某电厂烟气脱硫装置改造设计介绍

王 永

（中环（中国）工程有限公司，江苏 南京 210008）

某电厂2×300MW机组配套两炉一塔的脱硫装置（带GGH，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺）于2005年8月投入运行，脱硫装置的设计煤质含硫量为0.7%，校核煤种含硫量为1.1%，脱硫效率为95%。随着国家和地方环保要求的不断提高，煤质条件的不断变化，电厂按照江苏省政府关于加强污染减排工作意见的要求对原有两炉一塔脱硫装置按一炉一塔方式进行改造，并同时取消旁路烟道，改造后脱硫装置的设计煤质含硫量为1.0%，校核煤种含硫量为1.1%，脱硫设计效率为97%。为适应湿烟气的运行工况，在原混凝土烟囱内部增设钛钢板内筒烟囱。

1 脱硫系统设计及配置

脱硫系统主要设计工艺设计参数见表1。

表1 脱硫系统主要设计工艺设计参数（单台炉）Tab.1 Main technological parameters of desulfurization system

2 整体布置图方案介绍

原有吸收塔、GGH及制浆系统设备布置在紧邻锅炉引风机后部烟道及烟囱的外侧区域，两台炉增压风机及进出口烟道布置在烟囱与吸收塔和GGH之间的区域，进口烟道在GGH前进行汇合经GGH进入吸收塔，出口烟道在吸收塔出口烟道后进行分支分别接入烟囱两侧的水平烟道。

脱硫改造采用两台炉分别新建吸收塔方案，新增吸收塔布置在单侧锅炉两台引风机之间位置，浆液循环泵布置在原水平烟道下部。一台炉的氧化风机及电控楼布置在原有脱硫综合楼内，另一台炉的氧化风机即电控设备布置在新增的综合楼内，新增综合楼布置在相应机组水平烟道的端部侧面。脱硫系统主设备布置图见图1单台炉脱硫设备布置图。

图1 单台炉脱硫设备布置图Fig.1 Plan of single desulfurization device

本工程脱硫系统改造主要对石灰石浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收塔系统、浆液排空系统、工艺水系统进行改造，原石膏脱水系统处理能力满足改造后的要求，不进行改造。

2.1 石灰石浆液制备系统

原有石灰石制浆系统设置一座石灰石粉仓（有效容积660m3）、一个石灰石浆液池（有效容积105m3）和两台石灰石浆液泵（流量 44m3·h-1），两台石灰石浆液泵一运一备，提供两炉一塔的吸收塔所需的石灰石吸收剂。

原有石灰石粉仓和石灰石浆液池容积能够满足改造后系统的需要，石灰石粉仓和石灰石浆液池利旧使用。为保证改造后供浆系统的可靠性，每塔设置两台石灰石供浆泵，一运一备，两塔共配置四台石灰石供浆泵（流量20m3·h）；同时，为了避免浆液调节阀易磨损故障和降低运行电耗，石灰石浆液泵采用变频调节的方式实现供浆量的调节。

2.2 烟气系统

本次脱硫改造工程取消脱硫旁路烟道、增压风机和GGH，拆除原有脱硫增压风机、烟道挡板门、原烟道、净烟道和相应不利旧的支架。

对原有锅炉引风机进行改造，脱硫系统阻力、加装SCR脱硝装置阻力及后续电除尘器改造为电袋复合除尘器增加的阻力由改造后的锅炉引风机克服，引风机由原有的轴流风机改造为双吸离心风机，离心风机采用变频控制，改造后引风机的设计参数见表2。

表2 改造后引风机的设计参数Tab.2 Designed parameter of reformed induced draft fan

两台炉的引风机、烟道采用关于烟囱对称的布置方式。由于改造后引风机的型式改变，因此，需要对原除尘器出口烟道及引风机进出口烟道进行较大地改造，在利旧改造原有除尘器出口烟道支架、引风机检修支架的前提下，对引风机进出口烟道进行改造设计，将引风机出口烟道与吸收塔入口进行对接，同时保证吸收塔入口烟道尽量长，以便在吸收塔入口烟道设置事故喷淋系统。

吸收塔出口净烟道沿与水平烟道轴向成40°的方向偏斜，至原水平烟道上方时通过竖直烟道与原水平烟道连通，连通点至烟囱段的水平烟道利旧使用，并对脱硫净烟道进行玻璃鳞片防腐处理。如此设计既缩短了烟道长度，降低了净烟道阻力，节省了初投资和运行成本，又为吸收塔浆液循环泵预留了布置空间。

为了保证无旁路脱硫系统设备的安全性，在吸收塔入口设置了事故喷淋系统。事故喷淋系统设置两级冷却喷嘴，喷嘴在烟道截面内采取网格式布置，喷嘴由高位水箱和除雾器冲洗水泵（配保安电源）两路供水，高位水箱设置除雾器冲洗水和消防水两路补水以保证水源的可靠性。在除雾器冲洗水泵供电正常的情况下，喷嘴由除雾器冲洗水泵进行供水喷淋，在除雾器冲洗水泵供电故障的情况下，喷嘴由高位水箱（高差约10m）进行供水喷淋，待除雾器冲洗水泵由保安电源供电启动后再由水泵供水喷淋。

