雙塔雙循環技術在火電廠脫硫改造中的應用

高廣軍 ，趙家濤 ，王玉祥 ，朱 偉

(1.國電諫壁發電廠，江蘇鎮江212006；2.華潤電力江蘇分公司，江蘇南京210019)

國電諫壁發電廠現有裝機容量為5×330MW（8號、9 號、10 號、11 號、12 號機組）+2×1000MW（13 號、14號機組），全廠總容量為3650MW，原7號機組（1×330MW）于2013年9月底關停。8號機組于1983年投產，原有脫硫裝置于2008年投運，采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔，煙氣處理能力為鍋爐100%BMCR工況時的煙氣量，設計脫硫效率不小于95%。工藝水系統、石灰石漿液制備系統、壓縮空氣系統、石膏脫水系統、廢水處理系統和排空系統為7號、8號機組2套脫硫裝置公用。

1 改造的必要性

隨著國家新的GB1323—2011《火電廠大氣污染物排放標準》[1]頒發實施，鎮江地區為環保重點控制地區，煙囪出口SO2排放濃度標準為小于50mg/m3（標準狀態，干基，6%氧，下同）。8號機組脫硫系統設計燃煤硫份為1.5%、煙氣量為1 250 000m3/h、FGD入口SO2濃度為4000mg/m3，要保證出口SO2濃度小于50 mg/m3，就必須使得脫硫效率大于98.75%，這已經超出了單純使用石灰石作為脫硫劑的石灰石—石膏濕法脫硫技術的臨界效率。顯然原有單塔脫硫工藝不能滿足新的排放標準，故必須盡快對8號爐脫硫系統進行提效改造以滿足新的排放標準要求。

2 改造方案選擇

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應用最為廣泛、技術最為成熟的SO2脫除技術。脫硫工藝主要包括吸收劑制備系統、煙氣系統、吸收反應系統、石膏脫水系統和電氣控制系統等，其中煙氣系統和吸收反應系統是脫硫工程核心。該工藝具有脫硫率高、運行可靠性高、吸收劑利用率高、能適應大容量機組和高濃度SO2煙氣條件、吸收劑價廉易得、鈣硫比低（一般小于1.05）、副產品具有綜合利用的商業價值等特點。

常規石灰石—石膏濕法脫硫系統提效改造方法有更換大容量漿液循環泵、增加一臺漿液循環泵和一層噴淋層、雙塔雙循環、單塔雙循環等。其中雙塔雙循環、單塔雙循環可以明顯提高脫硫效率，因此在脫硫提效改造中使用比較多。在提效改造中要充分考慮工期緊張、脫硫效率要求高、充分利用現有設備等，由于該電廠7號機組關停，故8號機組脫硫系統提效改造時可以充分利用7號機組脫硫系統現有的吸收塔和附屬設備。因此，8號機組脫硫系統改造最終確定采用雙塔雙循環工藝，可以實現脫硫效率大于98.75%、節約工期和節約成本。

3 雙塔雙循環工藝介紹

雙塔雙循環[2]的一級塔的漿液控制較低的pH值，有利于石膏的氧化，降低氧化風機電耗；二級塔的漿液pH值較高，有利于SO2的吸收，可以保證很高的脫硫效率,高硫煤可以達到98.5%左右。工藝流程圖如圖1所示。2個循環過程的控制是獨立的，避免了參數之間的相互制約，可以使反應過程更加優化，以便快速適應煤種變化和負荷變化。

圖1 雙塔雙循環工藝圖

一級循環中可以去除煙氣中易于去除的雜質，包括部分的SO2、灰塵、HCL、HF，那么雜質對二級循環的反應影響將大大降低，提高二級循環效率。石灰石在工藝中的流向為先進入二級循環再進入一級循環，兩級工藝延長了石灰石的停留時間，特別是在一級循環中pH值很低，實現了顆粒的快速溶解，可以實現使用品質較差的石灰石并且可以較大幅度地提高石灰石顆粒度，降低磨制系統電耗。

4 改造主要內容

（1）煙氣系統。8號脫硫吸收塔的入口煙道進行改造，對2臺引風機的出口混合煙道膨脹節后至吸收塔入口煙道進行改造。將8號脫硫出口凈煙道的拆除、煙囪入口封堵；改造7號脫硫吸收塔的凈煙氣出口至煙囪的煙道；新增7號、8號吸收塔之間的連接煙道并增設煙道沖洗裝置；同時對7號脫硫吸收塔的入口原煙道進行改造。

（2）吸收塔系統。更換7號、8號機組脫硫系統吸收塔漿液循環泵泵體及電機，采用直聯式循環漿泵6臺，循環漿泵廠家選用石家莊工業泵廠產品。更換一、二級吸收塔側進式攪拌器（共8臺）及事故漿液箱攪拌器（3臺），使用進口EKATO產品。保留一級吸收塔脫硫氧化風機3臺，拆除更換二級吸收塔脫硫氧化風機2臺，二級氧化風機采用雙級串聯山東章丘羅茨風機；新增中間石膏旋流器。

（3）吸收劑制備供應系統。采用單元制供漿方式，一、二級吸收塔分別對應2臺石灰石供漿泵，系統運行中供漿泵采用一運一備運行方式。

（4）電控系統。電控系統配合機務設備來進行同步改造。

5 改造效果

8號機組脫硫提效采用了“雙塔雙循環”脫硫工藝，2014年 5月 22日 08∶00到 5月 29日 08∶00順利通過了168 h試運行，期間各項參數穩定，達到脫硫提效改造的目標要求，相關參數如表1所示。

從表1可看出，試運行期間脫硫日平均效率達99.3%以上，出口凈煙氣SO2平均排放濃度僅為22.43mg/m3，低于 50mg/m3。

表1 8號機組168 h期間運行參數

整個試運行期間，雖然原煙氣SO2濃度比較高，但由于一級吸收塔漿液pH值控制的低，在4.5左右，一級吸收塔內石膏漿液的氧化得到了保證，脫硫石膏品質良好，石膏含水率均在10%左右，未發生因漿液氧化不足出現爛石膏現象。

6 結束語

8號機組脫硫提效改造后，通過168 h連續運行及之后的運行實踐來看，此次雙塔雙循環提效改造能滿足高負荷、高硫分條件下的正常運行，有效解決了電廠燃用高硫煤時SO2達標排放的問題，脫硫裝置的效率穩定在99%以上。改造方案充分利用7號機組原有的脫硫設施，減少了資源的浪費和設備設施的重復建設。

[1]GB 1323—2011，火電廠大氣污染物排放標準[S].

[2]戴鐵華，李 彥，胡昌斌，等.大型燃煤電廠大氣污染物近零排放技術方案[J].湖南電力，2014，34（6）：47-50.