烟气脱硫吸收塔增容改造技术方案探讨

袁立明，韦 飞，颜 俭，惠润堂

(国电科学技术研究院，江苏南京 210031)

烟气脱硫吸收塔增容改造技术方案探讨

袁立明，韦 飞，颜 俭，惠润堂

(国电科学技术研究院，江苏南京 210031)

目前国内投运的部分石灰石—石膏湿法脱硫装置中，由于燃煤硫分变化而面临着吸收塔增容改造的局面。以实际案例探讨国内燃煤电厂脱硫装置吸收塔增容改造的常用技术方案，并比较分析其优缺点。吸收塔增容改造项目应本着因地制宜的原则，结合原塔性能分析、实际设计参数、现场场地、工程投资等因素，进行多方案技术经济比较，寻求适合该改造项目的最优方案。

烟气脱硫;增容;吸收塔

1 湿法脱硫装置运行面临的问题

石灰石—石膏湿法工艺目前已成为燃煤电厂烟气脱硫装置的主流工艺，占世界上总投入脱硫运行的90%以上［1］。近年来，由于我国电煤供需矛盾突出，导致部分电煤质量下降，一些电厂实际燃用煤种与设计煤种存在较大差异，燃煤硫分明显增加，给脱硫装置的安全稳定运行带来严重影响。

2 吸收塔增容改造常用技术方案

目前，我国燃煤电厂脱硫装置主要采用了石灰石—石膏湿法脱硫工艺，该工艺由国外引进，但国外燃煤硫分大幅变化的现象并不存在，燃煤硫分极少大于2.5%，且国外湿法脱硫装置的脱硫效率一般要求在90%左右［2－4］。因此，对于湿法脱硫装置的增容改造技术方案，国外并无成熟的经验可供参考。吸收塔是整个脱硫装置的核心，随着湿法烟气脱硫塔的运行经验积累和考验，喷淋塔已成为主导塔型［5－7］。对于喷淋塔而言，煤种的适应性与浆液循环量、吸收塔氧化槽的容积以及是否有足够的氧化风量密切相关［8］。目前吸收塔增容常用的改造方案包括:吸收塔增加喷淋层、吸收塔拆除重建、吸收塔增加串联塔、吸收塔增加并联塔等。本文以一个具体案例来分析说明脱硫塔各改造方案的情况。

3 工程案例分析

3.1 工程概况

西南某电厂4×300MW配套石灰石—石膏湿法脱硫装置，2006年投运，设计燃煤硫分2.37%，FGD入口 SO2浓度约4967mg/m3(干态，6%O2)，设计脱硫效率不低于95%。目前，实际燃煤硫分达到4.2%，现燃用煤种硫分及机组燃煤量均大幅增加，造成现有脱硫装置不能满足全烟气脱硫要求，须对原4台机组的脱硫系统全部进行改造。改造按照脱硫系统入口SO2浓度10500mg/m3设计，要求脱硫效率大于97%。

3.2 改造方案

方案一(塔重建):本方案拆除原吸收塔(包括塔内件)，重新建设新吸收塔(包括塔内件)。新塔直径13.8m，高度 45.5m，塔内烟气流速 3.57m/s，为降低塔高，采用变径塔方案。单塔采用六层喷淋层，更换为6台循环泵，流量均为7500m3/h。工程投资费用16728万元，年运行费用4819万元。

方案二(塔串联):本方案原吸收塔不作调整，在原GGH位置(GGH拆除)增设一座吸收塔，新吸收塔设三层喷淋层，循环泵流量均为6500m3/h，塔径13.8m，塔高37.1m。工程投资费用14908万元，年运行费用4455万元。

方案三(塔并联):本方案原吸收塔不作调整，在原GGH位置(GGH拆除)增设一座吸收塔，采用与原吸收塔并联的方式。按原、新吸收塔各处理新设计参数下的50%烟气量设计。新吸收塔参照原吸收塔设计，设4层喷淋层，4台循环泵，循环泵流量均为5442m3/h，塔径12.5m，塔高40m。工程投资费用13427万元，年运行费用4287万元。

方案四(塔加高):本方案原吸收塔保留原3台循环泵，增加3台同型号循环泵(流量6850m3/h)和相应的喷淋层、喷嘴和循环管道，总设置6层喷淋层。为了降低塔高，考虑在拆除GGH后的场地上扩建一座新氧化池，引入塔内60%的浆液量，设搅拌器、转运泵及电气控制配套设施等。工程投资费用14213万元，年运行费用4537万元。

