某330 MW機組脫硫增效改造方案對比分析

李玲燕，高鵬

(1.山東神華山大能源環境有限公司，濟南　250014； 2.山東泓奧電力科技有限公司，濟南　250101)

某330 MW機組脫硫增效改造方案對比分析

李玲燕1，高鵬2

(1.山東神華山大能源環境有限公司，濟南250014； 2.山東泓奧電力科技有限公司，濟南250101)

摘要：隨著社會環保意識的不斷增強，“綠色發電計劃”被提出，要求一些項目環保指標達到“近零排放”標準，其中SO2排放質量濃度需<35 mg/m3，使現有脫硫設施面臨著增容改造的問題。以某330 MW機組為例，分析了目前項目存在的問題，經過對比分析，提出并推薦了經濟、技術可行的改造方案。

關鍵詞：近零排放；液氣比；脫硫效率；脫硫增效

0引言

某項目建有2臺330 MW燃煤發電機組，2臺鍋爐均配套脫硫裝置，采用石灰石-石膏濕式脫硫(FGD)工藝，1爐1塔配置，脫硫裝置后均配有垂直回轉式煙氣換熱器(GGH)。脫硫系統設計入口SO2質量濃度為1 397 mg/m3，出口SO2質量濃度小于70 mg/m3，實際脫硫系統出口SO2質量濃度為50～60 mg/m3。根據“綠色發電計劃”要求，該項目環保指標需達到“近零排放”標準，其中SO2排放質量濃度需≤35 mg/m3，因此，需對原有脫硫設施進行增效改造。

1現有脫硫裝置概況

該項目2臺鍋爐脫硫裝置采用1爐1塔配置，每套脫硫裝置的煙氣處理能力為1臺鍋爐100%鍋爐最大連續蒸發量(BMCR)工況時的煙氣量。GGH為垂直回轉式，型號為1-Φ12000-720。吸收塔除霧器為兩層分級折頁平板式，型號為DH900-40/DH900-25-Φ11.6 m，材質為聚丙烯。吸收塔進口規格為4 300 mm×8 700 mm，出口規格為2 400 mm×11 600 mm。

2脫硫裝置運行時面臨的主要問題

(1)出口SO2排放質量濃度無法滿足“近零排放”要求。 目前，一期脫硫實際入口SO2質量濃度約為1 000 mg/m3，出口SO2質量濃度為50～60 mg/m3，雖已滿足國標要求，但離近零排放還有一定距離。

(2)投運時間較長，設備老舊，運行不穩定，需經常檢修更換，維護工作量大。主要表現為循環泵葉輪修補多次，需更換；噴淋層噴嘴為螺旋形，經常堵塞；機械除霧器為平板式，除霧效果不好，需更換等。

(3)此次改造擬對脫硫進行增效，使其入口SO2質量濃度在1 500 mg/m3時，出口SO2質量濃度達到35 mg/m3以下，脫硫效率為97.7%。從原設計參數分析，原吸收塔液氣比11.3，無法滿足改造后97.7%的效率要求。

3改造方案對比分析

3.1改造方案選擇

目前，國內電廠有一定應用業績的煙氣脫硫方法主要有循環流化床煙氣半干法、海水法、濕式氨法、石灰石-石膏濕法。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術是目前應用最廣泛、技術最成熟的火電廠煙氣脫硫技術，占世界上投入運行的85%左右，我國的大型火電廠煙氣脫硫也以石灰石-石膏法為主[1]。對于此次改造，由于原系統采用石灰石-石膏法，改造若能利舊原有的石灰石制漿、供漿、排漿、石膏脫水和氧化系統等，可以大大減少改造工程量，大大縮短改造工期和節省改造費用。因此，在此次改造中，仍推薦采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中應用較多的吸收塔塔型是噴淋塔，噴淋塔具有以下優點[2]。

