火電廠濕法脫硫系統(tǒng)增容提效改造技術(shù)方案

田曉曼

（大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100096）

火電廠濕法脫硫系統(tǒng)增容提效改造技術(shù)方案

田曉曼

（大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100096）

目前，國內(nèi)許多火電廠的濕法脫硫裝置需要進(jìn)行增容提效改造。文章介紹了幾種應(yīng)用較廣泛的增容提效改造方案，并對各方案的應(yīng)用和優(yōu)缺點進(jìn)行了論述，為同類煙氣脫硫裝置增容提效改造工程提供了參考。

濕法脫硫；增容提效改造；火電廠

國內(nèi)許多火電廠由于實際燃用煤質(zhì)較差、煤種較雜，脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)設(shè)計值，導(dǎo)致脫硫裝置長期處于超負(fù)荷狀態(tài)運行，影響了系統(tǒng)的可靠性，無旁路脫硫系統(tǒng)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組停運，嚴(yán)重影響了電廠的正常生產(chǎn)。特別是自從國家提出京津冀等地區(qū)實行特別排放限值、沿海地區(qū)實行“近零排放”的要求后，為保證在燃用不同煤種條件時仍能達(dá)到最新環(huán)保排放要求，許多電廠都將脫硫系統(tǒng)的增容提效改造提上了日程。新的形勢對于環(huán)保設(shè)備的性能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)升級等方面提出了更高的要求。

目前常規(guī)的石灰石濕法煙氣脫硫裝置主要包括煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石灰石漿液制備及供給系統(tǒng)、石膏脫水及儲運系統(tǒng)、事故漿液排放系統(tǒng)、工藝水及工業(yè)水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)七大系統(tǒng)部分。其中，SO2吸收系統(tǒng)是整個煙氣裝置的核心，也是增容提效改造的核心。整個SO2吸收系統(tǒng)可細(xì)分為吸收塔系統(tǒng)、漿液循環(huán)系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、除霧器系統(tǒng)、事故噴淋系統(tǒng)等。對于噴淋塔而言，煤種的適應(yīng)性與漿液的循環(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)[1]。本文主要介紹了目前應(yīng)用較廣泛的脫硫吸收塔增容提效改造技術(shù)方案。

1 單塔增容提效改造

1.1 增加液氣比

液氣比對脫硫效率的高低有重要影響。在吸收塔設(shè)計中，循環(huán)漿液量的多少決定了SO2吸收表面積的大小，在其他參數(shù)恒定的情況下，提高液氣比相當(dāng)于增大了吸收塔內(nèi)的漿液噴淋密度，從而增大了氣液傳質(zhì)表面積，強(qiáng)化了傳質(zhì)，提高了脫硫效率，因此提高液氣比是提高脫硫效率的有效措施。

（1）增加噴淋層數(shù)

保持原有噴淋系統(tǒng)不變，通過增加吸收塔高度加裝新的噴淋層及相關(guān)配套設(shè)施等進(jìn)行增容提效改造。

具體方案是：1）吸收塔系統(tǒng)：通常在吸收塔的原有最上層噴淋層上方增加一定高度加裝噴淋層，同時改造相關(guān)設(shè)施；在吸收塔的漿池部分增加一定高度進(jìn)行漿液增容，同時改造相關(guān)設(shè)施。2）漿液循環(huán)系統(tǒng)：在原有漿液循環(huán)泵及噴淋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一臺漿液循環(huán)泵、噴淋系統(tǒng)、閥門及管路系統(tǒng)。新增加的一臺漿液循環(huán)泵

的設(shè)計依據(jù)是：根據(jù)物料平衡計算新的漿液流量與原漿液流量相比增加的量來確定泵的流量，同時考慮增加設(shè)備互換使用率。3）其他系統(tǒng)：根據(jù)新的物料平衡，確定氧化風(fēng)量是否充足，考慮氧化風(fēng)機(jī)的更換或增加。早期的除霧器都是平板式的，根據(jù)現(xiàn)場除霧效果考慮是否在此次增容提效改造工程中更換為屋脊式，以提高其除霧效果，減少“石膏雨”現(xiàn)象。

（2） 增大噴淋密度

保持吸收塔高度不變，增大石灰石漿液噴淋量。具體方案是：采用增加噴嘴的覆蓋率，密集布置，同時為避免煙氣在吸收塔周邊“短路”，應(yīng)考慮布置在吸收塔周邊的流量比中心噴嘴流量要大。

1.2 塔內(nèi)提效構(gòu)件

（1）均流裝置

吸收塔均流構(gòu)件能改善吸收塔內(nèi)煙氣分布，使?jié){液分布均勻，避免了因吸收塔入口煙氣偏流和短路現(xiàn)象產(chǎn)生的脫硫效率降低的影響。煙氣和漿液的流場分布直接決定著吸收塔內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱和反應(yīng)進(jìn)行程度。良好的吸收效果可以減少液氣比和噴淋層，使吸收塔的高度降低。一般均流構(gòu)件均設(shè)置在吸收塔的煙氣入口上方，選用防腐耐磨材料，安裝和更換都相當(dāng)方便，對于需要提高一定效率的脫硫改造裝置，工程量最小，經(jīng)濟(jì)性較好。

（2）防煙氣逃逸

在吸收塔的中心區(qū)，由于氣液接觸較好，SO2的吸收效果也較好。但在吸收塔內(nèi)壁附近，由于氣液接觸不良，存在“壁效應(yīng)”，這使得部分原煙氣沒有接觸到漿液，從而漏過吸收區(qū)，造成吸收塔總體脫硫效率的降低。在吸收塔壁靠近噴淋層的一定位置布置一圈環(huán)狀裝置，能使沿吸收塔壁下流的漿液再進(jìn)入吸收塔吸收區(qū)域，防止塔壁附近煙氣的逃逸。這種裝置恰如在吸收塔壁安裝噴嘴，對漿液分布進(jìn)行校正，能有效改善SO2的脫除效率，提高吸收劑利用率[2]。

