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(guó)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(duì)各方案的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)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(guó)內(nèi)許多火電廠由于實(shí)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(jì)值，導(dǎo)致脫硫裝置長(zhǎng)期處于超負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，影響了系統(tǒng)的可靠性，無(wú)旁路脫硫系統(tǒng)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，嚴(yán)重影響了電廠的正常生產(chǎn)。特別是自從國(guó)家提出京津冀等地區(qū)實(shí)行特別排放限值、沿海地區(qū)實(shí)行“近零排放”的要求后，為保證在燃用不同煤種條件時(shí)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(shì)對(duì)于環(huán)保設(shè)備的性能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)升級(jí)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(chǔ)運(yùn)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(gè)煙氣裝置的核心，也是增容提效改造的核心。整個(gè)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(duì)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(duì)脫硫效率的高低有重要影響。在吸收塔設(shè)計(jì)中，循環(huán)漿液量的多少?zèng)Q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(guò)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(shí)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(shí)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(tái)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(tái)漿液循環(huán)泵

的設(shè)計(jì)依據(jù)是：根據(jù)物料平衡計(jì)算新的漿液流量與原漿液流量相比增加的量來(lái)確定泵的流量，同時(shí)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(chǎng)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(shí)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(chǎng)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(duì)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(guò)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(duì)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(gè)脫硫塔內(nèi)形成相對(duì)獨(dú)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(jí)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(jí)循環(huán)漿液的pH控制在5.6～6.0，通過(guò)第一個(gè)循環(huán)后，煙氣已得到初步凈化，因而通過(guò)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(duì)獨(dú)立運(yùn)行，但又布置在一個(gè)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(gè)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(guò)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(dòng)，塔外漿液排漿液時(shí)排入附近地溝，再通過(guò)地坑泵打回吸收塔。這種方式對(duì)原塔的改造較少，設(shè)備利舊較多，施工周期較短，相對(duì)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(gè)輔塔，新吸收塔的凈煙道作為原吸收塔的入口煙道實(shí)現(xiàn)兩個(gè)吸收塔串聯(lián)處理煙氣。通過(guò)新增的吸收塔對(duì)SO2及其他污染物進(jìn)行部分脫除，再進(jìn)入原來(lái)的吸收塔脫除剩余的污染物。通過(guò)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(dú)施工，因此在一定的主機(jī)停機(jī)時(shí)間里，縮短了整個(gè)施工工期。但由于增加了一個(gè)新的吸收塔，整體煙氣系統(tǒng)阻力會(huì)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(jì)條件重新設(shè)計(jì)一個(gè)吸收塔。同時(shí)，根據(jù)新的輸入計(jì)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(jì)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(shí)，才考慮這種方案。

6 結(jié)語(yǔ)

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(yùn)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(chǎng)地、投資等因素，對(duì)原吸收塔的性能進(jìn)行核算，經(jīng)過(guò)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(yàn)及運(yùn)行[M].北京：中國(guó)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