(1)脫硫效率高。脫硫效率一般可以達到95%以上，通過增大噴淋層數和噴淋量，脫硫效率可以達到97%以上。

(2)系統可靠性和可用率高。雖然噴淋塔依然存在著吸收塔腐蝕、磨損、結垢和堵塞問題，但通過運行優化控制，基本上可以控制在可接受的范圍內，不會制約系統的運行。

(3)系統適應性強。在設計階段，可設計不同的吸收塔參數來適應中、高、低燃煤硫分，且目前運行的噴淋塔對于低、中、高燃煤硫分都有較多的案例；對于已投運裝置，當燃煤低于設計硫分或較低負荷時，可通過停循環泵的方式來降低電耗，循環泵運行組合靈活。加之噴淋塔具有較多的應用案例和較豐富的運行經驗，因此，在此次改造方案對比論證時，方案1仍采用噴淋塔改造方案，通過增加1層噴淋層滿足脫硫達標排放的需要。

目前，脫硫增效改造常用的方案還包括單塔雙循環工藝[3]、托盤塔[4]以及旋匯耦合[5]工藝，這些工藝都能滿足此次改造脫硫效率97.7%的要求，本文選用旋匯耦合技術作為方案2來進行對比論證。

3.2增加1層噴淋層(方案1)

3.2.1工藝系統

由于原液氣比11.3較小，此次改造擬增加1臺同流量的循環泵，將液氣比增加至15.0。由于老塔煙氣入口與第1層噴淋層中心的高度僅為2.5 m，新增噴淋層只能加在最高處。

增加噴淋層后，漿池容積相應加大。原漿池高度7.2 m，擬將漿池加高3.5 m，改造后漿池容積1 130 m3，漿液循環停留時間為3.1 min，較原來有所改善。改造后，漿池荷載增加約450～500 t，經校核，原吸收塔基礎能滿足改造需求。

此改造方案的工作量：(1)吸收塔截體2次，下部漿池加高3.5 m，上部加高2.0 m；(2)更換原有3層噴淋層及全部噴嘴，新增1層噴淋層及噴嘴；(3)新增1臺循環泵，流量5 460 m3/h，揚程21.9 m；原有3臺循環泵泵體更換，電機利舊；循環管道增加3.5 m；(4)原兩級平板式機械除霧器更換為一級管式+兩級屋脊式；(5)漿池加高3.5 m后，增加2臺側進式攪拌器，功率22 kW，原有3臺利舊，上下錯開布置；氧化風管更換成2個；氧化風機利舊；(6)吸收塔進出口相應抬高，塔入口抬高3.5 m，出口抬高5.5 m，增加1段煙道；(7)引風機出口至GGH入口煙道需要優化；(8)公用系統利舊，圍繞吸收塔的管道做相應改造；截塔時內部防腐以及保溫局部改造。

改造后，脫硫系統增加電耗約430 kW·h，阻力增加約250 Pa，吸收塔改造前、后數據對比見表1。

3.2.2電控部分

(1)高壓部分。每臺機組需增加1臺500 kW循環泵，根據電廠資料，廠用#1，#2機組脫硫6 kV段容量滿足此次改造新增設備要求，對“原增壓風機”高壓開關柜改造，并對原電器元件配置按現循環泵容量進行改造，作為新增循環泵開關柜，相應新增電氣一次、二次設備。

(2)低壓部分。#1，#2機組各新增2臺22 kW攪拌器，根據電廠資料，對0.4 kV脫硫MCC段#3低壓開關柜3-1及3-2回路進行改造，滿足設備供電要求。結合現場實際情況，電纜敷設時優先考慮利用原有電纜通道，必要時增加相應的橋架。

表1　吸收塔改造前、后數據對比

(3)儀控部分。包括就地儀表的新增和更換，原煙氣連續監測系統(CEMS)出、入口需更換SO2探頭(提高精確度)2套。控制系統需擴容改造，新增加測點利用原脫硫分散控制系統(DCS)機柜中備用點來實現監控。預計單臺爐DCS擴容改造增加28點：AI，4點；RTD，5點；PI，1點；DI，12點；DO，6點。

