脫硫系統塔外漿液箱的選型及應用

孫　科　劉寒梅　沈　波　葛春亮　張　威

（浙江天地環保科技有限公司浙江杭州310003）

脫硫系統塔外漿液箱的選型及應用

孫科劉寒梅沈波葛春亮張威

（浙江天地環保科技有限公司浙江杭州310003）

介紹了塔外漿液箱技術，以及在某電廠脫硫提效改造中塔外漿液箱的選型和應用，結合改造前后的數據，表明塔外漿液箱技術在改造工程中具有脫硫效率高、改造量少、設備利舊率高、投資低、施工和停機時間短等優點。

塔外漿液箱；脫硫效率；液氣比；pH

1　前言

隨著新《火電廠大氣污染排放標準》（GB13223-2011）和《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的頒布與實施，明確要求長三角等重點區域大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組的排放限值，浙江地區將在2017年底所有600MW及以上新建與在建的火電廠完成超低排放改造。

超低排放改造要求SO2的排放要求小于35mg/Nm3（6%O2），這對已建機組的脫硫提效改造任務提出了艱巨的挑戰。典型的石灰石-石膏法脫硫效率可達97%左右，但無法滿足新排放任務的要求。

2　現有的濕法脫硫提效技術

在脫硫系統運行過程中，影響濕法脫硫效率的參數主要有漿液品質、煙氣分布均勻性、液氣比、漿液pH值、Ca/S比等因素［1］。

目前在石灰石-石膏法脫硫技術中，常用的能夠滿足新SO2排放限值的提效技術有增加液氣比技術、采用均流增效板技術、雙脫硫塔串聯技術［2］、單塔雙循環技術［3~5］、旋匯耦合［6］技術等。

2.1增加液氣比提高脫硫效率。

液氣比對脫硫效率的高低有著重要影響。在吸收塔設計中，循環漿液量的多少決定了SO2吸收表面積的大小，在其他參數不變的情況下，提高液氣比相當于增大了吸收塔內的漿液噴淋密度，從而增大了氣液傳質表面積，強化了氣液兩相間的傳質，提高液氣比是提高脫硫效率的有效措施。當然，液氣比增大會促使循環泵流量和吸收塔阻力增大，從而增加電耗。

2.2采用均流增效板提高脫硫效率。

吸收塔均流增效板能改善吸收塔內煙氣分布，煙氣和漿液的流場分布影響吸收塔介質的傳質、傳熱和反應進行程度。對于無均流增效板塔，改善煙氣分布最有效的措施是增加均流增效板，使進入吸收塔內的煙氣分布均勻，避免偏流問題；而對于已有均流增效板的吸收塔，可以通過調節均流增效板開孔率、加裝第二層均流增效板來達到目的。均流增效板塔相對于空塔的缺點是吸收塔阻力相對較高，引風機電耗較高。同時，均流增效板上可保持一層漿液，可沿小孔均勻流下，形成一定高度的液膜，使漿液均勻分布，液膜使煙氣在吸收塔內與漿液的接觸時間增加，當煙氣通過均流增效板時，氣液充分接觸，均流增效板上方湍流激烈，強化了SO2向漿液的傳質，形成的漿液泡沫層擴大了氣液接觸面，提高吸收劑利用率，可有效降低液氣比，降低循環漿液噴淋量。

2.3雙脫硫塔串聯方式提高脫硫效率。

雙脫硫塔串聯方式即原吸收塔后增加一個吸收塔，原吸收塔出口的煙氣進入新增的吸收塔進行再次脫硫。該方式的優點在于一二級吸收塔脫硫效率分別為90%時，總的脫硫效率就可以達到99%。該方式的缺點是對場地的要求較高，不適用于原布置已緊湊的場地。

2.4單塔雙循環方式提高脫硫效率。

單塔雙循環技術特點是吸收塔分為上、下兩個回路，每個回路均是一套噴淋系統，上回路漿液循環箱置于吸收塔外，下部管道連接上回路環漿液循環泵，并與吸收塔內部的上回路噴淋層連通，吸收塔中部的上回路漿液收集盤置于上回路噴淋層下方，并由底部管道與上回路漿液循環箱連通；下回路漿液循環箱置于吸收塔內的底部，下回路噴淋層置于上回路漿液收集盤下方。單塔雙循環技術優點是脫硫效率較高，可達98%以上，缺點是工藝復雜、投資較大、改造工期長、改造工程量很大。

2.5采用旋匯耦合器提高脫硫效率。

旋匯耦合技術通過在吸收塔內部增加旋匯耦合裝置，提高煙氣均勻程度以及氣液的傳質、增加煙氣停留時間，其優點是可以降低液氣比，缺點是增加煙氣阻力并引起電耗增加，同時投資費用較高。

以上技術均可以提升脫硫效率，但是提高吸收塔液氣比是一種比較直接而有效的方法。提高液氣比就需要增加漿液循環量，對于改造項目，漿池容積有限，液氣比的提高，勢必導致漿液停留時間不足，當漿液停留時間小于3.5min時將影響石膏結晶和脫硫效率。為增加漿液停留時間，可以通過抬塔的方法實現，這種方法往往施工較為困難、工程量大、投資大、施工安全系數低。另外一種方式就是設置塔外漿液箱。

3　塔外漿液箱技術

塔外漿液箱技術是在改造項目中，在吸收塔附近增加一個漿液箱，吸收塔與塔外漿液箱底部通過管道直聯使漿液導通，在塔外漿液箱可以通過新增循環泵使漿液進入吸收塔噴淋層。同時，吸收塔與塔外漿液箱的氣體通過連通管可以導通。

