某電廠600 MW火電機組脫硫增容改造方案探討

聶鵬飛

(河北大唐國際王灘發(fā)電有限責任公司，河北唐山 063611)

某電廠600 MW火電機組脫硫增容改造方案探討

聶鵬飛

(河北大唐國際王灘發(fā)電有限責任公司，河北唐山 063611)

按照國家環(huán)保部文件要求，大唐集團河北某電廠600MW機組濕法脫硫系統(tǒng)需進行增容改造。該電廠根據(jù)實際情況，歸納了3種可行的脫硫增容改造方案，即原吸收塔增加噴淋層和高度、雙吸收塔串聯(lián)、雙吸收塔雙循環(huán)，闡述了各自的技術特點，結合性能保證、工程投資、施工周期等影響因素，比較了各方案的優(yōu)缺點。經(jīng)過對比和論證，雙吸收塔方案比單吸收塔方案更適合于本次工程改造。

600MW機組;濕法脫硫;增容改造;雙吸收塔;脫硫效率

大唐集團河北某電廠2×600MW機組濕法脫硫系統(tǒng)于2006年6月投運，每臺機組配備1套石灰石－石膏濕法脫硫系統(tǒng)，無煙氣換熱器(GGH)及球磨機系統(tǒng)［1］。2臺機組脫硫的增壓風機、煙氣旁路擋板已于2014年前全部拆除，并實施了增壓風機與鍋爐引風機合并［2］。根據(jù)國家環(huán)保部2014－07－25發(fā)布的《京津冀及周邊地區(qū)重點行業(yè)大氣污染限期治理方案》(環(huán)發(fā)〔2014〕112號)和《關于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》(環(huán)境保護部公告2013年第14號)的規(guī)定，該電廠屬于限期治理的重點行業(yè)企業(yè)，原有濕法脫硫系統(tǒng)將不能滿足新的排放標準要求。

1 工程概況

大唐集團河北某電廠2×600MW機組采用濕法脫硫工藝，系統(tǒng)設計入口煙氣量2199022m3/h (標干態(tài)，6%O2)，入口SO2濃度為4458mg/m3，設計脫硫效率95%［3］?，F(xiàn)有吸收塔為設置4層噴淋層的噴淋空塔，統(tǒng)計近年來脫硫出口排放濃度在110～170mg/m3之間。該電廠所在的京津冀地區(qū)2015年將執(zhí)行新的特別排放限值，屆時將不能滿足SO2排放濃度50mg/m3的要求。因此需對2臺機組原脫硫系統(tǒng)進行改造，改造后的脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度仍按照原設計值保持不變，要求改造后的脫硫系統(tǒng)效率大于99%且具備使脫硫裝置出口SO2排放濃度低于35mg/m3的能力。

2 影響脫硫增容改造的因素

該電廠在選擇脫硫增容改造方案時，考慮到的主要影響因素有以下幾個方面:

(1)脫硫入口SO2濃度和SO2排放標準。選擇增容改造方案時，應首先確定鍋爐燃煤含硫量即脫硫入口SO2濃度，還要考慮到市場煤質(zhì)的長期變化，并且結合國家給當?shù)卦O定的SO2排放標準，從嚴規(guī)劃盡量做到改造方案一步到位。

(2)較高且穩(wěn)定的脫硫性能。按照新的排放標準，要求增容改造后的脫硫系統(tǒng)必須具有較高的脫硫性能，一般都需要達到98%～99%甚至更高，同時還應具有較高的可靠性。

(3)停機過渡時間和施工周期。要求改造方案施工周期短，特別是縮短機組停機的時間，盡量減少電廠發(fā)電量損失。

(4)場地條件。選擇改造方案時，要充分考慮現(xiàn)有的場地條件，主要考慮吸收塔、漿液循環(huán)泵等新增設備能否布置得開，還要兼顧到改造后檢修通道的通暢和留有足夠的設備檢修空間。

(5)工程投資。在保證脫硫性能及效率的前提下，盡量選擇工程造價低、設備性價比高的方案。此外應著重考慮充分利用現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)設備、公用系統(tǒng)等，最大限度的減少新設備的投入成本［4］。

(6)運行和維護成本。要充分考慮脫硫改造方案實施投產(chǎn)后系統(tǒng)運行和維護的成本。

3 脫硫增容改造方案

3．1 吸收塔增加噴淋層和高度

方案一是在原有吸收塔的設備基礎上進行改造，增加吸收塔內(nèi)噴淋層的數(shù)量。原吸收塔保留4臺漿液循環(huán)泵(9000m3/h)，在校核吸收塔基礎和本體載荷基礎上，增加2臺大流量的漿液循環(huán)泵(12000m3/h)以及相應的噴淋層、噴嘴、管道等。增加的漿液循環(huán)泵可設在原有吸收塔，也可設在新增的塔外漿池［5－6］。

