350MW冷熱電聯(lián)供機(jī)組脫硫、除塵優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉貴喜 葛銀海 孫立德 范曉英

【摘要】根據(jù)目前火電廠大氣污染物排放限值控制日趨嚴(yán)格，內(nèi)蒙古西部地區(qū)某350MW冷熱電聯(lián)供燃煤超臨界機(jī)組在基建期準(zhǔn)備對脫硫、除塵設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到超低排放要求。本文以某電廠為例，介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并做了可行性分析，最后采用技術(shù)成熟可靠地脫硫、除塵一體化技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】脫硫優(yōu)化；除塵優(yōu)化；超低排放；一體化技術(shù)

引言

隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)電廠煙氣SO2、煙塵的排放指標(biāo)已列入國家環(huán)保監(jiān)測范圍，《GB 13223—2011火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定：新建燃煤機(jī)組SO2質(zhì)量濃度應(yīng)控制在100 mg/m3以下、煙塵的排放濃度應(yīng)控制在30 mg/m3以下。如何控制燃煤電廠SO2、煙塵的生成量，已成為各電廠的主要研究課題。本文就某電廠2×350 MW超臨界冷熱電聯(lián)供燃煤機(jī)組脫硫、除塵優(yōu)化改造進(jìn)行介紹，為同類型機(jī)組電廠提供借鑒。

1、優(yōu)化設(shè)計(jì)前方案

1.1 脫硫優(yōu)化設(shè)計(jì)前方案

電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，1爐配1塔，單塔單循環(huán)，不設(shè)GGH和煙氣旁路，每臺(tái)吸收塔配4臺(tái)漿液循環(huán)泵，每臺(tái)泵帶1層噴淋層，共4層噴淋層。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見下表。

1.2 除塵優(yōu)化設(shè)計(jì)前方案

電廠除塵器選用電袋復(fù)合型除塵器，每臺(tái)鍋爐配置2套，不設(shè)內(nèi)置旁路，靜電預(yù)除塵型式為2室2電場，布袋除塵器濾袋為圓形外濾式，使用PTFE基布+（50%PTFE+50%PPS）混紡，單臺(tái)爐為9940條。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見下表。

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

2.1 脫硫優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

如果在主要設(shè)計(jì)參數(shù)不變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)脫硫出口SO2濃度達(dá)到排放要求需進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，采用單塔雙循環(huán)脫硫工藝技術(shù)，即煙氣經(jīng)過兩個(gè)不同的循環(huán)過程和石灰石反應(yīng)后得到凈化。

工藝原理：原煙氣在一個(gè)脫硫塔內(nèi)經(jīng)過一級、二級循環(huán)的串聯(lián)吸收，能夠?qū)崿F(xiàn)對兩級吸收漿液氧化結(jié)晶、高效率脫硫等不同功能的物理劃分，可同時(shí)分別控制2個(gè)獨(dú)立漿池的pH值、液位、密度等參數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：真正實(shí)現(xiàn)了一級循環(huán)和二級循環(huán)漿液的物理隔離，脫硫效率可達(dá)99.6%以上，工藝成熟，適合所有煤種；缺點(diǎn)是工藝流程較長，投資較高，占地面積大。

2.2 除塵改造方案

根據(jù)公司目前電袋復(fù)合除塵器的設(shè)計(jì)、施工情況，結(jié)合現(xiàn)場平面布置如果在保證除塵器入口煙氣參數(shù)不變的情況下，針對電袋除塵器本身進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化改造方案。在原有基礎(chǔ)上增加濾袋長度，龍骨由兩節(jié)改為三節(jié)，長度也增加。

2.3 脫硫、除塵一體化改造方案

采用單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)，該技術(shù)是由高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)、離心管束式除塵技術(shù)組成。

2.3.1 高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)

引風(fēng)機(jī)出口煙氣進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過高效旋匯耦合裝置，利用流體動(dòng)力學(xué)原理，形成強(qiáng)大的可控湍流空間，使氣液固三相充分接觸，提高傳質(zhì)效率，同時(shí)液氣比比同類技術(shù)低30%，實(shí)現(xiàn)第一步的高效脫硫和除塵；

2.3.2 離心管束式除塵裝置

經(jīng)高效脫硫及初步除塵后的煙氣向上經(jīng)離心管束式除塵裝置進(jìn)一步完成高效除塵除霧過程，離心管束式除塵裝置由分離器、增速器、導(dǎo)流環(huán)、匯流環(huán)及管束等構(gòu)成。煙氣在一級分離器作用下使氣流高速旋轉(zhuǎn)，液滴在壁面形成一定厚度的動(dòng)態(tài)液膜，煙氣攜帶的細(xì)顆?；覊m及液滴持續(xù)被液膜捕獲吸收，連續(xù)旋轉(zhuǎn)上升的煙氣經(jīng)增速器調(diào)整后再經(jīng)二級分離器去除微細(xì)顆粒物及液滴。同時(shí)在增速器和分離器葉片表面形成較厚的液膜，會(huì)在高速氣流的作用下發(fā)生“散水”現(xiàn)象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來，穿過液滴層的細(xì)小液滴被捕獲，大液滴變大后被筒壁液膜捕獲吸收，實(shí)現(xiàn)對細(xì)小霧滴的脫除。最后經(jīng)過匯流環(huán)排出，實(shí)現(xiàn)煙塵超凈脫除。

2.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)可行性分析

電廠采用“三塔合一、兩機(jī)一塔”的布置方式。通過對比，脫硫優(yōu)化改造方案投資大、占地面積大、改造工期較長，施工難度大，對間冷塔冷卻效果影響不確定。脫硫、除塵一體化技術(shù)已投運(yùn)十余年，經(jīng)過多臺(tái)業(yè)績表明無腐蝕、堵污情況，且優(yōu)化改造工期短、投資費(fèi)用低、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，基本符合該電廠現(xiàn)階段改造的條件。在對該電廠擬燃用的煤源及高效旋匯耦合脫硫技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，綜合考慮投產(chǎn)后脫硫改造的高額費(fèi)用與實(shí)際燃煤的硫份，結(jié)合“三塔合一”特殊布置方式，脫硫改造采用脫硫除塵一體化技術(shù)，即吸收塔入口煙道與最下層噴淋層之間安裝高效旋匯耦合脫硫裝置。吸收塔塔高、噴淋層、原氧化風(fēng)機(jī)、石灰漿制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等不做改動(dòng)，可保證當(dāng)脫硫入口SO2設(shè)計(jì)濃度3700mg/Nm3時(shí)，出口SO2排放濃度≤20mg/Nm3；脫硫入口煙塵濃度≤30mg/Nm3時(shí)，出口煙塵排放濃度≤5mg/Nm3。

3、優(yōu)化后主要設(shè)計(jì)參數(shù)

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用脫硫除塵一體化技術(shù)（旋匯耦合裝置+管束式除塵器）。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

4、結(jié)語

該廠基建期對脫硫、除塵設(shè)備配置進(jìn)行優(yōu)化，同步達(dá)到超低排放的要求。由于吸收塔內(nèi)增加設(shè)備，不僅煙氣在吸收塔阻力增加1200Pa，這使引風(fēng)機(jī)電耗增加，而且增加了初投資，但污染物排放大幅降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]環(huán)境保護(hù)部.GB 13223—2011 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.