某熱電廠煙氣脫硫改造方案可行性研究

韓 昀

（重慶遠達煙氣治理特許經營有限公司 重慶 400060）

引言

氧化鎂脫硫技術是一種成熟度僅次于鈣法的脫硫工藝，在國內外有非常多的應用業績。氧化鎂法煙氣脫硫工藝具有脫硫效率高、運行可靠、吸收劑利用率高、適應各容量機組和高濃度SO2煙氣條件、運行成本低、副產品具有綜合利用的商業價值等特點[1～5]。某熱電廠2×300MW 機組于2010 年12 月完成168h 滿負荷試運并投入商業運行。電廠2# 機組目前采用鈣法脫硫，為節能降耗，降低污染物排放量，改善大氣環境質量，提高居民的生活質量，有必要利用已有的吸收塔，采用氧化鎂濕法煙氣脫硫工藝，對2# 機組現有脫硫系統進行升級改造。

1 氧化鎂脫硫改造背景概述

1.1 原脫硫系統概況

原脫硫裝置主要由吸收劑貯存、輸送與制備系統、煙氣系統、SO2吸收系統、石膏脫水系統與貯運系統、FGD 供水及排放系統、壓縮空氣系統等組成。從鍋爐電除塵器排出的煙氣經引風機升壓后進入煙道，脫硫系統從煙道接引煙氣，直接進入吸收塔，在吸收塔內逆向通過噴淋層脫除SO2。氧化充分的吸收塔漿液由石膏漿液排出泵排入石膏脫水系統脫水。凈煙氣經除霧器除去漿液霧滴后進入出口煙道，然后再進入涼水塔，干凈煙氣通過涼水塔排出，提升排煙高度。

1.2 改造工藝可行性論證

通過現場實地踏勘、技術核算及分析，此次脫硫改造具備技術可實施性。

（1）現有脫硫設備大都可以利舊，改造工程量小。吸收塔一般選擇逆流噴淋洗滌塔，采用噴霧方式可在較小的液氣比下獲得較大的氣液接觸面積，進而獲得較高的吸收效率，煙氣經引風機送入吸收塔吸收段下部，經過吸收塔洗滌，煙氣達到脫硫超低排放標準后由塔頂部排出。現有的吸收塔吸收系統、漿液循環系統及氧化系統滿足改造后的技術要求，都可以利舊使用，只需新增漿液制備系統及漿液排出系統。

（2）改造所需場地現場可滿足要求，具備可操作性。脫硫改造新增設備及脫硫副產物處理系統所用占地現場可滿足項目需求。

（3）脫硫劑廉價，廠區周圍供應充足。在我國氧化鎂的儲量十分可觀，已探明的氧化鎂儲藏量約為160 億噸，占全世界的80%左右。其資源主要分布在遼寧、山東、四川、河北等省，其中遼寧占總量的84.7%。經過現場實地調研，廠區周圍氧化鎂來源廣泛供應充足，同時價格便宜。

（4）脫硫副產物可以綜合利用，可以無二次污染。本次脫硫改造中通過增加副產物處理系統，可以達到脫硫副產物回收利用的目的。脫硫主要產物為硫酸鎂，是晶粉的主要原料，可用于新型建材的生產。同時，脫硫系統無廢水產生。

2 脫硫工藝系統改造方案

2.1 脫硫島的總體布置

脫硫系統可用場地較為緊張，本次脫硫改造原則上對現有的設備進行改造，只增加一套制漿系統，占地面積約80m2。

2.2 煙氣系統

由于原系統已經設置了相應的事故噴淋、保溫防腐等設施，在改成鎂法后，這些可以繼續使用，無需改造。

2.3 吸收劑制備及漿液輸送系統

經計算，在現有設計參數條件下，一臺機組的氧化鎂粉耗量為2.42t/h，新建的氧化鎂粉倉容積按可滿足2# 機組3 天的使用量進行設計。新建一套氧化鎂上料制漿系統，氧化鎂粉用汽車運至粉倉，并通過罐車將氧化鎂粉輸送至氧化鎂粉粉倉。粉倉中的氧化鎂粉通過電動插板門、星型給料機送入制漿罐，在制漿罐中氧化鎂粉加水攪拌成固含量10～15%的漿液備用。制漿罐中的漿液通過漿液輸送泵送至吸收塔。漿液輸送泵：2 臺，1 用1 備；采用離心泵，流量：30m3/h，揚程：30m，功率：15kW。考慮到制漿系統與吸收塔有一定距離，應適當提高漿液流速，防止漿液在管道內沉積堵塞。在合理位置設置沖洗水，保證漿液輸送泵連續運轉時定期沖洗，停泵后或長時間不用，應將管道沖洗干凈。

