單塔雙循環(huán)技術(shù)在山西某超低排放項(xiàng)目上的應(yīng)用

＊霍玉濤 劉丹丹

（北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司 北京 100142）

根據(jù)2014年8月8日山西省人民政府辦公廳文件（晉政辦發(fā)〔2014〕62號(hào)）《關(guān)于推進(jìn)全省燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放的實(shí)施意見》，本項(xiàng)目為現(xiàn)役機(jī)組改造，低熱值煤發(fā)電機(jī)組，改造后需要滿足SO2排放濃度≤35mg/Nm3，NOx排放濃度≤50mg/Nm3，粉塵排放濃度≤10mg/Nm3。

表1 高效脫硫技術(shù)比較表

本文只對(duì)脫硫改造內(nèi)容進(jìn)行闡述說明。

1.金項(xiàng)背景

隨著SO2排放濃度要求的不斷提高，特別是超低排放濃度的提出，各火電廠采取了多種方式，控制SO2排放濃度。單塔雙循環(huán)技術(shù)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)、旋匯耦合脫硫技術(shù)。

本項(xiàng)目為了滿足要求的超低排放，原脫硫系統(tǒng)改造為單塔雙循環(huán)工藝，將兩級(jí)平板式除霧器改為三級(jí)屋脊式除霧器。吸收塔入口SO2濃度4000mg/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、6% O2），吸收塔出口SO2濃度保證值小于35mg/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、6% O2），脫硫效率不低于99.2%。除霧器出口霧滴含量小于20mg/Nm3。

2.金項(xiàng)改造前情況

本項(xiàng)目為兩臺(tái)循環(huán)流化床空冷機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組配置一座間冷塔。爐后增設(shè)2套全煙氣量處理的濕法煙氣脫硫裝置，該裝置與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)建設(shè)、同時(shí)投運(yùn)。采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案。

原有FGD濕法脫硫裝置按入口SO2濃度為2663.3 mg/Nm3，脫硫裝置的脫硫效率不低于95.2%設(shè)計(jì)考慮；當(dāng)FGD入口SO2濃度增加到2873.7mg/Nm3、鍋爐BMCR工況條件下，脫硫裝置能安全運(yùn)行，煙氣中的SO2達(dá)標(biāo)排放（即出口排放≤200mg/Nm3）。

目前運(yùn)行狀況：脫硫系統(tǒng)隨機(jī)組同時(shí)投入運(yùn)行，投運(yùn)以來脫硫系統(tǒng)運(yùn)行正常，在設(shè)計(jì)硫份范圍內(nèi)脫硫系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)效率要求。脫硫系統(tǒng)入口硫份在2000mg/Nm3左右時(shí)，脫硫出口硫份可達(dá)80mg/Nm3左右；機(jī)組負(fù)荷在200MW左右時(shí)，脫硫系統(tǒng)入口硫份達(dá)到3000mg/Nm3左右時(shí)，脫硫出口硫份可達(dá)100mg/Nm3以下。

由于近年來入爐煤硫份變化，脫硫系統(tǒng)入口硫份不斷提高，因硫份超標(biāo)脫硫系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生排放超標(biāo)現(xiàn)象。在負(fù)荷較高時(shí)脫硫系統(tǒng)入口硫份達(dá)到3000mg/Nm3以上時(shí)，脫硫系統(tǒng)出口硫份能達(dá)到300mg/Nm3以上。

隨著國(guó)內(nèi)日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，本次需對(duì)#1、#2機(jī)組脫硫裝置進(jìn)行超低排放技術(shù)改造。

3.脫硫改造方案

(1)總述

脫硫系統(tǒng)改造后，吸收塔入口SO2濃度按4000mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6% O2），吸收塔出口SO2濃度保證值小于35mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6% O2），脫硫系統(tǒng)采用單塔雙循環(huán)工藝，脫硫綜合效率不低于99.2%。

本項(xiàng)目采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案。其中，脫硫系統(tǒng)的吸收塔、循環(huán)泵、石膏排放泵、攪拌器等布置在間冷塔內(nèi)，冷塔內(nèi)底部環(huán)境溫度較高，所有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備考慮耐高溫；氧化風(fēng)機(jī)與石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、電控室等布置在綜合樓內(nèi)。

(2)工藝改造說明

本次改造有如下幾個(gè)系統(tǒng)：

①煙氣系統(tǒng)

A.煙道改造

本次改造對(duì)原吸收塔出口凈煙道高度及走向進(jìn)行調(diào)整，拆除原吸收塔旁路煙道及其擋板。新建煙道采用鋼結(jié)構(gòu)，煙道支架盡量利舊原有煙道支架，凈煙道采用玻璃鱗片防腐。

B.增壓風(fēng)機(jī)改造

原增壓風(fēng)機(jī)利舊改造。

②SO2吸收系統(tǒng)