原吸收塔直徑16．5m，漿池區(qū)高度11．5m，其工作容積為2300m3左右;考慮到增加2臺循環(huán)泵后，漿液循環(huán)停留時間過短，必須增大吸收塔反應漿池。為了保證足夠的漿液循環(huán)停留時間，吸收塔漿池容積需擴大為3200m3，即漿池高度需要在原來的基礎上抬高4m。涉及吸收塔入口抬高3．5m、出口抬高2m的煙道改造，原有氧化風機的流量能滿足改造需要，但由于漿池運行液位增高，其壓力不滿足要求。為了盡量采用原來的氧化風機，可以將原氧化空氣噴槍改為采用布氣管式。

通過提高吸收塔的液氣比、煙氣停留時間以及漿液停留時間，同時吸收塔內(nèi)部也可以增加旋匯耦合、托盤等提效裝置，達到將原有吸收塔脫硫效率95%提升至99%的目的。

該方案的優(yōu)點是:充分利用了原有設備，投資小;設備占地面積小，脫硫效率提升較大。缺點是:需對原有吸收塔進行切割整體抬高，機組停機時間較長，施工難度較大。同時調(diào)研國內(nèi)單塔脫硫設施，同等入口SO2濃度工況下，較少有脫硫效率能長期穩(wěn)定在99%以上的，可靠性和穩(wěn)定性不高。

3．2 雙吸收塔串聯(lián)煙氣脫硫工藝

方案二是雙吸收塔串聯(lián)脫硫方案，即在單級吸收塔脫硫難以滿足排放指標的情況下，將鍋爐煙氣依次通過兩臺串聯(lián)的吸收塔進行脫硫的方式。本方案原吸收塔不做變動，在原增壓風機處新建一座吸收塔。受場地條件限制，該電廠原有吸收塔作為二級吸收塔。新建吸收塔作為一級吸收塔，設三層噴淋層，每臺漿液循環(huán)泵流量9000～10000m3/h左右。新建吸收塔及煙道系統(tǒng)阻力增加 1000～1200Pa。對于場地等條件允許的電廠來說，在采用雙吸收塔方案時也可考慮將原吸收塔作為一級塔，新建吸收塔作為二級塔以便系統(tǒng)優(yōu)化。某電廠2× 600MW機組優(yōu)化后的雙吸收塔串聯(lián)煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 某600MW機組雙吸收塔串聯(lián)煙氣脫硫系統(tǒng)

串聯(lián)塔方案保留原有吸收塔系統(tǒng)不變，在原吸收塔前再增加一個吸收塔，新吸收塔的設計與老塔基本相同，塔內(nèi)設置噴淋層、氧化空氣等系統(tǒng)。相對于單塔增高方案其優(yōu)點是:增加一個吸收塔，采用分級進行脫硫，脫硫效率高;新建吸收塔可以單獨施工，停機時間比較短。缺點是:新建吸收塔占地面積大;兩個吸收塔之間的煙道易造成漿液沉積，需定期清洗;兩塔漿液系統(tǒng)關聯(lián)緊密，控制要求高;設備的維護費用和維護工作量增大。通過調(diào)研了解到大唐盤山、韓城、合山等電廠雙塔脫硫串聯(lián)系統(tǒng)，在同等入口SO2濃度甚至更高的工況下，脫硫效率能穩(wěn)定在99%以上［7］。

3．3 雙吸收塔雙循環(huán)煙氣脫硫工藝

某電廠2×600MW機組雙吸收塔雙循環(huán)煙氣脫硫系統(tǒng)如圖2所示。雙塔雙循環(huán)工藝延續(xù)了雙吸收塔串聯(lián)的思路，但其與雙吸收塔串聯(lián)不同的主要技術特點是:一是二級吸收塔不設置強制循環(huán)泵，但設置旋流器供漿泵及對應的旋流器，通過旋流器的底流、溢流來調(diào)節(jié)兩塔間漿液，同時設有石膏漿液返回泵;二是一、二級吸收塔漿液pH值和密度等運行參數(shù)差別較大，關聯(lián)度不高，形成了兩個相對獨立的漿液循環(huán)系統(tǒng)，故稱之為雙循環(huán)。

圖2 某600MW機組雙吸收塔雙循環(huán)煙氣脫硫系統(tǒng)

一級吸收塔一般設定漿液pH值區(qū)間為4．5～5．3，低pH值漿液工況下對石灰石品質(zhì)要求略低且可以保證吸收劑的完全溶解，并可以生成高品質(zhì)的石膏。二級吸收塔一般設定漿液pH值區(qū)間為5．8～6．4，高pH值漿液工況能夠保證非常高的脫硫效率和較低的液氣比，可以有效降低循環(huán)泵的運行臺數(shù)和能耗。通過現(xiàn)場調(diào)研國電永福等電廠雙塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，在同等入口SO2濃度甚至更高的工況下，脫硫效率也能穩(wěn)定在99%以上［8－10］。

