某電廠煙氣脫硫裝置改造設計介紹

王 永

（中環（中國）工程有限公司，江蘇 南京 210008）

某電廠2×300MW機組配套兩爐一塔的脫硫裝置（帶GGH，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝）于2005年8月投入運行，脫硫裝置的設計煤質含硫量為0.7%，校核煤種含硫量為1.1%，脫硫效率為95%。隨著國家和地方環保要求的不斷提高，煤質條件的不斷變化，電廠按照江蘇省政府關于加強污染減排工作意見的要求對原有兩爐一塔脫硫裝置按一爐一塔方式進行改造，并同時取消旁路煙道，改造后脫硫裝置的設計煤質含硫量為1.0%，校核煤種含硫量為1.1%，脫硫設計效率為97%。為適應濕煙氣的運行工況，在原混凝土煙囪內部增設鈦鋼板內筒煙囪。

1 脫硫系統設計及配置

脫硫系統主要設計工藝設計參數見表1。

表1 脫硫系統主要設計工藝設計參數（單臺爐）Tab.1 Main technological parameters of desulfurization system

2 整體布置圖方案介紹

原有吸收塔、GGH及制漿系統設備布置在緊鄰鍋爐引風機后部煙道及煙囪的外側區域，兩臺爐增壓風機及進出口煙道布置在煙囪與吸收塔和GGH之間的區域，進口煙道在GGH前進行匯合經GGH進入吸收塔，出口煙道在吸收塔出口煙道后進行分支分別接入煙囪兩側的水平煙道。

脫硫改造采用兩臺爐分別新建吸收塔方案，新增吸收塔布置在單側鍋爐兩臺引風機之間位置，漿液循環泵布置在原水平煙道下部。一臺爐的氧化風機及電控樓布置在原有脫硫綜合樓內，另一臺爐的氧化風機即電控設備布置在新增的綜合樓內，新增綜合樓布置在相應機組水平煙道的端部側面。脫硫系統主設備布置圖見圖1單臺爐脫硫設備布置圖。

圖1 單臺爐脫硫設備布置圖Fig.1 Plan of single desulfurization device

本工程脫硫系統改造主要對石灰石漿液制備系統、煙氣系統、SO2吸收塔系統、漿液排空系統、工藝水系統進行改造，原石膏脫水系統處理能力滿足改造后的要求，不進行改造。

2.1 石灰石漿液制備系統

原有石灰石制漿系統設置一座石灰石粉倉（有效容積660m3）、一個石灰石漿液池（有效容積105m3）和兩臺石灰石漿液泵（流量 44m3·h-1），兩臺石灰石漿液泵一運一備，提供兩爐一塔的吸收塔所需的石灰石吸收劑。

原有石灰石粉倉和石灰石漿液池容積能夠滿足改造后系統的需要，石灰石粉倉和石灰石漿液池利舊使用。為保證改造后供漿系統的可靠性，每塔設置兩臺石灰石供漿泵，一運一備，兩塔共配置四臺石灰石供漿泵（流量20m3·h）；同時，為了避免漿液調節閥易磨損故障和降低運行電耗，石灰石漿液泵采用變頻調節的方式實現供漿量的調節。

2.2 煙氣系統

本次脫硫改造工程取消脫硫旁路煙道、增壓風機和GGH，拆除原有脫硫增壓風機、煙道擋板門、原煙道、凈煙道和相應不利舊的支架。

對原有鍋爐引風機進行改造，脫硫系統阻力、加裝SCR脫硝裝置阻力及后續電除塵器改造為電袋復合除塵器增加的阻力由改造后的鍋爐引風機克服，引風機由原有的軸流風機改造為雙吸離心風機，離心風機采用變頻控制，改造后引風機的設計參數見表2。

表2 改造后引風機的設計參數Tab.2 Designed parameter of reformed induced draft fan

兩臺爐的引風機、煙道采用關于煙囪對稱的布置方式。由于改造后引風機的型式改變，因此，需要對原除塵器出口煙道及引風機進出口煙道進行較大地改造，在利舊改造原有除塵器出口煙道支架、引風機檢修支架的前提下，對引風機進出口煙道進行改造設計，將引風機出口煙道與吸收塔入口進行對接，同時保證吸收塔入口煙道盡量長，以便在吸收塔入口煙道設置事故噴淋系統。

吸收塔出口凈煙道沿與水平煙道軸向成40°的方向偏斜，至原水平煙道上方時通過豎直煙道與原水平煙道連通，連通點至煙囪段的水平煙道利舊使用，并對脫硫凈煙道進行玻璃鱗片防腐處理。如此設計既縮短了煙道長度，降低了凈煙道阻力，節省了初投資和運行成本，又為吸收塔漿液循環泵預留了布置空間。

為了保證無旁路脫硫系統設備的安全性，在吸收塔入口設置了事故噴淋系統。事故噴淋系統設置兩級冷卻噴嘴，噴嘴在煙道截面內采取網格式布置，噴嘴由高位水箱和除霧器沖洗水泵（配保安電源）兩路供水，高位水箱設置除霧器沖洗水和消防水兩路補水以保證水源的可靠性。在除霧器沖洗水泵供電正常的情況下，噴嘴由除霧器沖洗水泵進行供水噴淋，在除霧器沖洗水泵供電故障的情況下，噴嘴由高位水箱（高差約10m）進行供水噴淋，待除霧器沖洗水泵由保安電源供電啟動后再由水泵供水噴淋。