2.3 SO2吸收塔系统

本次改造工程采用一炉一塔工艺。两台炉均新建吸收塔，每台炉的吸收塔布置在相应锅炉原两台引风机之间，吸收塔采用喷淋空塔，浆池直径12.4m，吸收塔区直径11.9m，总高约37.5m，底部浆池与塔体为一体结构；吸收塔内表面采用玻璃鳞片防腐，吸收塔入口干湿界面烟道采用C276合金防腐。每塔设置4台侧进式搅拌器以防止塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞。

每塔配置3台6700m3·h-1的浆液循环泵，每台泵对应一层喷淋层，喷淋层喷嘴采用SiC材质的空心锥切线型喷嘴，其自由畅通直径大，不易堵塞，具有自清洗功能，应用最为普遍[6]，克服了螺旋型实心锥喷嘴易碎、易堵塞、液滴均匀性相对较差的缺点。

吸收塔浆液循环泵布置在原有水平烟道下方，原有水平烟道支架和增压风机支架利旧改造为浆液循环泵的检修支架。

为了适应新塔对氧化空气风量和压头的需求和保证设备运行的经济性，每塔设置两台全新氧化风机，一运一备，氧化风机的流量为5400m3·h-1（标准），压头为 100kPa。

为了防止无旁路脱硫系统除雾器堵塞及“石膏雨”现象引起机组停机，吸收塔除雾器选用除雾效率高、流速适应性宽的屋脊式除雾器，吸收塔出口烟气的含水率≤75mg·m-3（标准），两级除雾器设置四层冲洗水，除雾器底部与最高层喷淋层中心线的距离保持2m。吸收塔的液位控制也是通过调节除雾器的冲洗频率来实现。

2.4 排空系统

原有脱硫系统未设置事故浆液罐，本期设计将原吸收塔利旧改造为事故浆液罐，原石膏排出泵利旧改造为事故浆液泵。

2.5 工艺水系统

本次改造取消GGH，脱硫系统水耗增加，原有水箱容积不能满足系统改造后的需求，工艺水箱增容采用在原有工艺水箱附近新增一个工艺水箱与其连通的方案，4台新增除雾器冲洗水泵（流量128m3·h-1）与原有工艺水箱连接，3台新增工艺水泵（流量80m3·h-1）与新增工艺水箱连接。

2.6 石膏脱水系统

本次改造工程的煤质变化不大，原有脱水系统的处理完全能够满足系统改造后处理要求，因此，石膏脱水系统完全利旧，不进行改造。

3 设计创新和难点

本次改造工程属于已有脱硫装置改造，具有场地狭小，平面布置困难，施工难度大等特点，设备布置充分考虑流程合理、施工方便、便于运行维护、造价经济等诸多因素，设计接口充分考虑改造期间原有脱硫装置继续运行的因素，保证机组停机时间最短。

（1）脱硫吸收塔布置在相应锅炉原两台引风机之间，将原有两台轴流式引风机改造为双吸离心风机，改造后采用变频控制，引风机的检修支架利旧改造，并同时支撑引风机进出口烟道。为了减少停机时间，在锅炉运行期间进行吸收塔基础、引风机基础及吸收塔施工，设计时充分考虑此特殊要求，对原有引风机基础进行不停机支筋、扩大部分基础施工等改造，在不影响原有引风机运行的情况下，进行吸收塔基础开挖、配筋、混凝土浇灌、吸收塔本体吊装等工作。

（2）基于场地有限和利旧水平烟道支架的原因，浆液循环泵布置在有水平烟道支架下方，浆液循环泵与吸收塔的距离较近，传统浆液循环管的布置方式无法实施，本次改造采用如图2循环管道布置图所示的布置方式，既节省了循环泵布置的占地面积，缩短了浆液循环管道的长度，又节约了建设初投资和运行成本。浆液循环泵布置在原水平烟道下部，浆液循环泵基础和水平烟道支架基础范围重叠，设计时采用合理的方式避免了浆液循环泵动荷载对水平烟道支架的影响。

图2 循环管道布置图Fig.2 Plan of circulating pipe

（3）工艺水系统的改造为两台机组双停两天期间内进行接口改造，其余改造工作均在机组运行期间进行。新增工艺水泵、新增除雾器冲洗水泵与原有工艺水系统管道、改造后两台机组各自工艺水系统管道的接口对接和原有工艺水箱和新增工艺水箱之间的接口对接均需满足机组的停机计划，保证机组停机时间最短。

本工程两炉一塔改一炉一塔的脱硫改造工程，既保证了脱硫装置的顺利施工和投产，又保证了机组的最短停机时间，提高了电厂的经济效益和社会效益，为电厂的可持续发展提供了广阔的空间，为国内同类脱硫改造工程提供了较好的示范作用。

［1］王勇,王志东,裴峻渊.大型火电机组脱硫增容技术改造方案的优化［J］.华电技术,2011,33（2）.

［2］张雷.石灰石－石膏湿法烟气脱硫增容改造主要方案与应用实例［J］.科技信息,2011,（23）.

［3］周爱军.燃煤电厂吸收塔的扩容改造和改造后性能分析［J］.安徽电力,2011,28（增刊）.

［4］彭斌，等.应对燃煤含硫率变化的脱硫工艺设计［J］.华电技术,2009,31（3）.

［5］刘红蕾,李广华,王智奇.脱硫系统改造方案设计与应用［J］.山东电力技术,2011,（5）.