摘要：介绍了实现循环经济的氧化镁脱硫的原理、技术特点以及对2×350MW机组LSFO脱硫用氧化镁工艺进行增效改造的实绩，实现以更低的电耗，更短的工期达到SO2和粉尘的”近零排放“目标。
关键词：脱硫 石灰石法 氧化镁 增效改造
一、烟气脱硫增效改造的必要性
随着中国社会经济的持续发展，继国家环保部于2011年发布的“火力发电厂二氧化硫排放标准”之后，由国家发展改革委、环境保护部、国家能源局联合发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，要求在2020年全国火力发电厂实现烟气 “近零排放”目标，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3。因此，全国的火电厂都在以这一世界上最苛刻的燃煤烟气减排要求开始实施或规划实施烟气“近零排放”。
二 、脱硫增效改造的工艺路线
1. 氧化镁脱硫工艺技术路线
由于氧化镁（MgO）浆液氢氧化镁（Mg(OH)2)固有的优良化学活性和中国丰富的镁资源优势， 因地制宜，采用氧化镁为脱硫剂的镁基脱硫工艺是达到超高效率脱硫，实现近零排放的一种先进、成熟的创新脱硫技术。
镁基湿法脱硫工艺不仅能在低液/气比下达到99.5%以上脱硫效率，而且造价低、省电、运行可靠、便于改造。全氧化镁脱硫固体模式工艺的副产品亚硫酸镁可以农用，也可以焙烧再生，实现氧化镁循环脱硫，同时从煤中回收硫资源，实现循环经济。而以少量氧化镁与生石灰混合的加镁石灰脱硫则主要消耗成本较低的生石灰（CaO），达到99+%脱硫效率，生产高品质石膏副产品。
再生式氧化镁脱硫工艺的工艺流程原理图如下。
可见，氧化镁脱硫的基本工艺路线与石灰石法相近，都由脱硫剂制浆、脱硫塔循环吸收和脱硫副产物脱水组成，易于用来改造石灰石脱硫工艺。
2. 氧化镁脱硫工艺对石灰石-石膏法脱硫系统的增效改造
改造后达到的主要技术经济性指标：
1）脱硫效率可以达到99.5+%，即使在GGH运行时，可以燃用含硫1.5%的煤，实现SO2近零达标排放，并降低燃煤成本。
2）氧化镁脱硫喷淋可以达到70%以上的除尘效率，利于实现除尘近零排放要求。
3）取消了石灰石磨粉系统，取消氧化风机，减少循环泵，降低风机压头，使脱硫厂用电率降低到0.5%以下。
4）产生表面水不高于15%的脱硫副产物，可以直接销售用于复/混肥料或者再生氧化镁。
三、氧化镁脱硫增效改造实绩
1. 增效改造技术指标
在该改造项目启动后，获悉国家将要求“近零排放”，SO2排放<35 mg/Nm3，因此，提高了脱硫增效改造的设计标准。
脱硫效率：> 98.5% (燃煤S=1.06%；GGH后）
> 99.2% (燃煤S=1.5%；GGH后）
烟气SO2排放： < 35mg/Nm3 （GGH后）
2. 增效改造工程成果
1） 改造工程工期
脱硫设施增效改造工程于2014年5月开工，前期主要是氧化镁车间施工。其中1#机组于7月按计划停机、9月初完成脱硫设施改造并一次投运脱硫成功。在调试期间，先后完成了低硫煤（<1%）和高硫煤（2-2.2%）的168小时运行和通过性能及环保检测。2#机组于2014年12月按计划停机， 经过50天停机改造，于2015年2月顺利启动脱硫运行。两台氧化镁脱硫系统一直正常运行，GGH出口SO2排放< 35mg/Nm3。
两套脱硫系统自改造工程开工到全部投入脱硫运行，历时9个月。
2）脱硫性能改进
两套脱硫系统在调试期间，分别进行了低硫煤和高硫煤的168h连续试运行，在燃用设计煤种（含硫1.06%-1.2%）时，两台循环泵运行即可达到35mg/Nm3排放要求。
两次168运行中，燃煤含硫1.2%以下时，只运行2层喷淋（一台循环泵备用）运行时的平均脱硫效率超过99%，满足35mg/Nm3排放要求，见下表：
序号项目单位设计煤168低硫煤168备注
1系统入口SO2浓度mg/Nm32,406.51,212
2系统脱硫率(GGH出口)%98.5998.33两台循环泵运行
3脱硫塔脱硫率%99.0998.83GGH漏风率按0.5%计算
4GGH出口净烟气SO2浓度mg/m334.020.29标态，干基，6%O2
注数据均来自于脱硫控制系统历史记录数据。
数据在考核时段内取平均值。
烧S=2.2%煤时，入口烟气SO2=4612 mg/Nm3，运行三层喷淋，GGH出口SO2=30mg/Nm3，系统脱硫效率99.35%，经检测，GGH的漏风率～0.5%，故脱硫塔真实脱硫效率99.8%。
3））脱硫厂用电降低
氧化镁脱硫的低电耗在此工程中得到证实。氧化镁增效改造后的2炉脱硫系统的实际运行电耗（kWh/h）比改造前降低1,550kWh/h，即0.22个百分点的厂用电率；比达到98%脱硫效率的石灰石法增效方案降低3,587kWh/h，即0.5个百分点的厂用电率，年节电约1800万kWh，超过了使用氧化镁所增加的脱硫剂原料的费用。增效改造以后，电厂脱硫运行成本降低。
四、结 论
氧化镁脱硫增效改造的实践证明，用氧化镁脱硫工艺改造现有石灰石-石膏法脱硫系统与仍然用石灰石法增效具有以下优势：
1.达到超高脱硫效率：99.8%，可以在燃用高硫煤和使用GGH时达到“近零排放”要求。
2.完全保留原脱硫塔、烟道、风机、循环泵、石膏脱水系统设施，改造量小，改造费用降低50%以上。
3.一台脱硫系统改造工期五个月，其中停机时间50-55天，在正常大修期内完成。
4.脱硫厂用电率降低0.5个百分点，电费节省超过脱硫剂费用增加，运行成本降低。
5.脱硫副产物亚硫酸镁可以农用，有条件的可以再生处理，回收氧化镁并生产硫酸, 实现循环经济，获得净效益。
6.氧化镁对石灰石脱硫增效改造实施必须因地制宜，特别适用于：1）烧较高硫煤，和（或）有GGH，要求脱硫塔99+%脱硫效率，2）现场场地限制，无法采用用双塔工艺， 3）改造停机工期短，4）要求降低脱硫电耗和运行成本，5）氧化镁供应保障，副产物亚硫酸镁能在附近处理或利用，6）要求降低改造费。
引用文献：
(1) 熊天渝，“氧化镁烟气脱硫技术及在中国的应用”，国际脱硫技术研讨会，2001年10月，北京。
(2) B&W, "Maximizing SO2 Removal by Retrofit with Duel Tray Technology", B&W Report, 2006。
(3) Wolfgang Schuettenhelm, "FGD Technology Developments in Europe and North America, Aug. 20, 2001。
(4) URS, "Techniques for Improving FGD System Performance to Achieve Ultra-High SO2 Removal Efficiency“, URS Report, 2005。
(5) 易勇智等，”350MW燃煤机组MgO法烟气脱硫系统烟尘脱除试验研究“。
论文作者:徐继业
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
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