DW喷淋塔湿法脱硫技术在燃煤电厂的应用

魏计芳

（山东里彦发电有限公司，山东　济宁　273517）

DW喷淋塔湿法脱硫技术在燃煤电厂的应用

魏计芳

（山东里彦发电有限公司，山东济宁273517）

DW喷淋塔（即双向接触流动洗涤液柱式喷淋塔）脱硫技术在135MW机组得到成功应用，具有脱硫效率高、运行维护成本低、除尘效果好的特点。通过工程实施过程中的再优化，达到了较好效果，优化项目适合所有的锅炉脱硫改造及新上燃煤燃气机组脱硫设施。

DW喷淋塔；脱硫；除尘

0　引言

DB 37/664—2013《山东省火电厂大气污染物排放标准》规定：2013年9月1号起将烟尘排放限值降低至30 mg/m3，二氧化硫排放限值由400 mg/m3降低至200 mg/m3；2017年1月1号起，二氧化硫排放限值由200 mg/m3降低至100 mg/m3，烟尘排放限值由30 mg/m3降低至20 mg/m3。对于国土开发密度较高、环境承载能力开始减弱、或大气环境容量较小、生态环境脆弱、容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的重点地区，执行大气污染特别排放限值，二氧化硫排放限值排放限值由100 mg/m3降低至50 mg/m3，烟尘排放限值由30 mg/m3降低至20 mg/m3［1］。

脱硫技改工程初始设计SO2排放浓度≤100 mg/m3（干基，6%O2）。通过考察论证，选择了DW喷淋塔石灰石-石膏湿法脱硫工艺技术，其中核心设备吸收塔采用新型的DW喷淋塔。该工艺的化学反应原理与一般的喷淋塔采用的石灰石-石膏湿法脱硫工艺相似，但吸收塔整体结构和烟气与浆液接触形式有很大不同，这种差异决定了该技术具有高脱硫效率、运行成本低、除尘效率高的显著优点。

工程安装阶段从环保部门了解到山东省将执行更严格的污染物排放标准，条文正在起草中，即山东省发改委和环保厅联合下发的 ［鲁发改能交（2014）1147号］文，要求到2020年现役10万kW以上及自备燃煤发电机组要达到燃气机组环保标准，即SO2排放限值35 mg/m3、烟尘排放限5 mg/m3。为确保项目投产后达到最严标准要求，建设单位联合设计单位和施工单位共同协商进行了系统优化。

1　DW喷淋塔湿法脱硫系统原理

DW液柱式喷淋塔工作原理如图1所示。烟气由脱硫塔中下部进入吸收塔，先经过脱硫塔内喷淋层，在上升过程中与雾状浆液逆流接触，脱硫浆液在喷淋层自下向上喷出，将烟气卷入液柱，液柱的形式使向下回落的液滴与向上喷射的液柱相互碰撞，有效地增加气-液接触面，使气、液充分接触，同时烟气还与下落的雾状浆液碰撞接触洗涤，穿过吸收区的烟气经过布置在吸收塔上部的除雾器除去水滴后排向大气。底部浆液池不断冲入氧化空气对浆液进行氧化。

图1　DW液柱式喷淋塔结构示意

浆液循环泵进口管道安装在脱硫塔底部浆液池低位侧面，并设置滤网，浆液经循环泵加压，通过出口管道输送到喷淋层的各分配管和喷嘴，如图2所示。浆液以液柱的型式向上喷出，液柱上升到达顶部后分散成细小的液滴，细小下落的液滴又与上升的液滴的碰撞，更新传质表面，形成高密集液滴层，提高烟气与吸收液的混合，使气-液高效接触，加速SO2吸收反应。液滴下降过程中互相碰撞，表面不断更新，保持吸收能力，与上升的烟气进行吸收反应，最后浆液携带大部分灰颗粒、反应生成物等落入脱硫塔底部浆液池。这就是DW塔的独特双倍接触吸收反应过程。

图2　分配管和喷嘴安装实图

2　工程优化改进和实施

脱硫系统需布置在锅炉尾部，而该项目烟囱向后10 m即为监管军事警戒区，宽度20 m，建设场地极其狭窄。由于机组投产较早，配备的静电除尘器是双室三电场静电除尘器，加上运行时间较长，除尘效果不佳，机组除尘指标难以达到环保要求。为实现脱硫装置脱硫高效率、运行成本低廉，同时兼顾降低除尘排放、废水排放，充分发挥DW喷淋塔的优点，实施过程中进行了优化改进。

2.1优化设计参数

为确保项目投产后达到最严标准，建设单位与设计单位、施工单位协商，将工程设计机组最大负荷SO2排放浓度改为≤50 mg/m3（干基，6%O2），主要涉及优化改造项目包括：核实循环泵设计出力有15%余量，再利用其中10%的余量，预留余量改为5%；将设计浆液浓度提为35%，排浆泵等个别泵更换为为较大压头和出力的泵，该部分投资基本无变化，与承包单位协商由承包单位自行处理；重新核实各搅拌器和氧化风机能否满足，安装过程中进行了调整。

工程投产后SO2排放指标能稳定在20～30 mg/m3连续运行，脱硫效率能达到99%左右，顺利通过环保验收。

2.2设备合理选型

选用大口径直通式喷嘴，喷嘴通径达40 mm，可以在高浓度浆液情况下稳定运行。DW喷淋塔运行浆液浓度达30～35%，这就使DW喷淋塔的浆液循环停留时间更短，氧化反应池容积更小，液位更低，相应的氧化风机的电耗更省。

DW喷淋塔合理简洁的喷浆管道和喷嘴布置避免了传统喷淋塔多层复杂的喷淋层布置，大大降低了吸收塔的总体高度。喷嘴低位布置和采用大口径中空轴流喷嘴，不需背压，使循环泵的扬程大大降低。

