某熱電廠煙氣脫硫改造方案可行性研究

韓 昀

（重慶遠(yuǎn)達(dá)煙氣治理特許經(jīng)營有限公司 重慶 400060）

引言

氧化鎂脫硫技術(shù)是一種成熟度僅次于鈣法的脫硫工藝，在國內(nèi)外有非常多的應(yīng)用業(yè)績。氧化鎂法煙氣脫硫工藝具有脫硫效率高、運(yùn)行可靠、吸收劑利用率高、適應(yīng)各容量機(jī)組和高濃度SO2煙氣條件、運(yùn)行成本低、副產(chǎn)品具有綜合利用的商業(yè)價(jià)值等特點(diǎn)[1～5]。某熱電廠2×300MW 機(jī)組于2010 年12 月完成168h 滿負(fù)荷試運(yùn)并投入商業(yè)運(yùn)行。電廠2# 機(jī)組目前采用鈣法脫硫，為節(jié)能降耗，降低污染物排放量，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，提高居民的生活質(zhì)量，有必要利用已有的吸收塔，采用氧化鎂濕法煙氣脫硫工藝，對2# 機(jī)組現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

1 氧化鎂脫硫改造背景概述

1.1 原脫硫系統(tǒng)概況

原脫硫裝置主要由吸收劑貯存、輸送與制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)與貯運(yùn)系統(tǒng)、FGD 供水及排放系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等組成。從鍋爐電除塵器排出的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入煙道，脫硫系統(tǒng)從煙道接引煙氣，直接進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)逆向通過噴淋層脫除SO2。氧化充分的吸收塔漿液由石膏漿液排出泵排入石膏脫水系統(tǒng)脫水。凈煙氣經(jīng)除霧器除去漿液霧滴后進(jìn)入出口煙道，然后再進(jìn)入涼水塔，干凈煙氣通過涼水塔排出，提升排煙高度。

1.2 改造工藝可行性論證

通過現(xiàn)場實(shí)地踏勘、技術(shù)核算及分析，此次脫硫改造具備技術(shù)可實(shí)施性。

（1）現(xiàn)有脫硫設(shè)備大都可以利舊，改造工程量小。吸收塔一般選擇逆流噴淋洗滌塔，采用噴霧方式可在較小的液氣比下獲得較大的氣液接觸面積，進(jìn)而獲得較高的吸收效率，煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入吸收塔吸收段下部，經(jīng)過吸收塔洗滌，煙氣達(dá)到脫硫超低排放標(biāo)準(zhǔn)后由塔頂部排出。現(xiàn)有的吸收塔吸收系統(tǒng)、漿液循環(huán)系統(tǒng)及氧化系統(tǒng)滿足改造后的技術(shù)要求，都可以利舊使用，只需新增漿液制備系統(tǒng)及漿液排出系統(tǒng)。

（2）改造所需場地現(xiàn)場可滿足要求，具備可操作性。脫硫改造新增設(shè)備及脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)所用占地現(xiàn)場可滿足項(xiàng)目需求。

（3）脫硫劑廉價(jià)，廠區(qū)周圍供應(yīng)充足。在我國氧化鎂的儲量十分可觀，已探明的氧化鎂儲藏量約為160 億噸，占全世界的80%左右。其資源主要分布在遼寧、山東、四川、河北等省，其中遼寧占總量的84.7%。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研，廠區(qū)周圍氧化鎂來源廣泛供應(yīng)充足，同時(shí)價(jià)格便宜。

（4）脫硫副產(chǎn)物可以綜合利用，可以無二次污染。本次脫硫改造中通過增加副產(chǎn)物處理系統(tǒng)，可以達(dá)到脫硫副產(chǎn)物回收利用的目的。脫硫主要產(chǎn)物為硫酸鎂，是晶粉的主要原料，可用于新型建材的生產(chǎn)。同時(shí)，脫硫系統(tǒng)無廢水產(chǎn)生。

2 脫硫工藝系統(tǒng)改造方案

2.1 脫硫島的總體布置

脫硫系統(tǒng)可用場地較為緊張，本次脫硫改造原則上對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改造，只增加一套制漿系統(tǒng)，占地面積約80m2。

2.2 煙氣系統(tǒng)

由于原系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)的事故噴淋、保溫防腐等設(shè)施，在改成鎂法后，這些可以繼續(xù)使用，無需改造。

2.3 吸收劑制備及漿液輸送系統(tǒng)

經(jīng)計(jì)算，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，一臺機(jī)組的氧化鎂粉耗量為2.42t/h，新建的氧化鎂粉倉容積按可滿足2# 機(jī)組3 天的使用量進(jìn)行設(shè)計(jì)。新建一套氧化鎂上料制漿系統(tǒng)，氧化鎂粉用汽車運(yùn)至粉倉，并通過罐車將氧化鎂粉輸送至氧化鎂粉粉倉。粉倉中的氧化鎂粉通過電動(dòng)插板門、星型給料機(jī)送入制漿罐，在制漿罐中氧化鎂粉加水?dāng)嚢璩晒毯?0～15%的漿液備用。制漿罐中的漿液通過漿液輸送泵送至吸收塔。漿液輸送泵：2 臺，1 用1 備；采用離心泵，流量：30m3/h，揚(yáng)程：30m，功率：15kW。考慮到制漿系統(tǒng)與吸收塔有一定距離，應(yīng)適當(dāng)提高漿液流速，防止?jié){液在管道內(nèi)沉積堵塞。在合理位置設(shè)置沖洗水，保證漿液輸送泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定期沖洗，停泵后或長時(shí)間不用，應(yīng)將管道沖洗干凈。

