濕法脫硫增效改造的技術(shù)探討

任安娟　張修平　劉紅娟　孫毓振　孔憲文

摘 要：文章提出了石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)不能達(dá)標(biāo)排放的原因，列出幾種增效改造方法，包括：增加噴淋層及漿池容積技術(shù)增效改造技術(shù)；持液篩盤(pán)濕法煙氣脫硫改造技術(shù)；兩級(jí)串聯(lián)煙氣脫硫改造技術(shù)。并對(duì)幾種增效改造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫 增效 改造 雙級(jí)串聯(lián)

中圖分類(lèi)號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0041-01

1 技術(shù)背景

國(guó)家的節(jié)能減排政策實(shí)行以來(lái)，全國(guó)各大電廠(chǎng)已基本完成脫硫減排任務(wù)。石灰石-石膏濕法脫硫工藝是當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用最多[1]。2011年7月29日聯(lián)合發(fā)布了新修訂的《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）[2]，新建火力發(fā)電鍋爐自2012年1月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐自2014年7月1日起，均執(zhí)行100 mg/m3的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)。原有的脫硫系統(tǒng)基本上都不能滿(mǎn)足在新標(biāo)準(zhǔn)下二氧化硫達(dá)標(biāo)排放的需要。另外電廠(chǎng)生產(chǎn)用煤只能根據(jù)市場(chǎng)供應(yīng)情況確定，煤中含硫量大幅增加，使得燃用煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)存在較大的差異[3]。煤炭資源分布不均和鐵路運(yùn)力緊張導(dǎo)致近年來(lái)我國(guó)火電廠(chǎng)燃煤的煤質(zhì)波動(dòng)情況比較突出[4]，出現(xiàn)了部分燃料的硫含量超過(guò)脫硫裝置設(shè)計(jì)承受能力的情況[5]。

針對(duì)上述問(wèn)題，提出幾種增效改造技術(shù)，并對(duì)各自的特點(diǎn)和適應(yīng)性進(jìn)行探討與比較。（1）增加噴淋層及漿池容積增效改造技術(shù)；（2）持液篩盤(pán)濕法煙氣脫硫改造技術(shù)；（3）兩級(jí)串聯(lián)煙氣脫硫改造技術(shù)。南昌大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的萬(wàn)金保，李媛媛[6]給出了雙循環(huán)吸收塔的工作原理，并討論了其循環(huán)漿液量的計(jì)算方法。

2 技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 增加噴淋層及漿池容積增效改造技術(shù)

（1）工藝原理

由于煤質(zhì)含硫量的增加，系統(tǒng)所選的L/G比原有所增加[7-9]，但增加幅度不是很大，原有吸收塔內(nèi)增加一層或二層噴淋層，并將原有吸收塔的漿液液位相應(yīng)抬高，可以解決排放達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。保證漿液的停留時(shí)間不變，新增的循環(huán)漿液泵在原有循環(huán)泵房附近擴(kuò)建，塔內(nèi)漿液的pH不變，吸收塔基礎(chǔ)需加固。在原有噴淋的上部新增一至兩噴淋層，將吸收塔抬高。

（2）技術(shù)特點(diǎn)

（1）脫硫效率達(dá)95%；（2）原有吸收塔基礎(chǔ)需重新做或進(jìn)行加固；（3）基于傳統(tǒng)工藝，煙氣脫硫控制及電氣系統(tǒng)改造簡(jiǎn)單。

2.2 持液篩盤(pán)濕法煙氣脫硫改造技術(shù)

（1）工藝原理

由于在傳統(tǒng)的吸收塔中，液側(cè)的適當(dāng)?shù)膰娮觳贾茫瑵{液噴淋均勻性較好，而氣側(cè)由于煙氣的慣性運(yùn)行，第一、二層噴淋處的煙氣極不均勻，僅在吸收塔第三層噴淋層附近均布效果才好轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)逆流噴淋塔吸收區(qū)下部安裝一個(gè)持液篩盤(pán)，使煙氣側(cè)均勻性更好。保證開(kāi)孔率以實(shí)現(xiàn)持液篩盤(pán)上部漿液處于湍動(dòng)狀態(tài)，篩孔處煙氣、漿液處于脈動(dòng)狀態(tài)。

（2）流場(chǎng)特點(diǎn)

傳統(tǒng)吸收塔原煙氣進(jìn)入常規(guī)濕法脫硫塔后不能充分發(fā)展，入口對(duì)側(cè)近塔壁處煙氣流速快，逃逸嚴(yán)重。加持液篩盤(pán)后塔內(nèi)煙氣均布，防止了煙氣局部流速過(guò)高和過(guò)低帶來(lái)的吸收不利影響，可有效提高噴淋漿液利用率。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

①持液層增加氣液傳質(zhì)面積，相當(dāng)于增加1～1.5個(gè)噴淋層；②流場(chǎng)分布均勻，降低返流損失，顯著提高塔內(nèi)煙氣均布效果；③降低漿液對(duì)塔壁的沖刷及塔壁對(duì)霧狀漿液的吸附趨勢(shì)；④降低液氣比，顯著提升脫硫效率；⑤阻力高，約在400～800 Pa；⑥降低脫硫系統(tǒng)的能耗，運(yùn)行費(fèi)用低。

2.3 兩級(jí)串聯(lián)煙氣脫硫改造技術(shù)

（1）工藝原理

設(shè)備主體由兩級(jí)吸收塔組成，煙氣先經(jīng)過(guò)一級(jí)噴淋吸收后，含硫量及煙氣溫度均不幅度下降，再由二級(jí)吸收塔吸收，煙氣達(dá)標(biāo)排放。兩級(jí)噴淋吸收塔串聯(lián)運(yùn)行，兩塔采用同一pH值運(yùn)行；而兩吸收塔采用不同PH值，考慮高pH值（不超過(guò)6.1）[10]環(huán)境利于提高脫硫效率；低pH環(huán)境利于提高氧化效率[11]和石膏結(jié)晶[12-13]。

（2）技術(shù)特點(diǎn)

①適用于現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)及新建高硫煤機(jī)組的增效改造；②脫硫效率達(dá)98.8%以上；③對(duì)煤質(zhì)含硫量變化，鍋爐負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)；④采用高低不同的pH值控制的兩級(jí)吸收，分別利于SO2吸收和石膏結(jié)晶；⑤采用水平內(nèi)錯(cuò)流吸收塔，煙道流程短，占地面積小。

（3）各種增效改造技術(shù)適用性探討

根據(jù)前面的分析，幾種不同的增效工藝的適用性有所不同。前兩種增效工藝：增加噴淋層及漿池容積增效改造技術(shù)；持液篩盤(pán)濕法煙氣脫硫改造技術(shù)，適用于機(jī)組煙氣含硫量增加較少，或含硫量基本不增加，只因環(huán)保要求嚴(yán)格之后，二氧化硫不能達(dá)標(biāo)排放的情況。而兩級(jí)吸收塔串聯(lián)工藝適用于煙氣量稍微增加或基本不變，而含硫量大幅度增加的機(jī)組脫硫改造，吸收塔基礎(chǔ)不易通過(guò)加固完成的改造工程。

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