3.2.3土建部分

原#1，#2吸收塔基礎為樁筏基礎，樁型為預應力混凝土管樁PC-AB500(100)-22a型，單樁承載力特征值為900 kN，共29根；筏板厚度為2.5 m，直徑為12.6 m，雙層雙向配筋D25@200。增容后設備總重約為1 510 t，經初步計算原有吸收塔基礎能滿足承載力要求。

改造項目土建工程量：(1)#1機組原有混凝土煙道及支架軸線1a至7a段拆除，#1增壓風機檢修支架拆除；(2)新增1臺循環泵基礎及1套吸收塔循環管道支架；(3)在改造后的煙道下增設1套貼地的煙道支架。

3.3增加湍流器(方案2)

3.3.1工藝系統

旋匯耦合技術在吸收塔入口煙道上方第1層噴淋層下方布置1層湍流器。煙氣經過湍流層后流場非常均勻，而且有劇烈的氣液擾動效果，大大提高液氣接觸面的同時，有效提高了噴淋層的利用率。該項目湍流器的配置，相當于新增了1層噴淋層。湍流器在吸收塔內布置如圖1所示，有、無湍流器下的煙氣流場如圖2所示。

3.3.2其他方面

此方案對原塔改動較小，維持原液氣比不變，漿池高度不變，僅在吸收塔入口與第1層噴淋層之間增加1層湍流器。由于老塔煙氣入口與第1層噴淋層中心的高度僅為2.5 m，無法安裝湍流器，應將這部分殼體截開并加高1.5 m。

采用此方案改造后，吸收塔增加荷載較小，吸收塔基礎滿足改造需求。該改造方案的工作量有：(1)吸收塔截體1次，塔入口至第1層噴淋層之間加高1.5 m，增加湍流器；(2)更換原有3層噴淋層及全部噴嘴；(3)原有3臺循環泵泵體更換，電機利舊，循環管道增加1.5 m；(4)原兩級平板式機械除霧器更換為一級管式+兩級屋脊式；(5)吸收塔出口抬高1.5 m，增加一段煙道；(6)引風機出口至GGH入口煙道需要優化；(7)公用系統利舊，圍繞吸收塔的管道相應的改造；截塔時內部防腐以及保溫局部改造。

圖1　湍流器在吸收塔內布置

圖2　有、無湍流器下的煙氣流場

改造后，脫硫系統不增加電耗，電控部分沒有改

造項目，但湍流器增加系統阻力將近800 Pa。

4方案選擇

方案1增加1層噴淋層，投資857萬元，電耗430 (kW·h)/h，阻力增加250 Pa；方案2增加湍流器，投資1 040萬元，電耗520 (kW·h)/h，阻力增加800 Pa，單臺引風機增加電耗260 (kW·h)/h。方案2截塔1次，從工期上看稍微強于方案1(截塔2次)，但由于湍流器價格較高，使總體投資高于方案1。湍流器正常運行阻力800 Pa，導致2臺引風機增加的電耗高于方案1新增循環泵的電耗；同時，方案2煙風系統阻力較大，使引風機的風壓余量減少較多。經比較，推薦采用方案1，即新增1層噴淋層的方案。

參考文獻：

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[3]李娜.石灰石-石膏法單塔雙循環煙氣脫硫脫硫工藝介紹[J].硫酸工業，2014(6):79-82.

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[5]李新超.管束式除塵器與旋匯耦合器在脫硫技術中的應用[J].黑龍江科技信息，2015(33):3.

(本文責編：白銀雷)

收稿日期:2016-03-01；修回日期:2016-03-28

中圖分類號：X 701

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)04-0048-03

作者簡介：

李玲燕(1982—)，女，山東菏澤人，工程師，工學碩士，從事大氣污染物治理方面的工作(E-mail:yt-hanling@sohu.com)。