通过调整循环泵的运行台数实现部分负荷运行，90%以下负荷段2台循环泵（共配置3台）运行即可满足脱硫要求，塔内烟气阻力也会一起下降，有效降低了系统整体运行电耗。

通过近一年来的实际运行，电耗占厂用电的0.6～1.0%；运行成本在0.003～0.01元/kWh，真正实现了运行维护成本低的效果。

2.3优化除雾冲洗系统

设计优化除雾片间距，选用优质高效除雾器，安装过程中又试验优化喷嘴和除雾器的间距、喷嘴方向，确保冲洗效果。

运行中适当增大除雾器冲洗水量、缩短冲洗周期，一般除雾冲洗水压控制在2.5×105Pa左右，冲洗周期在2 h以内，增大了烟气的洗涤效果，正常运行时仅通过除雾器喷水作为脱硫系统补充水即可满足脱硫系统用水，确保了补充水作为烟气洗涤水的最大作用［2］。通过试验测试，脱硫塔入口烟尘浓度≤100 mg/m3时脱硫塔出口烟尘浓度≤30 mg/m3，确保了烟尘环保指标的达标排放。

2.4优化脱硫塔结构和布置方式

因该项目建设场地狭小，塔体长度占用到最大10 m，选用了方形单塔，然后根据参数需要确定宽度框架12 m，整套单炉单塔布置。脱硫塔底部作为浆液池，循环泵布置在脱硫塔侧面，与塔体之间仅靠滤网装置连接，尽量减少连接管道尺寸，泵出口管道向泵上方布置，最大限度地节约了空间。

采用大口径直通式喷嘴，可以在高浓度浆液情况下稳定运行。DW喷淋塔最初设计浆液浓度为30%，后改为浓度为35%［3］，这就使DW喷淋塔的浆液循环停留时间更短，氧化反应池即浆液池容积更小，相应的氧化风机的电耗更省。以上改进不仅克服了炉后脱硫场地极其狭小的困难，而且使改造工程量大大降低，使日常设备维修工作量大大减小。

2.5脱硫废水的综合利用和治理

在废液输送泵出口增设三通，一路用DN50的管道引向锅炉排渣系统。因锅炉排渣系统为闭式循环系统，不会造成其它系统环境污染。

脱硫系统中的重金属或酸性物质与碱性的渣水反应，生成固体物并去除，从而达到以废治废的目的［4］。因脱硫废水的流量较小，掺入水力除灰系统后对其影响很小，因此该方案基本不需要对水力除灰系统进行任何改造，也不需要额外增加水处理设备，具有投资省、运行方便的优点。经投入运行后长时间检验，效果较好。

3　改造后的效果

脱硫改造工程投产后，经过168 h试运，又进行了两个试验阶段：1）将入炉煤含硫量提高到2.0%时（设计值为1.0%），验证仍能满足国家环保部门的排放SO2＜100 mg/m3的要求；2）入炉煤按设计含硫量值1.0%时，通过调整脱硫系统运行参数，实现SO2排放稳定在20～30 mg/m3验证系统能满足燃气机组SO2排放标准。

135 MW机组DW液柱式喷淋塔与常规喷淋塔（喷雾塔）主要数据对比如表1所示。

项目　喷雾塔单位DW液柱式喷淋塔脱硫效率　≥98% ≥99除尘效率　≥30% ≥75脱硫系统总压降　Pa　1 000　1 200耗电量　0.8%～1.0%厂用电量　1.0%～1.5%厂用电量脱硫废水排放量t/h　≤1.5　≥3喷嘴布置方式　单层喷嘴低位布置　多层喷嘴高位布置喷嘴型式　大口径喷嘴向上射流　小口径喷嘴向下喷射浆液浓度　15～20 % 30

4　结语

近一年来的运行结果表明，DW液柱式喷淋塔石灰石-石膏湿法脱硫技术脱硫效率高达99%，系统能保证机组SO2排放浓度控制在20～30 mg/m3。135 MW燃煤发电机组达到了国家燃气机组环保标准。同时脱硫系统除尘效率高达70%。DW喷淋塔石灰石-石膏湿法脱硫技术在国内135 MW机组上的首次应用效果良好，为深度脱硫、除尘提供了成功的示范案例。系统投产后顺利通过了环保部门的验收，达到了国内先进水平。

［1］DB 37/664—2013山东省火电厂大气污染物排放标准［S］.

［2］林朝扶，文丰正，邓荣喜，等.大容量机组超高硫煤脱硫吸收塔的节能优化设计［J］.广西电力，2014（6）：40-45.

［3］林朝扶，徐丽琴.顺流喷淋液柱吸收塔脱硫系统特点与存在问题分析［J］.广西电力，2008（4）：57-58.

［4］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.

［5］蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册［M］.北京：北京化工出版社，2007.

［6］闫维平.洁净煤发电技术［M］.北京：中国电力出版社，2001.

DW Spray Tower Wet Flow Gas Desulfurization Technology for Coal-fired Power Plant

WEI Jifang
（Shandong Liyan Power Co.，Ltd.，Jining 273517，China）

DW spray tower（two-way contact flow washing liquid column type spray tower）desulfurization technology is successfully used in 135 MW unit.The technology has high desulfurization efficiency，low operation maintenance cost and good dust removal effect.Through optimization in the process of project implementation，the technology has been fully embodied and good results have been achieved.The optimization project is suitable for all rebuilding and new coal-fired boiler desulfurization unit gas desulfurization facilities.

DW spray tower；desulfurization；dust removal

X701.3

B

1007-9904（2015）11-0070-03

2015-06-09

魏计芳（1973），男，高级工程师，从事电厂技术管理工作。