煙氣脫硫吸收塔增容改造技術(shù)方案探討

袁立明，韋 飛，顏 儉，惠潤(rùn)堂

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京 210031)

煙氣脫硫吸收塔增容改造技術(shù)方案探討

袁立明，韋 飛，顏 儉，惠潤(rùn)堂

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京 210031)

目前國(guó)內(nèi)投運(yùn)的部分石灰石—石膏濕法脫硫裝置中，由于燃煤硫分變化而面臨著吸收塔增容改造的局面。以實(shí)際案例探討國(guó)內(nèi)燃煤電廠脫硫裝置吸收塔增容改造的常用技術(shù)方案，并比較分析其優(yōu)缺點(diǎn)。吸收塔增容改造項(xiàng)目應(yīng)本著因地制宜的原則，結(jié)合原塔性能分析、實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、工程投資等因素，進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，尋求適合該改造項(xiàng)目的最優(yōu)方案。

煙氣脫硫;增容;吸收塔

1 濕法脫硫裝置運(yùn)行面臨的問題

石灰石—石膏濕法工藝目前已成為燃煤電廠煙氣脫硫裝置的主流工藝，占世界上總投入脫硫運(yùn)行的90%以上［1］。近年來，由于我國(guó)電煤供需矛盾突出，導(dǎo)致部分電煤質(zhì)量下降，一些電廠實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種存在較大差異，燃煤硫分明顯增加，給脫硫裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。

2 吸收塔增容改造常用技術(shù)方案

目前，我國(guó)燃煤電廠脫硫裝置主要采用了石灰石—石膏濕法脫硫工藝，該工藝由國(guó)外引進(jìn)，但國(guó)外燃煤硫分大幅變化的現(xiàn)象并不存在，燃煤硫分極少大于2.5%，且國(guó)外濕法脫硫裝置的脫硫效率一般要求在90%左右［2－4］。因此，對(duì)于濕法脫硫裝置的增容改造技術(shù)方案，國(guó)外并無成熟的經(jīng)驗(yàn)可供參考。吸收塔是整個(gè)脫硫裝置的核心，隨著濕法煙氣脫硫塔的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累和考驗(yàn)，噴淋塔已成為主導(dǎo)塔型［5－7］。對(duì)于噴淋塔而言，煤種的適應(yīng)性與漿液循環(huán)量、吸收塔氧化槽的容積以及是否有足夠的氧化風(fēng)量密切相關(guān)［8］。目前吸收塔增容常用的改造方案包括:吸收塔增加噴淋層、吸收塔拆除重建、吸收塔增加串聯(lián)塔、吸收塔增加并聯(lián)塔等。本文以一個(gè)具體案例來分析說明脫硫塔各改造方案的情況。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

西南某電廠4×300MW配套石灰石—石膏濕法脫硫裝置，2006年投運(yùn)，設(shè)計(jì)燃煤硫分2.37%，F(xiàn)GD入口 SO2濃度約4967mg/m3(干態(tài)，6%O2)，設(shè)計(jì)脫硫效率不低于95%。目前，實(shí)際燃煤硫分達(dá)到4.2%，現(xiàn)燃用煤種硫分及機(jī)組燃煤量均大幅增加，造成現(xiàn)有脫硫裝置不能滿足全煙氣脫硫要求，須對(duì)原4臺(tái)機(jī)組的脫硫系統(tǒng)全部進(jìn)行改造。改造按照脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度10500mg/m3設(shè)計(jì)，要求脫硫效率大于97%。

3.2 改造方案

方案一(塔重建):本方案拆除原吸收塔(包括塔內(nèi)件)，重新建設(shè)新吸收塔(包括塔內(nèi)件)。新塔直徑13.8m，高度 45.5m，塔內(nèi)煙氣流速 3.57m/s，為降低塔高，采用變徑塔方案。單塔采用六層噴淋層，更換為6臺(tái)循環(huán)泵，流量均為7500m3/h。工程投資費(fèi)用16728萬元，年運(yùn)行費(fèi)用4819萬元。

方案二(塔串聯(lián)):本方案原吸收塔不作調(diào)整，在原GGH位置(GGH拆除)增設(shè)一座吸收塔，新吸收塔設(shè)三層噴淋層，循環(huán)泵流量均為6500m3/h，塔徑13.8m，塔高37.1m。工程投資費(fèi)用14908萬元，年運(yùn)行費(fèi)用4455萬元。

方案三(塔并聯(lián)):本方案原吸收塔不作調(diào)整，在原GGH位置(GGH拆除)增設(shè)一座吸收塔，采用與原吸收塔并聯(lián)的方式。按原、新吸收塔各處理新設(shè)計(jì)參數(shù)下的50%煙氣量設(shè)計(jì)。新吸收塔參照原吸收塔設(shè)計(jì)，設(shè)4層噴淋層，4臺(tái)循環(huán)泵，循環(huán)泵流量均為5442m3/h，塔徑12.5m，塔高40m。工程投資費(fèi)用13427萬元，年運(yùn)行費(fèi)用4287萬元。

