2×660 MW火電機(jī)組吸收塔除霧器超低排放改造

李志剛，劉紅蕾，李旭同

(1.遠(yuǎn)達(dá)煙氣治理特許經(jīng)營(yíng)有限公司，重慶 400060； 2.山東電力高等專科學(xué)校，山東 泰安 271000；3.北京清新環(huán)境科技股份有限公司徐州分公司，江蘇 徐州 221000)

2×660 MW火電機(jī)組吸收塔除霧器超低排放改造

李志剛1，劉紅蕾2，李旭同3

(1.遠(yuǎn)達(dá)煙氣治理特許經(jīng)營(yíng)有限公司，重慶 400060； 2.山東電力高等?？茖W(xué)校，山東 泰安 271000；3.北京清新環(huán)境科技股份有限公司徐州分公司，江蘇 徐州 221000)

以某電廠吸收塔改造為例，在原吸收塔內(nèi)采用除霧器的差異化布置改造方案，按照除霧器流場(chǎng)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)備布置。改造完成后，凈煙氣霧滴排放質(zhì)量濃度小于20 mg/m3，完全達(dá)到國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

火電機(jī)組；超低排放；除霧器；差異化布置；流場(chǎng)

0 引言

隨著工業(yè)發(fā)展和民眾對(duì)環(huán)境要求的提高，國(guó)家制定了一系列環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)[1]，對(duì)燃煤電廠提出了超低排放的要求：霧滴排放質(zhì)量濃度≤20 mg/m3(標(biāo)態(tài)，下同)，SO2排放質(zhì)量濃度≤35 mg/m3，煙塵排放質(zhì)量濃度≤5 mg/m3。為保證煙氣排放達(dá)標(biāo)，各發(fā)電集團(tuán)公司對(duì)所屬發(fā)電廠提出技術(shù)改造方案，本文對(duì)某電廠2×660 MW機(jī)組超低排放脫硫脫硝改造工程中的吸收塔改造方案進(jìn)行技術(shù)分析和應(yīng)用探討，以便積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)[2]，為中國(guó)的碧水藍(lán)天盡一份綿薄之力。

1 改造方案

某電廠2×660 MW機(jī)組采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，其中石灰石漿液制備、石膏脫水、工藝水及工業(yè)水系統(tǒng)等共用，2座吸收塔系統(tǒng)經(jīng)過7年的運(yùn)行已不能滿足新形勢(shì)下煙氣超低排放的要求，尤其是除霧器部分的霧滴排放超標(biāo)，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞等問題，通過與設(shè)計(jì)方的研究和探討，提出2種改造方案。

(1)方案1。吸收塔內(nèi)增加沸騰式泡沫脫硫除塵一體化(BFI)裝置，除霧器更換為高效除霧器，吸收塔抬高3.2 m，保證常規(guī)的除霧器距離最上層噴淋層中心線3.0 m，除霧器之后預(yù)留2.0 m的高度，具體布置如圖1所示。

圖1 吸收塔抬高方案

(2)方案2。不抬吸收塔，在原吸收塔內(nèi)采用差異化布置的高效除霧器：3級(jí)屋脊式除霧器+1級(jí)管式除霧器。最上層噴淋層中心線至煙道底部間距6.300 m，噴淋層至除霧器間距2.000 m，除霧器至煙道底部間距0.445 m，如圖2所示。

圖2 吸收塔不抬高方案

綜合改造難度、供貨周期、改造工期和財(cái)政預(yù)算等多種因素，最終選擇不抬塔方案2作為改造方案。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.1 分析繪制各層除霧器的阻力分布圖

初步選用常規(guī)的3層除霧器設(shè)計(jì)，根據(jù)除霧器廠家提供的除霧器資料，繪制各層除霧器的阻力分布圖，如圖3所示。

2.2 除霧器流場(chǎng)模擬計(jì)算

按照采用上、中、下3層除霧器的設(shè)計(jì)，流場(chǎng)模擬計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖3 除霧器阻力分布

圖4 除霧器流場(chǎng)模擬

圖5 管束式除霧器流場(chǎng)模擬

從圖4可以看出：除霧器出口流場(chǎng)偏差較大，達(dá)到31.1%，存在風(fēng)險(xiǎn)較大；同時(shí)，靠近吸收塔側(cè)除霧器模塊全部改為大阻力模塊，經(jīng)過流場(chǎng)計(jì)算，除霧器出口流場(chǎng)偏差仍然較大，達(dá)到28.0%左右。

2.3 加裝多孔板或管束式頂部除霧器

為改善除霧器出口流場(chǎng)偏差大的問題，借鑒其他項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在除霧器局部低部增加多孔板或管束式均布裝置，以改善煙氣的流動(dòng)狀況，保證除霧器流場(chǎng)的均勻性[3]。經(jīng)過討論及計(jì)算機(jī)流場(chǎng)模擬計(jì)算，為保證流場(chǎng)更流暢，最終選擇在3層屋脊式除霧器的基礎(chǔ)上，在進(jìn)口局部設(shè)置管束式均布除霧器，圖5為管束式除霧器前、后流場(chǎng)的模擬圖。由圖5可見，局部增加管束式均布裝置后，除霧器后流場(chǎng)改善較為明顯。

