5号机组300MW CFB炉“50355+530”干式超净设计与应用

1. 前言

神华雁石5号机组300MW CFB炉是福建省落实国家《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》率先启动的环保升级改造项目之一，同时也是神华集团系统内首个采用烟气循环流化床干法脱硫除尘一体化工艺(简称DSC-M型烟气干式超净工艺)，并按照近零排放指标(即SO2<35mg/Nm3、烟尘<5mg/Nm3)设计的大型燃煤机组脱硫除尘升级改造工程。为使5号机组今后NOx及汞也实现近零排放(NOx<50mg/Nm3、Hg<3μg/Nm3)，本工程同时预留COA协同脱硝及脱汞装置的接入口。DSC-M型烟气干式超净工艺废水零排放，所以本工程简称“50355+530”(NOx<50mg/Nm3(预留)、SO2<35mg/Nm3、烟尘<5mg/Nm3、SO3<5mg/Nm3、Hg<3μg/Nm3(预留)、零废水)干式超净改造工程。

神华雁石5号机组烟气干式超净排放升级改造工程于2015年5月开始实施，2015年11月一次性顺利成功投运。

2. 项目设计

2.1. 工艺流程

神华雁石5号机组300MW CFB炉实现干式超净排放的烟气处理流程为：循环流化床锅炉(炉内脱硫)+SNCR脱硝+新型干式超净技术(DSC-M)+引风机(两台/炉)→烟囱。吸收塔入口预留COA协同脱硝及脱汞装置的接口。具体工艺流程图如图1。

(1) DSC-M技术

烟气从底部进入脱硫吸收塔，与加入的吸收剂、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO3、SO2等酸性气体。烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过脱硫吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到高于烟气露点温度15℃以上。主要化学反应式为：

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) 低温循环氧化吸收(COA)协同脱硝

预留低温循环氧化脱硝(COA)接口，COA依托DSC-M型烟气干式脱硫除尘装置，利用脱硝剂的强氧化和催化作用，将NO转化为NO2，再与钙基吸收剂发生中和反应，其反应方程式如下：

Ca(OH)2+NO+O2

Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+H2O