2.3 SO2吸收塔系統

本次改造工程采用一爐一塔工藝。兩臺爐均新建吸收塔，每臺爐的吸收塔布置在相應鍋爐原兩臺引風機之間，吸收塔采用噴淋空塔，漿池直徑12.4m，吸收塔區直徑11.9m，總高約37.5m，底部漿池與塔體為一體結構；吸收塔內表面采用玻璃鱗片防腐，吸收塔入口干濕界面煙道采用C276合金防腐。每塔設置4臺側進式攪拌器以防止塔內石膏漿液的沉淀、結垢或堵塞。

每塔配置3臺6700m3·h-1的漿液循環泵，每臺泵對應一層噴淋層，噴淋層噴嘴采用SiC材質的空心錐切線型噴嘴，其自由暢通直徑大，不易堵塞，具有自清洗功能，應用最為普遍[6]，克服了螺旋型實心錐噴嘴易碎、易堵塞、液滴均勻性相對較差的缺點。

吸收塔漿液循環泵布置在原有水平煙道下方，原有水平煙道支架和增壓風機支架利舊改造為漿液循環泵的檢修支架。

為了適應新塔對氧化空氣風量和壓頭的需求和保證設備運行的經濟性，每塔設置兩臺全新氧化風機，一運一備，氧化風機的流量為5400m3·h-1（標準），壓頭為 100kPa。

為了防止無旁路脫硫系統除霧器堵塞及“石膏雨”現象引起機組停機，吸收塔除霧器選用除霧效率高、流速適應性寬的屋脊式除霧器，吸收塔出口煙氣的含水率≤75mg·m-3（標準），兩級除霧器設置四層沖洗水，除霧器底部與最高層噴淋層中心線的距離保持2m。吸收塔的液位控制也是通過調節除霧器的沖洗頻率來實現。

2.4 排空系統

原有脫硫系統未設置事故漿液罐，本期設計將原吸收塔利舊改造為事故漿液罐，原石膏排出泵利舊改造為事故漿液泵。

2.5 工藝水系統

本次改造取消GGH，脫硫系統水耗增加，原有水箱容積不能滿足系統改造后的需求，工藝水箱增容采用在原有工藝水箱附近新增一個工藝水箱與其連通的方案，4臺新增除霧器沖洗水泵（流量128m3·h-1）與原有工藝水箱連接，3臺新增工藝水泵（流量80m3·h-1）與新增工藝水箱連接。

2.6 石膏脫水系統

本次改造工程的煤質變化不大，原有脫水系統的處理完全能夠滿足系統改造后處理要求，因此，石膏脫水系統完全利舊，不進行改造。

3 設計創新和難點

本次改造工程屬于已有脫硫裝置改造，具有場地狹小，平面布置困難，施工難度大等特點，設備布置充分考慮流程合理、施工方便、便于運行維護、造價經濟等諸多因素，設計接口充分考慮改造期間原有脫硫裝置繼續運行的因素，保證機組停機時間最短。

（1）脫硫吸收塔布置在相應鍋爐原兩臺引風機之間，將原有兩臺軸流式引風機改造為雙吸離心風機，改造后采用變頻控制，引風機的檢修支架利舊改造，并同時支撐引風機進出口煙道。為了減少停機時間，在鍋爐運行期間進行吸收塔基礎、引風機基礎及吸收塔施工，設計時充分考慮此特殊要求，對原有引風機基礎進行不停機支筋、擴大部分基礎施工等改造，在不影響原有引風機運行的情況下，進行吸收塔基礎開挖、配筋、混凝土澆灌、吸收塔本體吊裝等工作。

（2）基于場地有限和利舊水平煙道支架的原因，漿液循環泵布置在有水平煙道支架下方，漿液循環泵與吸收塔的距離較近，傳統漿液循環管的布置方式無法實施，本次改造采用如圖2循環管道布置圖所示的布置方式，既節省了循環泵布置的占地面積，縮短了漿液循環管道的長度，又節約了建設初投資和運行成本。漿液循環泵布置在原水平煙道下部，漿液循環泵基礎和水平煙道支架基礎范圍重疊，設計時采用合理的方式避免了漿液循環泵動荷載對水平煙道支架的影響。

圖2 循環管道布置圖Fig.2 Plan of circulating pipe

（3）工藝水系統的改造為兩臺機組雙停兩天期間內進行接口改造，其余改造工作均在機組運行期間進行。新增工藝水泵、新增除霧器沖洗水泵與原有工藝水系統管道、改造后兩臺機組各自工藝水系統管道的接口對接和原有工藝水箱和新增工藝水箱之間的接口對接均需滿足機組的停機計劃，保證機組停機時間最短。

本工程兩爐一塔改一爐一塔的脫硫改造工程，既保證了脫硫裝置的順利施工和投產，又保證了機組的最短停機時間，提高了電廠的經濟效益和社會效益，為電廠的可持續發展提供了廣闊的空間，為國內同類脫硫改造工程提供了較好的示范作用。

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