2 單塔雙循環(huán)

單塔雙循環(huán)是在脫硫塔內(nèi)設(shè)置積液盤將脫硫區(qū)分隔為上、下循環(huán)脫硫區(qū)，下循環(huán)脫硫區(qū)、下循環(huán)中和氧化池及下循環(huán)泵共同形成下循環(huán)脫硫系統(tǒng)，上循環(huán)脫硫區(qū)、上循環(huán)中和氧化池及上循環(huán)泵共同形成上循環(huán)脫硫系統(tǒng)，在一個脫硫塔內(nèi)形成相對獨立的雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，煙氣的脫硫由雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)共同完成。具體方案可將脫硫塔噴淋層分成兩部分：一部分是脫硫塔底漿池、循環(huán)泵、最下面噴淋層、脫硫塔底漿池構(gòu)成漿液循環(huán)，此級循環(huán)漿液的pH控制在4.5～5.0，該循環(huán)使脫硫形成的亞硫酸鈣徹底氧化和脫硫劑充分溶解；另一部分是由脫硫塔外漿池、循環(huán)泵、上面噴淋層、漿液收集托盤、脫硫塔外漿池構(gòu)成漿液循環(huán)。此級循環(huán)漿液的pH控制在5.6～6.0，通過第一個循環(huán)后，煙氣已得到初步凈化，因而通過第二循環(huán)漿液的pH控制，更有利于脫硫反應(yīng)，脫硫效率更高，單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)綜合脫硫效率可以達(dá)到98.0%以上。該工藝的雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)相對獨立運行，但又布置在一個脫硫塔內(nèi)，既保證了較高的脫硫效率，又降低了漿液循環(huán)量和系統(tǒng)能耗，并且單塔整體布置還減少了占地面積，節(jié)約了投資。

3 新建塔外漿池

在原有吸收塔附近，增加一個塔外漿液循環(huán)箱及相應(yīng)的漿液循環(huán)泵，原有脫硫塔直徑不變，充分利用了原有的噴淋系統(tǒng)和氧化系統(tǒng)[3]，原塔和新建塔外漿池通過連通管連接。新增塔外漿池配備相應(yīng)的氧化系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)，新增漿液循環(huán)泵入口與塔外漿液循環(huán)箱相連，出口與原吸收塔相連，并在原塔最后一層噴淋層上方增加噴淋層層數(shù)或只增加一層噴淋層。原石膏排出泵不動，塔外漿液排漿液時排入附近地溝，再通過地坑泵打回吸收塔。這種方式對原塔的改造較少，設(shè)備利舊較多，施工周期較短，相對節(jié)省投資，但需要脫硫裝置內(nèi)有放置塔外漿池的空間。

4 串塔方案

保留原有吸收塔系統(tǒng)不變，在原有脫硫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個輔塔，新吸收塔的凈煙道作為原吸收塔的入口煙道實現(xiàn)兩個吸收塔串聯(lián)處理煙氣。通過新增的吸收塔對SO2及其他污染物進(jìn)行部分脫除，再進(jìn)入原來的吸收塔脫除剩余的污染物。通過兩次脫硫，滿足了排放要求。一般串塔方案適合煤質(zhì)硫分變化較大、排放標(biāo)準(zhǔn)大幅度降低的脫硫增容提效改造。由于串聯(lián)塔的設(shè)置可以提前單獨施工，因此在一定的主機(jī)停機(jī)時間里，縮短了整個施工工期。但由于增加了一個新的吸收塔，整體煙氣系統(tǒng)阻力會增大很多，引風(fēng)機(jī)需要克服的阻力也加大了很多。

5 吸收塔重建

吸收塔重建方案是將原有的吸收塔拆除，按新的設(shè)計條件重新設(shè)計一個吸收塔。同時，根據(jù)新的輸入計算

條件，其他工藝系統(tǒng)也需要相應(yīng)地進(jìn)行重新設(shè)計和優(yōu)化。因而在一般脫硫增容提效改造工程中，只有在以上幾種方案均不能達(dá)到效果時，才考慮這種方案。

6 結(jié)語

電廠脫硫系統(tǒng)增容提效改造的核心內(nèi)容就是吸收塔的改造，在充分考慮燃煤電廠當(dāng)?shù)豐O2排放標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，在技術(shù)可行、運行可靠的條件下，需要根據(jù)電廠各自不同的情況、要求、改造工期、場地、投資等因素，對原吸收塔的性能進(jìn)行核算，經(jīng)過多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選取最優(yōu)方案。

[1]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．

[2]曾庭華，等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3]劉劍軍，等.濕法脫硫裝置SO2吸收系統(tǒng)增容改造方案探討[J].電力科技與環(huán)保，2011（6）.

Technical Scheme of Capacity-increasing and Efficiency-raising of Wet Process Desulfurization System in Power Plant

TIAN Xiao-man
(Datang Science and Technology Industry Group Co., Ltd, Beijing 100096, China)

At present, wet process desulfurization devices of many power plants in our country should be reformed in capacity-increasing and efficiency-raising. The paper introduces several capacity-increasing and efficiency-raising reform schemes, and discusses the applications and excellences and shortcomings of the very scheme so as to provide the

for the similar capacity-increasing and efficiency-raising reform engineering of FGD devices.

wet process desulfurization; capacity-increasing and efficiency-raising reform; power plant

X701

A

1006-5377（2015）08-0019-03