方案四(塔加高):本方案原吸收塔保留原3臺(tái)循環(huán)泵，增加3臺(tái)同型號(hào)循環(huán)泵(流量6850m3/h)和相應(yīng)的噴淋層、噴嘴和循環(huán)管道，總設(shè)置6層噴淋層。為了降低塔高，考慮在拆除GGH后的場(chǎng)地上擴(kuò)建一座新氧化池，引入塔內(nèi)60%的漿液量，設(shè)攪拌器、轉(zhuǎn)運(yùn)泵及電氣控制配套設(shè)施等。工程投資費(fèi)用14213萬元，年運(yùn)行費(fèi)用4537萬元。

3.3 方案比較

塔重建方案設(shè)計(jì)應(yīng)滿足煙氣流速、氣液流場(chǎng)分布及反應(yīng)時(shí)間、漿液氧化停留時(shí)間等要求［9］。噴淋塔工藝成熟，系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性好。新塔可留有較大裕量，對(duì)目前燃煤煤質(zhì)變化和機(jī)組負(fù)荷變化的適應(yīng)性好。塔串聯(lián)方案由于煙氣量增加較大，塔內(nèi)煙氣流速過高，影響脫硫效率及除霧器除霧效果［10］，大量漿液帶入凈煙道和新吸收塔，造成煙道結(jié)垢。同時(shí)煙氣流速增加較多，系統(tǒng)阻力損失增大，給增壓風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來隱患。

塔并聯(lián)方案存在的最大問題是進(jìn)入兩吸收塔的煙氣流量不易控制，可能出現(xiàn)“搶風(fēng)”及煙氣負(fù)荷不均勻情況，影響脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。塔增高方案與塔串聯(lián)相似，同樣存在塔內(nèi)煙氣流速過高的問題。吸收塔加高及塔內(nèi)件噴淋層的更換將導(dǎo)致原塔的受力狀態(tài)發(fā)生變化，吸收塔需要加固處理，由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，施工難度較大。

3.4 方案選擇

結(jié)合工程實(shí)際情況，方案二、三、四所需場(chǎng)地較大，需要拆除現(xiàn)有GGH。本工程煙氣量增加較多，方案二、四不能從根本上降低吸收塔內(nèi)煙氣流速，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大。方案一和方案三能夠滿足要求，但方案一投資較方案三高，建議對(duì)取消GGH進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，若取消GGH可行則推薦采用方案三，若不能取消GGH則推薦采用方案一。

4 結(jié)語

脫硫系統(tǒng)對(duì)燃煤硫分變化的適應(yīng)能力是有限的，由于燃煤煤質(zhì)的變化和環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，部分脫硫裝置必須進(jìn)行改造，其核心內(nèi)容是吸收塔的增容改造。對(duì)吸收塔的增容改造應(yīng)本著因地制宜的原則，首先需要對(duì)原吸收塔性能進(jìn)行分析評(píng)判，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置情況、工程投資、工期要求等多種因素，經(jīng)過多方案的詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選取適合該改造項(xiàng)目的最優(yōu)方案。

［1］劉國(guó)軍.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化［J］.化學(xué)工程與裝備，2010，(9):112 －114.

［2］覃紹亮，秦國(guó)偉.濕法脫硫技術(shù)在高含硫燃煤機(jī)組上的應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2008，24(1):11 －12.

［3］曾庭華，楊 華，馬 斌，等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.

［4］彭 斌，王凱亮，陶愛平，等.應(yīng)對(duì)燃煤含硫率變化的脫硫工藝設(shè)計(jì)［J］.華電技術(shù)，2009，31(3):73 －75.

［5］李蔭堂，王雙，劉艷華.煙氣脫硫噴淋塔的容積負(fù)荷與本體設(shè)計(jì)［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2004，20(4):17 －18.

［6］王祖培.火電廠煙氣濕法脫硫裝置吸收塔的設(shè)計(jì)［J］.煤化工，2002，(5):44 －48.

［7］李仁剛，管一明，周啟宏，等.煙氣脫硫噴淋塔流體力學(xué)性能研究［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2001，17(4):4 －8，

［8］郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［9］郭 毅，李蔭堂，李 軍.煙氣脫硫噴淋塔本體設(shè)計(jì)與分析［J］.熱力發(fā)電，2004，(1):29 －31.

［10］龔立賢.石灰石濕法煙氣脫硫設(shè)計(jì)余量的探討和設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題［J］.熱機(jī)技術(shù)，2004，(3):52－58.

Discussion on technical programs of WFGD absorber reformation project

Currently part of operation limestone － gypsum wet desulphurization equipment＇s absorber reformation should be taken in order to reach the emission standards due to the changes of sulfur content of coal.Taking the practical engineering case as example，the common technical programs of desulfurization absorber reformation project in domestic coal－fired power plants are studied.The comparative analysis of advantages and disadvantages of each program are discussed.The reformation project designing of desulfurization absorber should be in line with local conditions，combined with the original tower performance analysis，the actual design parameters，on － site facilities，project investment and other factors.The multi－ program technical and economic comparison should be taken for the optimal program.

flue gas desulphurization;reformation;absorber

X701.3

B

1674－8069(2012)04－037－02

中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司2008年度重大科技項(xiàng)目(408006)

2012-04-26;

2012-06-17

袁立明(1976-)，男，安徽宣城人，研究生，工程師，主要從事火電廠煙氣脫硫、脫硝技術(shù)研究及開發(fā)工作。E－mail:yuanliming@vip.163.com