1000MW超超臨界機組煙氣脫硫超低排放工程淺析

劉根水

摘 要：“超低排放”改造中雖有各種工藝路線，但煙氣協同治理技術則是各種工藝路線中的較為突出的一種，該技術主要是采用了低低溫電除塵器技術，配合吸收塔高效脫硫、除塵裝置，從而運行濕法脫硫技術協同治理達到超低排放的目標。本文介紹了華能沁北發電有限責任公司三期2×1000MW超超臨界機組超低排放改造，脫硫裝置增容改造工程設計中的一些設計心得及工程中遇到的問題及解決方案。

關鍵詞：超低排放；協同治理；吸收塔

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0140-02

1 引言

“超低排放”改造中雖有各種工藝路線，但煙氣協同治理技術則是各種工藝路線中的較為突出的一種。煙氣協同治理技術的最大優勢在于強調設備間的協同效應，充分提高設備主、輔污染物的脫除能力，在滿足煙氣污染物治理的同時，實現經濟、優化及穩定運行。

2 工程項目簡介

華能沁北發電有限責任公司三期2×1000MW機組鍋爐為東方鍋爐廠制造的超超臨界一次中間再熱直流鍋爐，鍋爐BMCR工況蒸發量為3110t/h。本次超低排放脫硫裝置設計入口煙氣量3520432m3/h（標態，濕基，6%O2），原煙氣SO2濃度按3350 mg/m3（標態，干基，6%O2），吸收塔入口粉塵30mg/m3（標態，干基，6%O2）設計，脫硫系統出口（煙囪入口）SO2排放濃度不大于35mg/m3（標態、干基，6%O2），脫硫效率不低于99.0%，煙囪入口粉塵濃度小于5mg/m3（標態，干基，6%O2）[1]。

3 總體方案設計

本次改造總體方案是在原有吸收塔基礎上進行改造，主要原則：（1）本次改造吸收塔拆除最低層噴淋層，在該位置加裝一層托盤裝置，再移位最低層噴淋層至第四層，同時加裝第五層噴淋層，最終配置為：五層噴淋層加一層合金托盤設置。（2）更換原有所有噴淋層及噴嘴，以增加噴淋層覆蓋率。（3）對原氧化風系統進行改造，原噴槍式改造為管網式。（4）拆除原有除霧器，更換成三層屋脊式高效除霧器+一級煙道除霧器。（5）吸收塔煙氣出口由側出方式改為頂出方式。

（1）吸收塔設計。由于本次改造漿液循環停留時間按4.5min進行設計，原有吸收塔漿池無法滿足設計要求，需要對原有漿池進行擴容改造，原有吸收塔漿池部分需要抬高4.16m，改造后的容積為3656m3；其次需要增加一層噴淋高度及更換除霧器，原有除霧器區域需要增高8m；同時原有吸收塔出口為側出方式，本次改造為頂出方式，因此需要拆除原有吸收塔塔頂，改造后塔頂及彎頭高度11m，改造后的吸收塔總高度達到了60m，這么高的吸收塔頂出改造方式在行業內也尚屬首次，因此吸收塔結構加固進行反復多次的校核計算，以達到結構安全可靠的目的，同時本項目采用低低溫協同治理方式，經過多次CFD流場模擬比對進行設計。（2）煙道設計。該項目設計過程中，凈煙道支撐方案設計難度很大，特別是其中兩個支點跨度斜面距離達到了12m，并且煙道截面尺寸由13400（mm）X19000（mm）變截面至14000（mm）X7000（mm）變截面處于60m高空風、雪載荷均很大，一方面要滿足煙道結構強度的需要，另一方面需要考慮煙道結構方向的穩定性，因此設計時經過多種模擬方案的論證，最后方案確定為通過改造原有煙道，在其頂部開口進行加高、加固，同時保留原有煙道底部三角煙道作為改造后的煙道支撐進行配重，以達到煙道結構穩定平衡的作用，同時又通過煙道縱向加固肋加強從而提高煙道跨度大的結構強度要求。（3）噴淋層設計。通過增加噴淋層噴嘴數量，更換噴嘴形式，從而提高噴淋覆蓋率及提高脫硫效率，本項目每層設置了229個噴嘴，噴嘴設計流量為53m3/h，噴嘴形式多樣有單向雙頭、單向單頭、雙向雙頭。（4）除霧器設計。本次改造拆除原有塔內二層屋脊式除霧器，更換為三層屋脊式除霧器+一級煙道除霧器，除霧器出口霧滴20mg/m3。（5）確定項目主要設計參數。（6）提高脫硫效率及除塵的方式[2]。

石灰石-石膏濕法脫硫工藝的主要功能就是脫除SO2，根據SO2脫除率的影響因素分析，我們針對性的采取一些措施可提高SO2和粉塵的脫除效率：（1）提高液氣比：在兼顧效率與經濟的基礎上增大液氣比；（2）增大漿液霧化效果：選擇多種型式霧化效果的噴嘴；（3）調節漿液pH值：采用大規格漿池；控制Ca/S和廢水中Cl-的排放，調節pH值；（4）煙氣分布的均勻性：優化塔內煙氣流場及增加托盤裝置；（5）增大粉塵粒徑：采用低低溫靜電除塵器增大粉塵粒徑；（6）提高除霧器性能：采用高性能的三級屋脊式除霧器+一級煙道除霧器。

4 運行問題及解決方案

調試運行過程中，出現了一系列問題：（1）滿負荷運行時4號循環泵和5號循環泵發生共振，經過多次試驗及各方的檢查，最后發現是運行人員，因為塔內有泡沫溢流，降低了正常運行液位所致。（2）煙道除霧器壓力值超過設計值，經過檢查為沖洗水閥門內漏，導致沖洗水壓力不足，從而無法沖洗干凈所致。（3）石灰石耗量超過設計值，經過PH計、密度計對比，發現由于PH計沖洗不及時，導致PH計讀數不準，PH過低導致進漿量增加，從而石灰石耗量超標。（4）通過該項目設置的托盤前后壓差比對，測算加裝后的托盤阻力在700-1000pa之間波動，比設計時考慮的1200pa小，在性能上達到了更優的效果。（5）通過運行的數據比較，在其它入口條件相同時，入口溫度越高，出口粉塵越高。

5 結語

華能沁北發電有限責任公司三期2×1000MW機組的超低排放項目改造后的社會意義在于機組滿負荷狀態下，改造前單臺機組每小時SO2脫除量約為10.12噸/小時，改造后單臺機組每小時可脫除SO2量約10.746噸/小時，按年投運7000小時計算，則單臺機組改造后每年可多脫除SO2量4382噸/年，兩臺機組可以多脫除SO2量8764噸/年， 通過減少排放煙氣中二氧化硫和粉塵的含量，達到保護了生態環境、節約物質能源的目的，這在一定程度上做到了清潔生產，給電廠內工作人員和周遍生活的居民營造了一個好的生活環境，另外也提高了物料和能源的利用率，實現了資源的回收利用，減少了人類生產活動對環境的破壞，實現經濟生產的和諧、可持續發展。

參考文獻：

[1]郭東明，編著.脫硫工程技術與設備[M].化學工業出版社，2012.

[2]孫克勤，鐘秦，編著.火電廠煙氣脫硫系統設計、建造及運行[M].化學工業出版社，2005.