火电厂湿法脱硫系统增容提效改造技术方案

田晓曼

（大唐科技产业集团有限公司，北京 100096）

火电厂湿法脱硫系统增容提效改造技术方案

田晓曼

（大唐科技产业集团有限公司，北京 100096）

目前，国内许多火电厂的湿法脱硫装置需要进行增容提效改造。文章介绍了几种应用较广泛的增容提效改造方案，并对各方案的应用和优缺点进行了论述，为同类烟气脱硫装置增容提效改造工程提供了参考。

湿法脱硫；增容提效改造；火电厂

国内许多火电厂由于实际燃用煤质较差、煤种较杂，脱硫系统入口SO2浓度远远大于系统设计值，导致脱硫装置长期处于超负荷状态运行，影响了系统的可靠性，无旁路脱硫系统甚至会导致机组停运，严重影响了电厂的正常生产。特别是自从国家提出京津冀等地区实行特别排放限值、沿海地区实行“近零排放”的要求后，为保证在燃用不同煤种条件时仍能达到最新环保排放要求，许多电厂都将脱硫系统的增容提效改造提上了日程。新的形势对于环保设备的性能优化、结构设计、系统升级等方面提出了更高的要求。

目前常规的石灰石湿法烟气脱硫装置主要包括烟气系统、SO2吸收系统、石灰石浆液制备及供给系统、石膏脱水及储运系统、事故浆液排放系统、工艺水及工业水系统、废水处理系统七大系统部分。其中，SO2吸收系统是整个烟气装置的核心，也是增容提效改造的核心。整个SO2吸收系统可细分为吸收塔系统、浆液循环系统、氧化空气系统、除雾器系统、事故喷淋系统等。对于喷淋塔而言，煤种的适应性与浆液的循环量、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[1]。本文主要介绍了目前应用较广泛的脱硫吸收塔增容提效改造技术方案。

1 单塔增容提效改造

1.1 增加液气比

液气比对脱硫效率的高低有重要影响。在吸收塔设计中，循环浆液量的多少决定了SO2吸收表面积的大小，在其他参数恒定的情况下，提高液气比相当于增大了吸收塔内的浆液喷淋密度，从而增大了气液传质表面积，强化了传质，提高了脱硫效率，因此提高液气比是提高脱硫效率的有效措施。

（1）增加喷淋层数

保持原有喷淋系统不变，通过增加吸收塔高度加装新的喷淋层及相关配套设施等进行增容提效改造。

具体方案是：1）吸收塔系统：通常在吸收塔的原有最上层喷淋层上方增加一定高度加装喷淋层，同时改造相关设施；在吸收塔的浆池部分增加一定高度进行浆液增容，同时改造相关设施。2）浆液循环系统：在原有浆液循环泵及喷淋系统的基础上增加一台浆液循环泵、喷淋系统、阀门及管路系统。新增加的一台浆液循环泵

的设计依据是：根据物料平衡计算新的浆液流量与原浆液流量相比增加的量来确定泵的流量，同时考虑增加设备互换使用率。3）其他系统：根据新的物料平衡，确定氧化风量是否充足，考虑氧化风机的更换或增加。早期的除雾器都是平板式的，根据现场除雾效果考虑是否在此次增容提效改造工程中更换为屋脊式，以提高其除雾效果，减少“石膏雨”现象。

（2） 增大喷淋密度

保持吸收塔高度不变，增大石灰石浆液喷淋量。具体方案是：采用增加喷嘴的覆盖率，密集布置，同时为避免烟气在吸收塔周边“短路”，应考虑布置在吸收塔周边的流量比中心喷嘴流量要大。

1.2 塔内提效构件

（1）均流装置

吸收塔均流构件能改善吸收塔内烟气分布，使浆液分布均匀，避免了因吸收塔入口烟气偏流和短路现象产生的脱硫效率降低的影响。烟气和浆液的流场分布直接决定着吸收塔内的传质、传热和反应进行程度。良好的吸收效果可以减少液气比和喷淋层，使吸收塔的高度降低。一般均流构件均设置在吸收塔的烟气入口上方，选用防腐耐磨材料，安装和更换都相当方便，对于需要提高一定效率的脱硫改造装置，工程量最小，经济性较好。

