孫　科　劉寒梅　沈　波　葛春亮　張　威

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脫硫系統(tǒng)塔外漿液箱的選型及應用

孫科劉寒梅沈波葛春亮張威

（浙江天地環(huán)保科技有限公司浙江杭州310003）

介紹了塔外漿液箱技術，以及在某電廠脫硫提效改造中塔外漿液箱的選型和應用，結合改造前后的數據，表明塔外漿液箱技術在改造工程中具有脫硫效率高、改造量少、設備利舊率高、投資低、施工和停機時間短等優(yōu)點。

塔外漿液箱；脫硫效率；液氣比；pH

1　前言

隨著新《火電廠大氣污染排放標準》（GB13223-2011）和《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的頒布與實施，明確要求長三角等重點區(qū)域大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組的排放限值，浙江地區(qū)將在2017年底所有600MW及以上新建與在建的火電廠完成超低排放改造。

超低排放改造要求SO2的排放要求小于35mg/Nm3（6%O2），這對已建機組的脫硫提效改造任務提出了艱巨的挑戰(zhàn)。典型的石灰石-石膏法脫硫效率可達97%左右，但無法滿足新排放任務的要求。

2　現有的濕法脫硫提效技術

在脫硫系統(tǒng)運行過程中，影響濕法脫硫效率的參數主要有漿液品質、煙氣分布均勻性、液氣比、漿液pH值、Ca/S比等因素［1］。

目前在石灰石-石膏法脫硫技術中，常用的能夠滿足新SO2排放限值的提效技術有增加液氣比技術、采用均流增效板技術、雙脫硫塔串聯技術［2］、單塔雙循環(huán)技術［3~5］、旋匯耦合［6］技術等。

2.1增加液氣比提高脫硫效率。

液氣比對脫硫效率的高低有著重要影響。在吸收塔設計中，循環(huán)漿液量的多少決定了SO2吸收表面積的大小，在其他參數不變的情況下，提高液氣比相當于增大了吸收塔內的漿液噴淋密度，從而增大了氣液傳質表面積，強化了氣液兩相間的傳質，提高液氣比是提高脫硫效率的有效措施。當然，液氣比增大會促使循環(huán)泵流量和吸收塔阻力增大，從而增加電耗。

2.2采用均流增效板提高脫硫效率。

吸收塔均流增效板能改善吸收塔內煙氣分布，煙氣和漿液的流場分布影響吸收塔介質的傳質、傳熱和反應進行程度。對于無均流增效板塔，改善煙氣分布最有效的措施是增加均流增效板，使進入吸收塔內的煙氣分布均勻，避免偏流問題；而對于已有均流增效板的吸收塔，可以通過調節(jié)均流增效板開孔率、加裝第二層均流增效板來達到目的。均流增效板塔相對于空塔的缺點是吸收塔阻力相對較高，引風機電耗較高。同時，均流增效板上可保持一層漿液，可沿小孔均勻流下，形成一定高度的液膜，使?jié){液均勻分布，液膜使煙氣在吸收塔內與漿液的接觸時間增加，當煙氣通過均流增效板時，氣液充分接觸，均流增效板上方湍流激烈，強化了SO2向漿液的傳質，形成的漿液泡沫層擴大了氣液接觸面，提高吸收劑利用率，可有效降低液氣比，降低循環(huán)漿液噴淋量。

2.3雙脫硫塔串聯方式提高脫硫效率。

雙脫硫塔串聯方式即原吸收塔后增加一個吸收塔，原吸收塔出口的煙氣進入新增的吸收塔進行再次脫硫。該方式的優(yōu)點在于一二級吸收塔脫硫效率分別為90%時，總的脫硫效率就可以達到99%。該方式的缺點是對場地的要求較高，不適用于原布置已緊湊的場地。

2.4單塔雙循環(huán)方式提高脫硫效率。

單塔雙循環(huán)技術特點是吸收塔分為上、下兩個回路，每個回路均是一套噴淋系統(tǒng)，上回路漿液循環(huán)箱置于吸收塔外，下部管道連接上回路環(huán)漿液循環(huán)泵，并與吸收塔內部的上回路噴淋層連通，吸收塔中部的上回路漿液收集盤置于上回路噴淋層下方，并由底部管道與上回路漿液循環(huán)箱連通；下回路漿液循環(huán)箱置于吸收塔內的底部，下回路噴淋層置于上回路漿液收集盤下方。單塔雙循環(huán)技術優(yōu)點是脫硫效率較高，可達98%以上，缺點是工藝復雜、投資較大、改造工期長、改造工程量很大。

2.5采用旋匯耦合器提高脫硫效率。

旋匯耦合技術通過在吸收塔內部增加旋匯耦合裝置，提高煙氣均勻程度以及氣液的傳質、增加煙氣停留時間，其優(yōu)點是可以降低液氣比，缺點是增加煙氣阻力并引起電耗增加，同時投資費用較高。

以上技術均可以提升脫硫效率，但是提高吸收塔液氣比是一種比較直接而有效的方法。提高液氣比就需要增加漿液循環(huán)量，對于改造項目，漿池容積有限，液氣比的提高，勢必導致漿液停留時間不足，當漿液停留時間小于3.5min時將影響石膏結晶和脫硫效率。為增加漿液停留時間，可以通過抬塔的方法實現，這種方法往往施工較為困難、工程量大、投資大、施工安全系數低。另外一種方式就是設置塔外漿液箱。

