濕法脫硫增效改造的技術探討

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-石膏濕法脫硫系統不能達標排放的原因，列出幾種增效改造方法，包括：增加噴淋層及漿池容積技術增效改造技術；持液篩盤濕法煙氣脫硫改造技術；兩級串聯煙氣脫硫改造技術。并對幾種增效改造工藝的優缺點及適用性進行了探討。

關鍵詞：濕法脫硫 增效 改造 雙級串聯

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0041-01

1 技術背景

國家的節能減排政策實行以來，全國各大電廠已基本完成脫硫減排任務。石灰石-石膏濕法脫硫工藝是當前我國應用最多[1]。2011年7月29日聯合發布了新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）[2]，新建火力發電鍋爐自2012年1月1日起，現有火力發電鍋爐自2014年7月1日起，均執行100 mg/m3的SO2排放標準。原有的脫硫系統基本上都不能滿足在新標準下二氧化硫達標排放的需要。另外電廠生產用煤只能根據市場供應情況確定，煤中含硫量大幅增加，使得燃用煤質與設計煤質存在較大的差異[3]。煤炭資源分布不均和鐵路運力緊張導致近年來我國火電廠燃煤的煤質波動情況比較突出[4]，出現了部分燃料的硫含量超過脫硫裝置設計承受能力的情況[5]。

針對上述問題，提出幾種增效改造技術，并對各自的特點和適應性進行探討與比較。（1）增加噴淋層及漿池容積增效改造技術；（2）持液篩盤濕法煙氣脫硫改造技術；（3）兩級串聯煙氣脫硫改造技術。南昌大學環境科學與工程學院的萬金保，李媛媛[6]給出了雙循環吸收塔的工作原理，并討論了其循環漿液量的計算方法。

2 技術簡介

2.1 增加噴淋層及漿池容積增效改造技術

（1）工藝原理

由于煤質含硫量的增加，系統所選的L/G比原有所增加[7-9]，但增加幅度不是很大，原有吸收塔內增加一層或二層噴淋層，并將原有吸收塔的漿液液位相應抬高，可以解決排放達標的問題。保證漿液的停留時間不變，新增的循環漿液泵在原有循環泵房附近擴建，塔內漿液的pH不變，吸收塔基礎需加固。在原有噴淋的上部新增一至兩噴淋層，將吸收塔抬高。

（2）技術特點

（1）脫硫效率達95%；（2）原有吸收塔基礎需重新做或進行加固；（3）基于傳統工藝，煙氣脫硫控制及電氣系統改造簡單。

2.2 持液篩盤濕法煙氣脫硫改造技術

（1）工藝原理

由于在傳統的吸收塔中，液側的適當的噴嘴布置，漿液噴淋均勻性較好，而氣側由于煙氣的慣性運行，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。在傳統逆流噴淋塔吸收區下部安裝一個持液篩盤，使煙氣側均勻性更好。保證開孔率以實現持液篩盤上部漿液處于湍動狀態，篩孔處煙氣、漿液處于脈動狀態。

（2）流場特點

傳統吸收塔原煙氣進入常規濕法脫硫塔后不能充分發展，入口對側近塔壁處煙氣流速快，逃逸嚴重。加持液篩盤后塔內煙氣均布，防止了煙氣局部流速過高和過低帶來的吸收不利影響，可有效提高噴淋漿液利用率。

（3）技術特點

①持液層增加氣液傳質面積，相當于增加1～1.5個噴淋層；②流場分布均勻，降低返流損失，顯著提高塔內煙氣均布效果；③降低漿液對塔壁的沖刷及塔壁對霧狀漿液的吸附趨勢；④降低液氣比，顯著提升脫硫效率；⑤阻力高，約在400～800 Pa；⑥降低脫硫系統的能耗，運行費用低。

2.3 兩級串聯煙氣脫硫改造技術

（1）工藝原理

設備主體由兩級吸收塔組成，煙氣先經過一級噴淋吸收后，含硫量及煙氣溫度均不幅度下降，再由二級吸收塔吸收，煙氣達標排放。兩級噴淋吸收塔串聯運行，兩塔采用同一pH值運行；而兩吸收塔采用不同PH值，考慮高pH值（不超過6.1）[10]環境利于提高脫硫效率；低pH環境利于提高氧化效率[11]和石膏結晶[12-13]。

（2）技術特點

①適用于現有脫硫系統及新建高硫煤機組的增效改造；②脫硫效率達98.8%以上；③對煤質含硫量變化，鍋爐負荷變化適應性強；④采用高低不同的pH值控制的兩級吸收，分別利于SO2吸收和石膏結晶；⑤采用水平內錯流吸收塔，煙道流程短，占地面積小。

（3）各種增效改造技術適用性探討

根據前面的分析，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；持液篩盤濕法煙氣脫硫改造技術，適用于機組煙氣含硫量增加較少，或含硫量基本不增加，只因環保要求嚴格之后，二氧化硫不能達標排放的情況。而兩級吸收塔串聯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組脫硫改造，吸收塔基礎不易通過加固完成的改造工程。

參考文獻

[1] 郝吉明，王書肖，陸永琪.燃煤然氧化硫污染控制技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2001.

[2] GB13223-2011火電廠大氣污染物排放標準.

[3] GB/T15224.2-2010煤炭質量等級第2部分：硫分.

[4] 焦東偉，胡廷學，金會心，等.高硫煤脫硫技術及展望[J].能源與環境，2010（4）：55-58.

[5] 劉小燕，廖永進.火電廠應對高硫煤的措施探討[J].廣東電力，2011，24（2）：54-55.

[6] 萬金保，李媛媛.論雙回路吸收塔及其循環漿液計算[J].環境工程，2007，25（2）：46-48.

[7] HJ/T179-2005火電廠煙氣脫硫工程技術規范（石灰石/石灰-石膏法）.

[8] 杜謙，馬春元，董勇，等.循環漿液pH值對濕法煙氣脫硫過程的影響[J].熱能動力工程.2006，21（5）：491-495.

[9] 李仁剛，管一明，周啟宏，等.pH值對濕法石灰石煙氣脫硫傳質反應特性的影響[J].電力環境保護，2002，18（4）：10-12.

[10] 周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.

[11] 鐘秦.亞硫酸鈣非均相氧化動力學的研究[J].南京理工大學學報，2000，24（2）：172-176.

[12] 鄭煒，章拔群，張建立，等.煙氣濕法脫硫效率影響的因素[J].中國新技術新產品，2010（6）：10-11.

[13] 杜謙，馬春元，董勇，等.空塔截面氣速對石灰石/石膏濕法煙氣脫硫過程的影響[J].動力工程，2007，27（2）：267-272.endprint