根據(jù)流場(chǎng)模擬結(jié)果，正常運(yùn)行情況下，最高負(fù)荷工況流場(chǎng)模擬結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，其他較低負(fù)荷工況的流場(chǎng)模擬結(jié)果同樣能滿足設(shè)計(jì)要求，而且還相對(duì)更好，故從流場(chǎng)模擬情況看，技術(shù)方案是高效可行的。綜合考慮實(shí)際運(yùn)行偏差、實(shí)際運(yùn)行情況(防止運(yùn)行過程中除霧器堵塞)、實(shí)際操作難度及技術(shù)可靠性等問題，常規(guī)認(rèn)為除霧器出口流場(chǎng)偏差控制在25%以內(nèi)，除霧器的效果能得到充分保證。

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 除霧器安裝

吸收塔進(jìn)行以下配套改造：(1)除霧器下層支撐梁全部拆除，旋轉(zhuǎn)90°，改造到相應(yīng)標(biāo)高層；(2)除霧器原有上層支撐拆除，旋轉(zhuǎn)90°，改造到相應(yīng)標(biāo)高層；(3)新增除霧器閥門操作平臺(tái)；(4)新增除霧器管口。

3.2 除霧器配置及性能

(1)第1級(jí)除霧器為T99管式除霧器，起到均布煙氣及去除大粒徑霧滴的作用[4]，管式除霧器后方霧滴質(zhì)量濃度為234.67 mg/m3，圖6為管式除霧器的分離性能曲線。

圖6 管式除霧器霧滴分離性能曲線

(2)第2級(jí)除霧器為R302725A不帶鉤屋脊式除霧器，同層差異化布置并設(shè)置導(dǎo)流板。該級(jí)除霧器后方霧滴質(zhì)量濃度為108.64 mg/m3，圖7為不帶鉤屋脊式除霧器分離性能曲線。

圖7 不帶鉤屋脊式除霧器分離性能曲線

(3)第3級(jí)除霧器為R302523HA單鉤屋脊式除霧器，同層差異化布置并設(shè)置導(dǎo)流板。該級(jí)除霧器后方霧滴質(zhì)量濃度為25.38 mg/m3，圖8為單鉤屋脊式除霧器分離性能曲線。

圖8 單鉤屋脊式除霧器分離性能曲線

(4)第4級(jí)除霧器為R302523HHA孔鉤屋脊式除霧器，同層差異化布置并設(shè)置導(dǎo)流板，除霧器頂部靠近煙氣出口兩跨設(shè)置孔板，可進(jìn)一步優(yōu)化此處后方流場(chǎng)。該級(jí)除霧器后方霧滴質(zhì)量濃度為12.68 mg/m3，圖9為孔鉤屋脊式除霧器分離性能曲線。

(5)經(jīng)過整套裝置的分離，改造后凈煙氣霧滴質(zhì)量濃度保證值為小于20 mg/m3。圖10為整套裝置分離性能值匯總。

圖9 孔鉤屋脊式除霧器分離性能曲線

圖10 整套除霧器分離霧滴變化值

4 結(jié)束語

該項(xiàng)目結(jié)合流場(chǎng)模擬分析反饋，充分考慮逐級(jí)除霧器煙氣流場(chǎng)、壓降、分離性能等的變化，在第1級(jí)除霧器入口處加裝優(yōu)化后的孔板設(shè)計(jì)，保證除霧器裝置不僅適應(yīng)現(xiàn)有鋼構(gòu)尺寸，更能保證霧滴排放達(dá)標(biāo)。從設(shè)計(jì)到改造成功僅用了5個(gè)月時(shí)間,從目前的運(yùn)行狀況看,改造后的脫硫系統(tǒng)霧滴排放質(zhì)量濃度小于20 mg/m3，完全達(dá)到國(guó)家環(huán)保的要求,此次技術(shù)改造是非常成功的。

[1]孔克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)行[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[2]北京博奇電力科技有限公司.濕法脫硫裝置維護(hù)與檢修[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

[3]北京博奇電力科技有限公司.濕法脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行與節(jié)能降耗[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

[4]劉紅蕾，劉永陽，李廣華.火電廠煙氣脫硫脫硝設(shè)備控制與儀表[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014.

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B

1674-1951(2017)12-0062-03

2017-07-10；

2017-11-14

(本文責(zé)編：劉芳)

李志剛(1987—)，男，山西呂梁人，助理工程師，從事火力發(fā)電廠脫硫脫硝運(yùn)行維護(hù)及管理工作(E-mail:1759616818@qq.com)。