系列報道 || 福建龍凈助力渭化集團采用CFB干法脫硫裝置協同實現克勞斯尾氣超低排放


福建龍凈助力渭化集團采用CFB干法脫硫裝置協同實現克勞斯尾氣超低排放

——減污降碳、協同治理系列報道之四

2020922日,我國在第七十五屆聯合國大會上提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”,即“30·60雙碳”目標。目前,按照煤耗統計,煤電行業的碳排放量占中國總體碳排放量的30%以上,是我國實現雙碳目標的重點工業領域。

20157月以來,渭化集團陸續采用福建龍凈CFB干法脫硫工藝在已建的2160噸煤粉爐、1220CFB鍋爐、2240CFB鍋爐,以及新建的3320噸鍋爐上創新以“多爐一塔”和“單爐單塔”的工藝布置組合方案,經濟地實現全部燃煤鍋爐的一攬子超低排放治理。

克勞斯尾氣組分復雜,工況波動大

煤化工廠煤液化的過程產生部分副產物為一定濃度的H2S等酸性氣體,若直接排放,不僅造成大量硫資源浪費,還會導致嚴重的大氣環境污染。為此,煤化工企業一般都配有克勞斯工藝設備(硫回收設備),將H2S轉化為硫磺,實現資源回收利用。

渭化集團采用的克勞斯尾氣處理裝置設計年產硫磺10000噸,硫回收率達99.98%,其工藝流程為兩級克勞斯+加氫還原+SCOT+尾氣焚燒,焚燒后的尾氣組成成分見下表。

組分

CO2

N2

H2O

O2

SO2

NOx

mg/Nm3

%

21.2

57.5

15.2

5.4

1

34

渭化集團的克勞斯裝置焚燒爐后尾氣污染物排放值按SO2200mg/Nm3設計,可以滿足《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996SO2960mg/Nm3的要求,故渭化集團早期克勞斯裝置的尾氣通過煙囪就地直排

隨著新標準《石油化學工業污染物排放標準》(GB31571-2015)的發布,重點地區的克勞斯尾氣按SO250mg/Nm3(3%O2)標準執行。為此,渭化集團需要對克勞斯工藝裝置尾氣進行脫硫治理。

常規克勞斯尾氣脫硫成本高、能耗高

渭化集團的克勞斯尾氣脫硫,原計劃在常規的兩種脫硫工藝中進行比選:1)通過優化克勞斯工藝及技術參數優化以提高硫回收效率,如增加克勞斯反應級數,使尾氣中的SO2濃度直接滿足新排放標準;2)增設單獨的尾氣脫硫裝置,通過吸收劑吸收克勞斯尾氣中的SO2,使其達到新排放標準。

但上述兩種做法,均存在一次投資高、運行成本高、能耗高等缺點。

采用第一種技術方案,由于渭化集團的克勞斯工藝的硫回收率已達99.98%,若通過再串接克勞斯反應級提高~0.02%硫回收,不僅投資費用會大大增加,且仍無法保證尾氣中的SO2濃度穩定滿足新標準排放。

為確保克勞斯硫磺回收裝置尾氣中的SO2能夠滿足新標準排放,同時考慮到渭河化工地處的汾渭平原屬于大氣污染治理重點區域,環保要求越來越嚴格,為此,渭化集團計劃采用常規的在克勞斯裝置焚燒爐后增設單獨脫硫系統的工藝方案。

對于渭化集團這種克勞斯焚燒爐后尾氣量較小的煙氣脫硫裝置,一般都采用堿洗法脫硫工藝,以堿液(NaOH)為脫硫劑,屬于濕法脫硫工藝的一種,雖然規模小,但各種漿液罐、泵、池等一樣都不能少,是一套“麻雀雖小五臟俱全”的化工裝置。據測算,增設單獨的克勞斯尾氣堿洗法脫硫裝置,一次投資需達約1300萬元,年運行成本費用近百萬元,相應年碳排放量增加1000噸以上。

此外就堿洗法脫硫工藝技術本身來說,存在設備易腐蝕、漿液霧滴排放控制難、堿洗工藝調整反應慢易發生系統結垢等問題。

1 堿洗滌法(NaOH)工藝流程圖

 

 協同龍凈CFB干法脫硫成本低、效果好

福建龍凈為渭化集團提供的CFB干法脫硫工藝裝置,無論是采用“多爐一塔”配套煤粉爐、還是單爐單塔配套CFB鍋爐,在不同工況下均能穩定滿足超低排放,且運行成本低,自投運后多年來從未發生過“塌床、堵塞、結垢”等一般干法脫硫易發生的“頑疾”,且煙囪排放透明,無任何藍煙拖尾問題,充分證明福建龍凈的CFB干法脫硫工藝所特有的高密度、高湍動能干法脫硫塔不僅脫硫率高、具有多組分污染物協同凈化的能力,還擁有良好的操作彈性。

為此,渭化集團認為其克勞斯尾氣雖然煙氣污染物組分復雜、工況波動大,但總體煙氣量小、SO2濃度也不高,若能創新地將克勞斯尾氣引入鍋爐后CFB干法脫硫系統協同處置,一同實現SO2超低排放,則不僅可以降低一次投資一千萬元以上,還能每年節省運行成本近百萬元和減少大量的運行能耗,也即減少了每年上千噸的碳排放。

將克勞斯尾氣引入福建龍凈為渭化集團燃煤鍋爐配套提供的CFB干法脫硫裝置協同處置,僅僅需要增設少量的煙道和風擋,與堿液洗滌法脫硫工藝復雜的系統項目對比,運行的可靠性也大幅提高,還不需要額外增加運行、維修人員。

為此,渭化集團與福建龍凈一起通過反復論證和設計,于2020年成功地將渭化集團全部的三套已建克勞斯裝置的尾氣,互備引入到不同鍋爐的CFB干法脫硫裝置協同處理,與鍋爐煙氣一起實現了“超超低”排放,為渭化集團節省了上千萬元克勞斯尾氣脫硫的投資費用,節省了每年近百萬元的運行成本。

2 渭化集團完成CFB干法脫硫協同克勞斯尾氣超低排放改造后的整體照

 

福建龍凈助力渭化集團,將克勞斯尾氣成功地引入到CFB干法脫硫裝置中協同實現超低排放,為煤化工裝置尾氣處理實現“減污降碳、協同治理”探索了一條新路。

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