雙塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)的優(yōu)點是:漿液功能分區(qū)進行了優(yōu)化和強化，更加精細地控制了工藝反應過程。缺點是:一、二級吸收塔pH高低偏差大，對設備可靠性要求較高。

3．4 方案的比較與選擇

600MW機組脫硫改造方案對比分析見表1。

表1 某電廠600MW機組脫硫增容改造方案對比

從以上各種方案對比分析和表1可知，方案二、三脫硫效率最高，脫硫性能也最穩(wěn)定，比方案一更適用于高硫煤或者高效率的脫硫系統(tǒng)增容改造需要。方案二、三相投資大廠用電率偏高，但也拓寬了鍋爐燃煤區(qū)間，可以降低電廠發(fā)電的燃料成本。其中方案三比方案二的工藝流程更科學，運行的經(jīng)濟性要好些，對惡劣工況適應性會更好。但是從國內(nèi)采用雙吸收塔脫硫技術的電廠調(diào)研情況來看，雙吸收塔串聯(lián)技術要比雙吸收塔雙循環(huán)技術應用普遍。這是因為雙吸收塔串聯(lián)是多數(shù)脫硫公司所熟悉和掌握的單循環(huán)技術，雙吸收塔雙循環(huán)技術是少數(shù)脫硫公司掌握的專利技術。

4 結語

大唐集團河北某電廠600MW機組遵照規(guī)劃要求，為應對日益嚴格的環(huán)保政策和排放標準，本著因地制宜、充分利舊的原則，對適合本廠的三種煙氣濕法脫硫增容改造技術進行了比較。從脫硫增容改造方案的甄選、性能保證、施工周期等階段進行全面的論證，最終選擇了雙吸收塔方案。脫硫增容改造的方案選擇對整個工程實施后的效果起著關鍵的作用，其他電廠在選擇增容改造方案時，應充分考慮自身的實際情況、改造工期、工程造價等因素，選擇合適的方案提升脫硫性能，實現(xiàn)SO2達標排放。

［1］聶鵬飛．王灘電廠脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟運行初探［J］．電力科技與環(huán)保，2010，26(4):57－59．

［2］聶鵬飛，王洋，陳啟福，等．600 MW火電機組濕法脫硫旁路擋板封堵改造案例［J］．中國電力，2013，46(3);100－103．

［3］聶鵬飛，王洋，張宏宇，等．濕法煙氣脫硫系統(tǒng)入口事故噴淋水量的計算［J］．熱力發(fā)電，2013，42(6):75－77．

［4］王夢勤，郭長仕．煙氣脫硫系統(tǒng)增容改造技術探討［J］．環(huán)境工程，2013，31(S1):390－392．

［5］劉劍軍，趙志華，嚴學安，等．濕法脫硫系統(tǒng)SO2吸收系統(tǒng)增容改造方案探討［J］．電力科技與環(huán)保，2011，27(12):33－35．

［6］李慶，孟慶慶，郭玥．基于國家新頒布污染物排放標準的煙氣脫硫改造技術路線［J］．華北電力技術，2013，(2):28－31．

［7］林朝扶，蘭建輝，梁國柱，等．串聯(lián)吸收塔脫硫技術在燃超高硫煤火電廠的應用［J］．廣西電力，2013，36(5:11－15．

［8］王國強，黃成群．單塔雙循環(huán)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，2013，18(5):51－54．

［9］崔簫，譚學謙．濕法脫硫石灰石制漿系統(tǒng)的比選［J］．電力環(huán)境保護，2009，25(4):41－44．

［10］袁立明，韋飛，顏儉，等．煙氣脫硫吸收塔增容改造技術方案探討［J］．電力科技與環(huán)保，2012，28(4):37－38．

Study of capacity extension schemes for 600 MW units wet FGD in a power plant

The 600MW Unit wet flue gas desulfurization in a power plant of China Datang Corporation need the capacity extension．The power plant summed up the three kinds of viable capacity extension schemes，according to the actual situation，such as increase the height and layer of the original spray absorber，series flue gas system unit with double－absorber，dual－cycle flue gas system unit with double－absorber，each technical features are described，the advantages and disadvantages of each scheme are compared，combined with factors such as performance guarantees，project investment，construction period，etc．The double absorber scheme is more suitable for this project transformation than single absorber scheme，after comparison and demonstration．

600MW units;wet flue gas desulfurization;capacity extension schemes;double－absorber;desulfurization efficiency

X701．3

B

1674－8069(2015)03－032－03

2014-11-17;

2015-01-22

聶鵬飛(1983-)，男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，主要從事火電廠脫硫技術監(jiān)督與設備點檢。E－mail:daniao433@163．com