（2）防烟气逃逸

在吸收塔的中心区，由于气液接触较好，SO2的吸收效果也较好。但在吸收塔内壁附近，由于气液接触不良，存在“壁效应”，这使得部分原烟气没有接触到浆液，从而漏过吸收区，造成吸收塔总体脱硫效率的降低。在吸收塔壁靠近喷淋层的一定位置布置一圈环状装置，能使沿吸收塔壁下流的浆液再进入吸收塔吸收区域，防止塔壁附近烟气的逃逸。这种装置恰如在吸收塔壁安装喷嘴，对浆液分布进行校正，能有效改善SO2的脱除效率，提高吸收剂利用率[2]。

2 单塔双循环

单塔双循环是在脱硫塔内设置积液盘将脱硫区分隔为上、下循环脱硫区，下循环脱硫区、下循环中和氧化池及下循环泵共同形成下循环脱硫系统，上循环脱硫区、上循环中和氧化池及上循环泵共同形成上循环脱硫系统，在一个脱硫塔内形成相对独立的双循环脱硫系统，烟气的脱硫由双循环脱硫系统共同完成。具体方案可将脱硫塔喷淋层分成两部分：一部分是脱硫塔底浆池、循环泵、最下面喷淋层、脱硫塔底浆池构成浆液循环，此级循环浆液的pH控制在4.5～5.0，该循环使脱硫形成的亚硫酸钙彻底氧化和脱硫剂充分溶解；另一部分是由脱硫塔外浆池、循环泵、上面喷淋层、浆液收集托盘、脱硫塔外浆池构成浆液循环。此级循环浆液的pH控制在5.6～6.0，通过第一个循环后，烟气已得到初步净化，因而通过第二循环浆液的pH控制，更有利于脱硫反应，脱硫效率更高，单塔双循环脱硫技术综合脱硫效率可以达到98.0%以上。该工艺的双循环脱硫系统相对独立运行，但又布置在一个脱硫塔内，既保证了较高的脱硫效率，又降低了浆液循环量和系统能耗，并且单塔整体布置还减少了占地面积，节约了投资。

3 新建塔外浆池

在原有吸收塔附近，增加一个塔外浆液循环箱及相应的浆液循环泵，原有脱硫塔直径不变，充分利用了原有的喷淋系统和氧化系统[3]，原塔和新建塔外浆池通过连通管连接。新增塔外浆池配备相应的氧化系统和搅拌系统，新增浆液循环泵入口与塔外浆液循环箱相连，出口与原吸收塔相连，并在原塔最后一层喷淋层上方增加喷淋层层数或只增加一层喷淋层。原石膏排出泵不动，塔外浆液排浆液时排入附近地沟，再通过地坑泵打回吸收塔。这种方式对原塔的改造较少，设备利旧较多，施工周期较短，相对节省投资，但需要脱硫装置内有放置塔外浆池的空间。

4 串塔方案

保留原有吸收塔系统不变，在原有脱硫系统的基础上增加一个辅塔，新吸收塔的净烟道作为原吸收塔的入口烟道实现两个吸收塔串联处理烟气。通过新增的吸收塔对SO2及其他污染物进行部分脱除，再进入原来的吸收塔脱除剩余的污染物。通过两次脱硫，满足了排放要求。一般串塔方案适合煤质硫分变化较大、排放标准大幅度降低的脱硫增容提效改造。由于串联塔的设置可以提前单独施工，因此在一定的主机停机时间里，缩短了整个施工工期。但由于增加了一个新的吸收塔，整体烟气系统阻力会增大很多，引风机需要克服的阻力也加大了很多。

5 吸收塔重建

吸收塔重建方案是将原有的吸收塔拆除，按新的设计条件重新设计一个吸收塔。同时，根据新的输入计算

条件，其他工艺系统也需要相应地进行重新设计和优化。因而在一般脱硫增容提效改造工程中，只有在以上几种方案均不能达到效果时，才考虑这种方案。

6 结语

电厂脱硫系统增容提效改造的核心内容就是吸收塔的改造，在充分考虑燃煤电厂当地SO2排放标准要求的基础上，在技术可行、运行可靠的条件下，需要根据电厂各自不同的情况、要求、改造工期、场地、投资等因素，对原吸收塔的性能进行核算，经过多方案的技术经济比较后，选取最优方案。

[1]郭东明.脱硫工程技术与设备[M].北京：化学工业出版社，2007．

[2]曾庭华，等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]刘剑军，等.湿法脱硫装置SO2吸收系统增容改造方案探讨[J].电力科技与环保，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