西柏坡電廠煙氣脫硫裝置的運行診斷及優化

趙景文，吳有奇，胡鴻基

（1.河北西柏坡發電有限責任公司，石家莊 050000；2.北京朗凈天環境工程咨詢有限公司，北京 100054）

西柏坡電廠煙氣脫硫裝置的運行診斷及優化

趙景文1，吳有奇2，胡鴻基2

（1.河北西柏坡發電有限責任公司，石家莊 050000；2.北京朗凈天環境工程咨詢有限公司，北京 100054）

以西柏坡電廠一期2×300MW煙氣脫硫工程為例，對吸收塔運行狀況進行運行監測及化學分析，在不進行大規模改造的前提下，通過CFD技術模擬不同工況下的吸收塔煙氣流場，通過增加導流板優化吸收塔煙氣流場的分布，達到了提高脫硫效率的目的，對已建成的吸收塔進行后期優化改造，有良好的借鑒作用。

火電廠;脫硫;優化改造

前言

河北西柏坡發電有限責任公司一期1、2號機組裝機容量均為300MW，分別于1993年12月和1994年11月投產，后期配套建設的脫硫裝置于2007年5月投入運行，采用的是魯奇-比曉夫石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝，設計脫硫效率為95%。

由于項目不設GGH，原來的煙囪需要防腐，所以采用了濕煙囪技術設計，運行了一段時間后，煙囪防腐完成，凈煙氣改為經煙囪排放而關閉吸收塔頂濕煙囪。這種情況在國內尚屬首次。

本文簡要介紹了該項目優化前的運行狀況，分析了造成脫硫效率低的原因，并且設計了改善煙氣流場分布從而提高脫硫效率的優化方案，經運行調整，取得了良好的優化效果。

1 脫硫系統概述

吸收塔（噴淋塔）規格：12m（直徑）×42.3m（高度）×1357m3（漿池容積）；4層噴淋×4700m3/h（單層）。主要設計參數見表1。

表1 主要設計參數

2 脫硫系統的運行監督及診斷

一期脫硫裝置自2007年運行以來已有3年，由于煤質硫分的變化較大，煙氣脫硫后經常不能滿足環保排放標準要求，因此需要對一期脫硫系統進行優化改造。

2.1 脫硫系統的運行監督

西柏坡電廠2號機組的運行過程趨勢見表2，石灰石漿液化驗結果見表3。分析表中的數據得知，脫硫系統在運行過程中存在很多問題，給運行調整增加了許多困難：1）鍋爐負荷變化很大，導致煙氣量變化很大；2）煤質差別較大，導致入口SO2濃度波動很大；3）pH值難以控制，加大進漿量，pH值變化不明顯；4）漿液中的CaCO3含量偏高；5）石灰石品質不穩定。

表2 西柏坡2號吸收塔優化前運行數據

表3 石灰石漿液化驗結果

2.2 脫硫系統的故障診斷

通過采用CFD模擬技術、按照西柏坡電廠脫硫系統原設計參數模擬西柏坡電廠吸收塔的煙氣流場，圖1～圖4為2號吸收塔煙氣優化對比圖；圖中左側為優化前圖。

由圖1～圖4模擬的優化前煙氣流場可以看出，吸收塔的煙氣在原煙氣的入口就存在流動不均勻的特性，煙氣入口對面塔壁向上氣流的流速明顯過高。

由此可知，西柏坡電廠吸收塔煙氣流場分布有很多問題：煙氣流動不均勻、部分煙氣流速過大、煙氣和霧化漿液接觸時間不足、反應不充分等。此外，由于煙氣流速過大，使得吸收區煙氣的分布更難均勻、氣液接觸傳質效果更差，氣流紊亂導致煙氣逃逸，也是不可忽視的原因。

圖1 原煙氣進口剖面優化對比

圖2 原煙氣進口截面優化對比

圖3 原煙氣出口剖面優化對比

圖4 吸收塔25.9m截面處優化對比

3 脫硫系統的優化

3.1 優化方案

目前，改善塔內氣流分布的技術有很多，如合金托盤、文丘里棒、液體再分配環ALDR、旋匯耦合器等技術，這些技術雖然對煙氣都有很好的整流效果，但皆是改變塔內結構的優化方案，存在一定風險性。

在吸收塔內不改變任何其他結構和噴淋形式，優化塔內煙氣流場時，要根據不同工況、不同優化方案的流場分析，找出切實可行的辦法。

在原煙氣入口煙道設計和流場相對應的導流板，同時在吸收塔塔內噴淋區域塔壁上增加導流環，以均勻吸收塔內煙氣分布，從而提高運行的效率和塔內設備的保護，如除霧器。具體方案如下：1）在煙氣入口煙道彎管處安裝半徑為2.1m的導流板；2）在吸收塔25.9m處原煙氣進口處正對面、半圓里增加寬500mm的環形擋板。

3.2 優化后效果

由圖1～圖4可以看出，經過優化設計，吸收塔的煙氣流動均勻性明顯提高。由圖2原煙氣進口截面優化對比圖可以看出，原煙氣進口氣流明顯均勻很多，煙道上側高速氣流區域消失。由圖1原煙氣進口剖面優化對比圖可知，優化前煙氣入口對面塔壁向上的高速氣流消失，煙氣整體在吸收塔中心靠攏，并且氣速均勻。圖3、圖4顯示的情況同上，煙氣整體的流動均勻性大幅提高。

pH值是石灰石濕法FGD的重要運行參數，通過運行調整優化，漿液pH值范圍在5～6之間，且石灰石漿液流量運行穩定，Ca/S比維持在1.03左右，提高了石灰石的利用率，節約了運行成本。故此次優化改造效果明顯。

此外，吸收塔優化后煙氣中SO2的含量及鍋爐負荷的適應范圍有所提高，脫硫效率和出口SO2濃度也保持穩定（見表4），達到了預期的效果。

4 結論

針對新的更加嚴格的國家排放標準，西柏坡電廠一期2×300MW機組脫硫系統，在沒有對吸收塔系統進行很大改造的前提下，通過對煙氣流場進行優化，達到了提高脫硫效率的目的。

表4 西柏坡2號吸收塔優化后運行數據

該項目的成功實施表明，通過對老系統的優化改造，如：噴淋層的新型噴嘴的布置，改變噴淋層的煙氣分布、優化運行，合理控制CaCO3的耗量等等，也可以提高脫硫效率、達到節能減排的目的。

曾庭華，楊華，廖永進，等.濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.（145～158）.

Operation Diagnoses and Optimization of Flue Gas Desulfurization Equipment in Xibaipo Power Plant

ZHAO Jing-wen1, WU You-qi2, HU Hong-ji2
(1. Xibaipo Power Generation Co. Ltd, Shijiazhuang 050000;2. Beijing Langend Environmental Engineering Serbice Co. Ltd, Beijing 100054, China)

Taking FDG plant of 2x300MW in Xibapo power plant as an example, the paper makes operation monitoring and chemical analysis on the absorption tower operation. The flue gas flow field of absorption tower is simulated through the CFD technology. In order to increase the desulphurization efficiency, the transformation at later period should be carried out in the absorption tower.

power plant; FGD; optimization and transformation

X701.3

A

1006-5377（2011）04-0046-03