脫硫系統(tǒng)原為托盤噴淋單塔，本次選擇單塔雙循環(huán)方案。

A.原吸收塔改造

現(xiàn)有吸收塔噴淋層及漿液循環(huán)泵保留，拆除托盤，將兩級(jí)平板式除霧器改為三級(jí)屋脊式除霧器。

將原吸收塔氧化風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備（共4臺(tái)）拆除，更換新的氧化風(fēng)機(jī)。

原有吸收塔石膏排出系統(tǒng)保留，將石膏排出泵電機(jī)更換為變頻電機(jī)，同時(shí)增加變頻器。

原吸收塔在第2、3層噴淋層之間截?cái)啵黾铀摺?7.6m，中間設(shè)置集液盤，下部設(shè)2層噴淋，集液盤上部設(shè)3層噴淋層。

原漿液循環(huán)泵A更換。

原漿液循環(huán)泵B原地利舊。

原漿液循環(huán)泵C移位后利舊，泵漿液循環(huán)泵C入口與塔外循環(huán)塔相連接，原漿液循環(huán)泵C用于改造后吸收塔次高層。

新增兩臺(tái)漿液循環(huán)泵：漿液循環(huán)泵D、漿液循環(huán)泵E，兩臺(tái)泵的入口均與塔外循環(huán)塔相連接。

B.新建塔外循環(huán)塔

塔外循環(huán)塔設(shè)離心式漿液循環(huán)泵3臺(tái)，2臺(tái)為新增循環(huán)泵（漿液循環(huán)泵D、E），1臺(tái)利舊原吸收塔循環(huán)漿泵（漿液循環(huán)泵C）。

每臺(tái)機(jī)組設(shè)置2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)（一臺(tái)備用）及相應(yīng)的氧化風(fēng)系統(tǒng)。

每座塔外循環(huán)塔新增2臺(tái)石膏旋流泵（一臺(tái)備用）和1座聯(lián)絡(luò)旋流站。

每臺(tái)機(jī)組在間冷塔內(nèi)現(xiàn)有吸收塔的西側(cè)新建塔外循環(huán)塔。

新建塔外循環(huán)塔漿液循環(huán)泵在現(xiàn)吸收塔循環(huán)泵的西向延伸段布置。

每座新建塔外循環(huán)塔設(shè)置必要數(shù)量的側(cè)進(jìn)式攪拌器。

③公用系統(tǒng)

原公用系統(tǒng)利舊并局部改造。

(3)工藝流程圖

圖1 工藝流程圖

圖2 吸收塔區(qū)平面布置圖

(4)吸收塔區(qū)平面布置

本工程采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案。每臺(tái)機(jī)組在間冷塔內(nèi)現(xiàn)有吸收塔的西側(cè)新建外置塔外循環(huán)塔。新建塔外循環(huán)塔循環(huán)泵在現(xiàn)吸收塔循環(huán)泵的西向延伸段布置。石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和脫硫廢水處理系統(tǒng)的設(shè)備在冷卻塔外的聯(lián)合建筑物（脫硫工藝樓）內(nèi)布置。

4.金項(xiàng)運(yùn)行情況

本項(xiàng)目于2015年12月#1機(jī)組完成了性能驗(yàn)收，監(jiān)測(cè)結(jié)果見圖3至圖11。

圖3 脫硫出口煙塵濃度

圖4 脫硫出口二氧化硫濃度

圖5 脫硫出口氮氧化物濃度

(2)50%左右負(fù)荷，近期煤種

圖6 脫硫出口煙塵濃度

圖7 脫硫出口二氧化硫濃度

圖8 脫硫出口氮氧化物濃度

圖9 脫硫出口煙塵濃度

圖10 脫硫出口二氧化硫濃度

圖11 脫硫出口氮氧化物濃度

(3)90%負(fù)荷，設(shè)計(jì)煤種

由監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：在監(jiān)測(cè)的三種工況條件，#機(jī)組脫硫凈煙氣煙塵排放濃度在1.91～4.02mg/m3之間，二氧化硫排放濃度在3～28mg/m3之間，氮氧化物排放濃度在15～39mg/m3之間，均低于煙氣超低排放要求的標(biāo)準(zhǔn)限制，達(dá)標(biāo)率為100%。

(1)90%負(fù)荷，近期煤種

5.結(jié)論

本項(xiàng)目主體采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案；在超低排放改造過程中，脫硫采用單塔雙循環(huán)工藝，吸收塔頂部安裝有高效除塵除霧一體化裝置。

單塔雙循環(huán)技術(shù)適用于高含硫量煤或者脫硫效率要求很高的FGD系統(tǒng)，每個(gè)循環(huán)獨(dú)立控制，易于優(yōu)化和快速調(diào)整，能適應(yīng)含硫量和負(fù)荷的大幅變化；同時(shí)采用高效除塵除霧一體化裝置，保證了脫硫塔出口煙塵達(dá)標(biāo)排放，無需設(shè)置濕式電除塵裝置；單塔雙循環(huán)工藝以及高效除塵除霧一體化裝置都在滿足超低排放的同時(shí)，達(dá)到了節(jié)能降耗的效果。

該工程于2015年5月15日開工，2015年11月10日完工，2015年11月25日完成168h運(yùn)行，目前各系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。