3　塔外漿液箱技術

塔外漿液箱技術是在改造項目中，在吸收塔附近增加一個漿液箱，吸收塔與塔外漿液箱底部通過管道直聯使?jié){液導通，在塔外漿液箱可以通過新增循環(huán)泵使?jié){液進入吸收塔噴淋層。同時，吸收塔與塔外漿液箱的氣體通過連通管可以導通。

增設塔外漿液箱，可以增加漿池容積，增加漿液停留時間。并通過增設循環(huán)泵，提高了液氣比，從而達到脫硫提效的目的。

在改造項目中，塔外漿液箱技術相比于其他技術，具有改造量少、設備利舊率高、投資低、施工和停機時間短、適用于高硫煤改造等突出優(yōu)勢［7］。

4　塔外漿液箱的選型及應用實例

以某電廠為例，該電廠共4臺600MW機組，原脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，無旁路、有回轉式GGH、無增壓風機。其中，吸收塔帶一層均流增效板，并設有三臺循環(huán)泵和三層標準型噴淋層。表1為改造之前的吸收塔參數。

表1　改造之前吸收塔參數

機組燃煤實際含硫量約為0.6%～1.0%，吸收塔入口SO2濃度范圍為1326 mg/Nm3～2220mg/Nm3。運行中一般開啟2臺循環(huán)泵，脫硫效率91.5%～92.5%，煙囪出口SO2濃度為99 mg/Nm3～188 mg/Nm3。

為了提高脫硫效率，對該電廠的脫硫系統(tǒng)進行改造。在滿足脫硫提效要求及改造工程量盡量小的前提下，選擇塔外漿液箱技術，可以在提高液氣比的同時而不影響吸收塔漿液停留時間。經計算，當液氣比達到15.27L/Nm3時，可以滿足SO2出口濃度≤35 mg/Nm3的超低排放限值要求。按照設計漿液停留時間3.7min計，需要漿池容積2001m3，而吸收塔原有漿池容積只有1611m3，仍需要設置一座390m3的塔外漿液箱作為補充，選擇塔外漿液箱規(guī)格為Φ7.6m×10m，其中運行液位為8.5m。

具體改造方案為：一層標準式噴淋層+兩交互式噴淋層+一層均流增效板+塔外漿液箱。具體內容為：（1）將原有均流增效板開孔率調整為29%。（2）將2、3兩層標準型噴淋母管及噴嘴改為交互式噴淋系統(tǒng)，保留下層標準式噴淋層。（3）原有3臺流量為8163m3/h的循環(huán)泵利舊，其中A循環(huán)泵的揚程從21.6m改造至23.8m。增加1臺流量為8163m3/h的循環(huán)泵并與吸收塔連接，與原有3臺循環(huán)泵進入兩層交互式噴淋層；同時再增加1臺流量為10850m3/h的循環(huán)泵并與塔外漿液箱連接，進入下層標準式噴淋層。有一臺漿液循環(huán)泵作為備用。（4）增設1座塔外漿液箱，直徑7.6m，高10m。塔外漿液箱和吸收塔的底部采用DN1600的管道連接，其頂部與吸收塔液面以上采用DN200的管道連通；塔外漿液箱配置側入式攪拌器和強制氧化風系統(tǒng)。（5）拆除回轉式GGH。由于回轉式GGH的實測漏風率可到2%以上，在設計工況時原煙氣側向凈煙氣側泄漏的SO2濃度可達35mg/Nm3，此時再對脫硫系統(tǒng)進行提效也無法滿足要求。因此為保證系統(tǒng)脫硫效率，需要拆除回轉式GGH，具體的系統(tǒng)圖見圖1。

圖1　塔外漿液箱技術系統(tǒng)圖

5　運行數據

在運行過程中，一般開啟4臺循環(huán)泵，液氣比維持在15.27L/Nm3左右，吸收塔和塔外漿液箱液位維持在8.5m左右。

隨著漿液pH值的升高，有利于漿液對SO2的吸收，但是如果繼續(xù)升高，石灰石的溶解會受到抑制，使石灰石利用率和石膏品質下降［8］。但當pH過低時，亞硫酸鈣的氧化也會受到抑制，而且由于硫酸鈣結晶會導致結垢［9］。在實際運行過程中，吸收塔的pH維持在5～5.5之間，塔外漿液箱的pH維持在5.5~6之間。吸收塔漿液較低的pH有利于石膏的結晶，而塔外漿液箱中較高的pH可以使?jié){液進入噴淋層時較容易吸收SO2，最終可以提升整個系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的結晶。#1機組經塔外漿液箱技術改造之后，脫硫效率始終維持在98.5%以上，吸收塔出口煙氣SO2排放濃度≤35mg/Nm3，滿足脫硫提效的要求。

表2　塔外漿液箱技術應用前后運行參數對比

6　結語

該電廠通過運用塔外漿液箱技術，實現了脫硫提效改造的目標，脫硫效率始終維持在98.5%以上，滿足SO2新要求的排放限值。

塔外漿液箱技術，特別適用于脫硫改造項目，具有改造量少、設備利舊率高、投資低、施工和停機時間短、適用于高硫煤改造等優(yōu)點，應用前景非常廣泛。

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［6］李新超.管束式除塵器與旋匯耦合器在脫硫技術中的應用［J］.黑龍江科技信息，2015，33：3.

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