增設塔外漿液箱，可以增加漿池容積，增加漿液停留時間。并通過增設循環泵，提高了液氣比，從而達到脫硫提效的目的。

在改造項目中，塔外漿液箱技術相比于其他技術，具有改造量少、設備利舊率高、投資低、施工和停機時間短、適用于高硫煤改造等突出優勢［7］。

4　塔外漿液箱的選型及應用實例

以某電廠為例，該電廠共4臺600MW機組，原脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，無旁路、有回轉式GGH、無增壓風機。其中，吸收塔帶一層均流增效板，并設有三臺循環泵和三層標準型噴淋層。表1為改造之前的吸收塔參數。

表1　改造之前吸收塔參數

機組燃煤實際含硫量約為0.6%～1.0%，吸收塔入口SO2濃度范圍為1326 mg/Nm3～2220mg/Nm3。運行中一般開啟2臺循環泵，脫硫效率91.5%～92.5%，煙囪出口SO2濃度為99 mg/Nm3～188 mg/Nm3。

為了提高脫硫效率，對該電廠的脫硫系統進行改造。在滿足脫硫提效要求及改造工程量盡量小的前提下，選擇塔外漿液箱技術，可以在提高液氣比的同時而不影響吸收塔漿液停留時間。經計算，當液氣比達到15.27L/Nm3時，可以滿足SO2出口濃度≤35 mg/Nm3的超低排放限值要求。按照設計漿液停留時間3.7min計，需要漿池容積2001m3，而吸收塔原有漿池容積只有1611m3，仍需要設置一座390m3的塔外漿液箱作為補充，選擇塔外漿液箱規格為Φ7.6m×10m，其中運行液位為8.5m。

具體改造方案為：一層標準式噴淋層+兩交互式噴淋層+一層均流增效板+塔外漿液箱。具體內容為：（1）將原有均流增效板開孔率調整為29%。（2）將2、3兩層標準型噴淋母管及噴嘴改為交互式噴淋系統，保留下層標準式噴淋層。（3）原有3臺流量為8163m3/h的循環泵利舊，其中A循環泵的揚程從21.6m改造至23.8m。增加1臺流量為8163m3/h的循環泵并與吸收塔連接，與原有3臺循環泵進入兩層交互式噴淋層；同時再增加1臺流量為10850m3/h的循環泵并與塔外漿液箱連接，進入下層標準式噴淋層。有一臺漿液循環泵作為備用。（4）增設1座塔外漿液箱，直徑7.6m，高10m。塔外漿液箱和吸收塔的底部采用DN1600的管道連接，其頂部與吸收塔液面以上采用DN200的管道連通；塔外漿液箱配置側入式攪拌器和強制氧化風系統。（5）拆除回轉式GGH。由于回轉式GGH的實測漏風率可到2%以上，在設計工況時原煙氣側向凈煙氣側泄漏的SO2濃度可達35mg/Nm3，此時再對脫硫系統進行提效也無法滿足要求。因此為保證系統脫硫效率，需要拆除回轉式GGH，具體的系統圖見圖1。

圖1　塔外漿液箱技術系統圖

5　運行數據

在運行過程中，一般開啟4臺循環泵，液氣比維持在15.27L/Nm3左右，吸收塔和塔外漿液箱液位維持在8.5m左右。

隨著漿液pH值的升高，有利于漿液對SO2的吸收，但是如果繼續升高，石灰石的溶解會受到抑制，使石灰石利用率和石膏品質下降［8］。但當pH過低時，亞硫酸鈣的氧化也會受到抑制，而且由于硫酸鈣結晶會導致結垢［9］。在實際運行過程中，吸收塔的pH維持在5～5.5之間，塔外漿液箱的pH維持在5.5~6之間。吸收塔漿液較低的pH有利于石膏的結晶，而塔外漿液箱中較高的pH可以使漿液進入噴淋層時較容易吸收SO2，最終可以提升整個系統的脫硫效率和石膏的結晶。#1機組經塔外漿液箱技術改造之后，脫硫效率始終維持在98.5%以上，吸收塔出口煙氣SO2排放濃度≤35mg/Nm3，滿足脫硫提效的要求。

表2　塔外漿液箱技術應用前后運行參數對比

6　結語

該電廠通過運用塔外漿液箱技術，實現了脫硫提效改造的目標，脫硫效率始終維持在98.5%以上，滿足SO2新要求的排放限值。

塔外漿液箱技術，特別適用于脫硫改造項目，具有改造量少、設備利舊率高、投資低、施工和停機時間短、適用于高硫煤改造等優點，應用前景非常廣泛。

［1］張荀，柏源，李忠華.濕法脫硫效率影響因素分析及策略研究［J］.電力科技與環保，2013，04：47-49.

［2］李興華，何育東.燃煤火電機組SO2超低排放改造方案研究［J］.中國電力，2015，10：148-151+160.

［3］李娜.石灰石-石膏法單塔雙循環煙氣脫硫工藝介紹［J］.硫酸工業，2014，06：45-48.

［4］李建軍，何文峰.單塔雙循環脫硫增容改造［J］.電力安全技術，2015，08：38-42.

［5］王國強，黃成群.單塔雙循環脫硫技術在300MW燃煤鍋爐中的應用［J］.重慶電力高等專科學校學報，2013，05：51-54.

［6］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.

［7］劉劍軍，趙志華，嚴學安，伍雄斌.濕法脫硫裝置SO2吸收系統增容改造方案探討［J］.電力科技與環保，2011，06：33-35.

［8］杜謙，馬春元，董勇，吳少華.循環漿液pH值對濕法煙氣脫硫過程的影響［J］.熱能動力工程，2006，05：491-495+546.

［9］王振華.煙氣脫硫中pH值對脫硫過程的影響［J］.價值工程，2014，08：78-80.