2.4 吸收塔本體校核

原鈣法脫硫與鎂法脫硫設計參數對比，見表1 所示。

從表1 的數據可以看出，原吸收塔的參數基本滿足本次改造方案的要求，故對原吸收塔的外形尺寸、整流器、聚氣環、除霧器、攪拌器等無需做相應改造。

2.5 漿液循環系統校核

由于鎂法脫硫液氣比相對鈣法脫硫低，鎂法脫硫所需循環漿液量小于鈣法脫硫，故原有漿液循環泵可利舊使用，實際運行時可根據吸收塔入口煙氣含硫量調整循環泵運行。

表1 原鈣法脫硫與鎂法脫硫設計參數對比表

2.6 氧化風系統校核

原氧化風機系統考慮1 用1 備，經校核兩臺氧化風機風量都可以滿足改造后脫硫運行要求。為便于節約能耗，當鍋爐負荷較低時，可運行離心氧化風機；當鍋爐負荷較高時，可運行羅茨氧化風機。

2.7 漿液排出系統

更換2 臺漿液排出泵，1 用1 備；采用離心泵，流量：100m3/h，揚程：70m，電機功率45kW；新增2 臺板框壓濾機及其配套設施，1 用1 備；過濾面積：200m2，電機功率：15kW；新增1 座濾液水箱；φ3m×4m，碳鋼襯玻璃鱗片；配置1 臺頂進式攪拌器；新增2 臺濾液水泵，1 用1 備；采用離心泵，流量：50m3/h，揚程：30m，電機功率11kW。

3 技術的先進性、可靠性及適用性

3.1 鎂法脫硫技術

鎂法脫硫技術已在國內多個超低排放改造工程中得到應用，污染物排放值均低于排放標準要求，運行情況良好。已成為當前技術先進、運行可靠、經濟適用的成熟技術。本次煙氣脫硫改造工程實際燃用煤種硫含量在0.5%左右，進口煙氣SO2含量為2402mg/Nm3（干基，6%O2），出口SO2濃度不高于35mg/Nm3，脫硫效率不低于98.6%。鎂法脫硫技術，整體投資較低、技術先進、運行可靠、技術成熟，無技術風險。

3.2 鎂法脫硫對煙氣系統的影響

在相同的設計狀態下，鎂法系統阻力低于鈣法。所以，在現有噴淋條件下，整體系統的阻力不會增加，而是會有輕微的降低，故現有的引風機能滿足系統改造后的需要，無需改造。

3.3 鎂法脫硫對脫硫水平衡的影響

根據水平衡計算結果，BMCR 工況下，脫硫制漿系統水量約61.96t/h；三效工藝水考慮用電廠開環冷卻水；三效蒸發冷凝水約24t/h，排入電廠開環冷卻水補水；此裝置有效減少了脫硫用水，降低了運行成本，節約水資源。鎂法脫硫改造后，對脫硫塔水平衡無影響。

3.4 鎂法脫硫對脫硫塔除塵系統的影響

經現場踏勘，原有石灰石濕法脫硫技術，原設計FGD 入口粉塵≤30mg/m3條件下，脫硫后煙囪出口最終煙塵排放濃度長期≤5mg/Nm3。鎂法脫硫技術與石灰石濕法同為濕法脫硫技術，經過噴淋層后，煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒相似，都可以通過現有的除塵裝置進行脫除；當鎂法脫硫采用漿液循環泵2 用2備時為保證粉塵的超低排放指標，需要把托盤的通孔率由43%降到26%，除塵效率能保證入口30mg/Nm3，出口5mg/Nm3，同原來一致，托盤阻力670Pa。

3.5 鎂法脫硫對設備及煙道的影響

鎂法吸收塔出口的煙氣溫度約50℃，低于煙氣酸露點溫度，吸收塔、出口煙道以及煙囪都采取了防腐措施，無需再作處理。

3.6 社會風險

煙氣脫硫改造工程實施后，脫硫副產物難以處理的問題將得到有效解決，改善大氣環境質量和當地的居住和旅游環境，有利于加強企業同周邊群眾的關系，增加電廠的美譽度和影響力，為企業的可持續發展創造良好的條件，其社會效益及經濟效益是十分明顯的。

結語

（1）電廠煙氣鎂法脫硫改造的實施將減少污染的排放量，對于改善大氣環境質量，提高居民的生活質量，改善地區投資環境具有積極的意義，具有顯著的社會和環境效益。（2）電廠煙氣鎂法脫硫改造符合國家產業政策和大力發展循環經濟的要求，符合節能降耗、資源合理利用的政策。（3）鎂法脫硫工藝技術先進、可靠，總體方案布置緊湊，工藝流程較短，運輸路線通暢，有利于生產、消防和環境保護。（4）電廠煙氣鎂法脫硫改造能夠提高產品的市場競爭力，促進企業的發展，提高企業的可持續發展能力和競爭實力。