3.3 方案比较

塔重建方案设计应满足烟气流速、气液流场分布及反应时间、浆液氧化停留时间等要求［9］。喷淋塔工艺成熟，系统可靠性高、稳定性好。新塔可留有较大裕量，对目前燃煤煤质变化和机组负荷变化的适应性好。塔串联方案由于烟气量增加较大，塔内烟气流速过高，影响脱硫效率及除雾器除雾效果［10］，大量浆液带入净烟道和新吸收塔，造成烟道结垢。同时烟气流速增加较多，系统阻力损失增大，给增压风机及系统的安全运行带来隐患。

塔并联方案存在的最大问题是进入两吸收塔的烟气流量不易控制，可能出现“抢风”及烟气负荷不均匀情况，影响脱硫系统的稳定运行。塔增高方案与塔串联相似，同样存在塔内烟气流速过高的问题。吸收塔加高及塔内件喷淋层的更换将导致原塔的受力状态发生变化，吸收塔需要加固处理，由于现场场地狭小，施工难度较大。

3.4 方案选择

结合工程实际情况，方案二、三、四所需场地较大，需要拆除现有GGH。本工程烟气量增加较多，方案二、四不能从根本上降低吸收塔内烟气流速，技术风险较大。方案一和方案三能够满足要求，但方案一投资较方案三高，建议对取消GGH进行环境影响评价，若取消GGH可行则推荐采用方案三，若不能取消GGH则推荐采用方案一。

4 结语

脱硫系统对燃煤硫分变化的适应能力是有限的，由于燃煤煤质的变化和环保排放标准的提高，部分脱硫装置必须进行改造，其核心内容是吸收塔的增容改造。对吸收塔的增容改造应本着因地制宜的原则，首先需要对原吸收塔性能进行分析评判，结合实际设计参数、现场场地布置情况、工程投资、工期要求等多种因素，经过多方案的详细技术经济比较后，选取适合该改造项目的最优方案。

［1］刘国军.石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统的设计优化［J］.化学工程与装备，2010，(9):112 －114.

［2］覃绍亮，秦国伟.湿法脱硫技术在高含硫燃煤机组上的应用［J］.电力环境保护，2008，24(1):11 －12.

［3］曾庭华，杨 华，马 斌，等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化［M］.北京:中国电力出版社，2004.

［4］彭 斌，王凯亮，陶爱平，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):73 －75.

［5］李荫堂，王双，刘艳华.烟气脱硫喷淋塔的容积负荷与本体设计［J］.电力环境保护，2004，20(4):17 －18.

［6］王祖培.火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计［J］.煤化工，2002，(5):44 －48.

［7］李仁刚，管一明，周启宏，等.烟气脱硫喷淋塔流体力学性能研究［J］.电力环境保护，2001，17(4):4 －8，

［8］郭东明.脱硫工程技术与设备［M］.北京:化学工业出版社，2007.

［9］郭 毅，李荫堂，李 军.烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析［J］.热力发电，2004，(1):29 －31.

［10］龚立贤.石灰石湿法烟气脱硫设计余量的探讨和设计应注意的问题［J］.热机技术，2004，(3):52－58.

Discussion on technical programs of WFGD absorber reformation project

Currently part of operation limestone － gypsum wet desulphurization equipment＇s absorber reformation should be taken in order to reach the emission standards due to the changes of sulfur content of coal.Taking the practical engineering case as example，the common technical programs of desulfurization absorber reformation project in domestic coal－fired power plants are studied.The comparative analysis of advantages and disadvantages of each program are discussed.The reformation project designing of desulfurization absorber should be in line with local conditions，combined with the original tower performance analysis，the actual design parameters，on － site facilities，project investment and other factors.The multi－ program technical and economic comparison should be taken for the optimal program.

flue gas desulphurization;reformation;absorber

X701.3

B

1674－8069(2012)04－037－02

中国国电集团公司2008年度重大科技项目(408006)

2012-04-26;

2012-06-17

袁立明(1976-)，男，安徽宣城人，研究生，工程师，主要从事火电厂烟气脱硫、脱硝技术研究及开发工作。E－mail:yuanliming@vip.163.com