1000MW超超临界机组烟气脱硫超低排放工程浅析

刘根水

摘 要：“超低排放”改造中虽有各种工艺路线，但烟气协同治理技术则是各种工艺路线中的较为突出的一种，该技术主要是采用了低低温电除尘器技术，配合吸收塔高效脱硫、除尘装置，从而运行湿法脱硫技术协同治理达到超低排放的目标。本文介绍了华能沁北发电有限责任公司三期2×1000MW超超临界机组超低排放改造，脱硫装置增容改造工程设计中的一些设计心得及工程中遇到的问题及解决方案。

关键词：超低排放；协同治理；吸收塔

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0140-02

1 引言

“超低排放”改造中虽有各种工艺路线，但烟气协同治理技术则是各种工艺路线中的较为突出的一种。烟气协同治理技术的最大优势在于强调设备间的协同效应，充分提高设备主、辅污染物的脱除能力，在满足烟气污染物治理的同时，实现经济、优化及稳定运行。

2 工程项目简介

华能沁北发电有限责任公司三期2×1000MW机组锅炉为东方锅炉厂制造的超超临界一次中间再热直流锅炉，锅炉BMCR工况蒸发量为3110t/h。本次超低排放脱硫装置设计入口烟气量3520432m3/h（标态，湿基，6%O2），原烟气SO2浓度按3350 mg/m3（标态，干基，6%O2），吸收塔入口粉尘30mg/m3（标态，干基，6%O2）设计，脱硫系统出口（烟囱入口）SO2排放浓度不大于35mg/m3（标态、干基，6%O2），脱硫效率不低于99.0%，烟囱入口粉尘浓度小于5mg/m3（标态，干基，6%O2）[1]。

3 总体方案设计

本次改造总体方案是在原有吸收塔基础上进行改造，主要原则：（1）本次改造吸收塔拆除最低层喷淋层，在该位置加装一层托盘装置，再移位最低层喷淋层至第四层，同时加装第五层喷淋层，最终配置为：五层喷淋层加一层合金托盘设置。（2）更换原有所有喷淋层及喷嘴，以增加喷淋层覆盖率。（3）对原氧化风系统进行改造，原喷枪式改造为管网式。（4）拆除原有除雾器，更换成三层屋脊式高效除雾器+一级烟道除雾器。（5）吸收塔烟气出口由侧出方式改为顶出方式。

（1）吸收塔设计。由于本次改造浆液循环停留时间按4.5min进行设计，原有吸收塔浆池无法满足设计要求，需要对原有浆池进行扩容改造，原有吸收塔浆池部分需要抬高4.16m，改造后的容积为3656m3；其次需要增加一層喷淋高度及更换除雾器，原有除雾器区域需要增高8m；同时原有吸收塔出口为侧出方式，本次改造为顶出方式，因此需要拆除原有吸收塔塔顶，改造后塔顶及弯头高度11m，改造后的吸收塔总高度达到了60m，这么高的吸收塔顶出改造方式在行业内也尚属首次，因此吸收塔结构加固进行反复多次的校核计算，以达到结构安全可靠的目的，同时本项目采用低低温协同治理方式，经过多次CFD流场模拟比对进行设计。（2）烟道设计。该项目设计过程中，净烟道支撑方案设计难度很大，特别是其中两个支点跨度斜面距离达到了12m，并且烟道截面尺寸由13400（mm）X19000（mm）变截面至14000（mm）X7000（mm）变截面处于60m高空风、雪载荷均很大，一方面要满足烟道结构强度的需要，另一方面需要考虑烟道结构方向的稳定性，因此设计时经过多种模拟方案的论证，最后方案确定为通过改造原有烟道，在其顶部开口进行加高、加固，同时保留原有烟道底部三角烟道作为改造后的烟道支撑进行配重，以达到烟道结构稳定平衡的作用，同时又通过烟道纵向加固肋加强从而提高烟道跨度大的结构强度要求。（3）喷淋层设计。通过增加喷淋层喷嘴数量，更换喷嘴形式，从而提高喷淋覆盖率及提高脱硫效率，本项目每层设置了229个喷嘴，喷嘴设计流量为53m3/h，喷嘴形式多样有单向双头、单向单头、双向双头。（4）除雾器设计。本次改造拆除原有塔内二层屋脊式除雾器，更换为三层屋脊式除雾器+一级烟道除雾器，除雾器出口雾滴20mg/m3。（5）确定项目主要设计参数。（6）提高脱硫效率及除尘的方式[2]。

石灰石-石膏湿法脱硫工艺的主要功能就是脱除SO2，根据SO2脱除率的影响因素分析，我们针对性的采取一些措施可提高SO2和粉尘的脱除效率：（1）提高液气比：在兼顾效率与经济的基础上增大液气比；（2）增大浆液雾化效果：选择多种型式雾化效果的喷嘴；（3）调节浆液pH值：采用大规格浆池；控制Ca/S和废水中Cl-的排放，调节pH值；（4）烟气分布的均匀性：优化塔内烟气流场及增加托盘装置；（5）增大粉尘粒径：采用低低温静电除尘器增大粉尘粒径；（6）提高除雾器性能：采用高性能的三级屋脊式除雾器+一级烟道除雾器。

4 运行问题及解决方案

调试运行过程中，出现了一系列问题：（1）满负荷运行时4号循环泵和5号循环泵发生共振，经过多次试验及各方的检查，最后发现是运行人员，因为塔内有泡沫溢流，降低了正常运行液位所致。（2）烟道除雾器压力值超过设计值，经过检查为冲洗水阀门内漏，导致冲洗水压力不足，从而无法冲洗干净所致。（3）石灰石耗量超过设计值，经过PH计、密度计对比，发现由于PH计冲洗不及时，导致PH计读数不准，PH过低导致进浆量增加，从而石灰石耗量超标。（4）通过该项目设置的托盘前后压差比对，测算加装后的托盘阻力在700-1000pa之间波动，比设计时考虑的1200pa小，在性能上达到了更优的效果。（5）通过运行的数据比较，在其它入口条件相同时，入口温度越高，出口粉尘越高。

5 结语

华能沁北发电有限责任公司三期2×1000MW机组的超低排放项目改造后的社会意义在于机组满负荷状态下，改造前单台机组每小时SO2脱除量约为10.12吨/小时，改造后单台机组每小时可脱除SO2量约10.746吨/小时，按年投运7000小时计算，则单台机组改造后每年可多脱除SO2量4382吨/年，两台机组可以多脱除SO2量8764吨/年， 通过减少排放烟气中二氧化硫和粉尘的含量，达到保护了生态环境、节约物质能源的目的，这在一定程度上做到了清洁生产，给电厂内工作人员和周遍生活的居民营造了一个好的生活环境，另外也提高了物料和能源的利用率，实现了资源的回收利用，减少了人类生产活动对环境的破坏，实现经济生产的和谐、可持续发展。

参考文献：

[1]郭东明，编著.脱硫工程技术与设备[M].化学工业出版社，2012.

[2]孙克勤，钟秦，编著.火电厂烟气脱硫系统设计、建造及运行[M].化学工业出版社，2005.