2.4 吸收塔本體校核

原鈣法脫硫與鎂法脫硫設(shè)計(jì)參數(shù)對比，見表1 所示。

從表1 的數(shù)據(jù)可以看出，原吸收塔的參數(shù)基本滿足本次改造方案的要求，故對原吸收塔的外形尺寸、整流器、聚氣環(huán)、除霧器、攪拌器等無需做相應(yīng)改造。

2.5 漿液循環(huán)系統(tǒng)校核

由于鎂法脫硫液氣比相對鈣法脫硫低，鎂法脫硫所需循環(huán)漿液量小于鈣法脫硫，故原有漿液循環(huán)泵可利舊使用，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可根據(jù)吸收塔入口煙氣含硫量調(diào)整循環(huán)泵運(yùn)行。

表1 原鈣法脫硫與鎂法脫硫設(shè)計(jì)參數(shù)對比表

2.6 氧化風(fēng)系統(tǒng)校核

原氧化風(fēng)機(jī)系統(tǒng)考慮1 用1 備，經(jīng)校核兩臺氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量都可以滿足改造后脫硫運(yùn)行要求。為便于節(jié)約能耗，當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低時(shí)，可運(yùn)行離心氧化風(fēng)機(jī)；當(dāng)鍋爐負(fù)荷較高時(shí)，可運(yùn)行羅茨氧化風(fēng)機(jī)。

2.7 漿液排出系統(tǒng)

更換2 臺漿液排出泵，1 用1 備；采用離心泵，流量：100m3/h，揚(yáng)程：70m，電機(jī)功率45kW；新增2 臺板框壓濾機(jī)及其配套設(shè)施，1 用1 備；過濾面積：200m2，電機(jī)功率：15kW；新增1 座濾液水箱；φ3m×4m，碳鋼襯玻璃鱗片；配置1 臺頂進(jìn)式攪拌器；新增2 臺濾液水泵，1 用1 備；采用離心泵，流量：50m3/h，揚(yáng)程：30m，電機(jī)功率11kW。

3 技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性及適用性

3.1 鎂法脫硫技術(shù)

鎂法脫硫技術(shù)已在國內(nèi)多個(gè)超低排放改造工程中得到應(yīng)用，污染物排放值均低于排放標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行情況良好。已成為當(dāng)前技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)適用的成熟技術(shù)。本次煙氣脫硫改造工程實(shí)際燃用煤種硫含量在0.5%左右，進(jìn)口煙氣SO2含量為2402mg/Nm3（干基，6%O2），出口SO2濃度不高于35mg/Nm3，脫硫效率不低于98.6%。鎂法脫硫技術(shù)，整體投資較低、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、技術(shù)成熟，無技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 鎂法脫硫?qū)煔庀到y(tǒng)的影響

在相同的設(shè)計(jì)狀態(tài)下，鎂法系統(tǒng)阻力低于鈣法。所以，在現(xiàn)有噴淋條件下，整體系統(tǒng)的阻力不會增加，而是會有輕微的降低，故現(xiàn)有的引風(fēng)機(jī)能滿足系統(tǒng)改造后的需要，無需改造。

3.3 鎂法脫硫?qū)γ摿蛩胶獾挠绊?/h3>

根據(jù)水平衡計(jì)算結(jié)果，BMCR 工況下，脫硫制漿系統(tǒng)水量約61.96t/h；三效工藝水考慮用電廠開環(huán)冷卻水；三效蒸發(fā)冷凝水約24t/h，排入電廠開環(huán)冷卻水補(bǔ)水；此裝置有效減少了脫硫用水，降低了運(yùn)行成本，節(jié)約水資源。鎂法脫硫改造后，對脫硫塔水平衡無影響。

3.4 鎂法脫硫?qū)γ摿蛩龎m系統(tǒng)的影響

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，原有石灰石濕法脫硫技術(shù)，原設(shè)計(jì)FGD 入口粉塵≤30mg/m3條件下，脫硫后煙囪出口最終煙塵排放濃度長期≤5mg/Nm3。鎂法脫硫技術(shù)與石灰石濕法同為濕法脫硫技術(shù)，經(jīng)過噴淋層后，煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒相似，都可以通過現(xiàn)有的除塵裝置進(jìn)行脫除；當(dāng)鎂法脫硫采用漿液循環(huán)泵2 用2備時(shí)為保證粉塵的超低排放指標(biāo)，需要把托盤的通孔率由43%降到26%，除塵效率能保證入口30mg/Nm3，出口5mg/Nm3，同原來一致，托盤阻力670Pa。

3.5 鎂法脫硫?qū)υO(shè)備及煙道的影響

鎂法吸收塔出口的煙氣溫度約50℃，低于煙氣酸露點(diǎn)溫度，吸收塔、出口煙道以及煙囪都采取了防腐措施，無需再作處理。

3.6 社會風(fēng)險(xiǎn)

煙氣脫硫改造工程實(shí)施后，脫硫副產(chǎn)物難以處理的問題將得到有效解決，改善大氣環(huán)境質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐木幼『吐糜苇h(huán)境，有利于加強(qiáng)企業(yè)同周邊群眾的關(guān)系，增加電廠的美譽(yù)度和影響力，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，其社會效益及經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。

結(jié)語

（1）電廠煙氣鎂法脫硫改造的實(shí)施將減少污染的排放量，對于改善大氣環(huán)境質(zhì)量，提高居民的生活質(zhì)量，改善地區(qū)投資環(huán)境具有積極的意義，具有顯著的社會和環(huán)境效益。（2）電廠煙氣鎂法脫硫改造符合國家產(chǎn)業(yè)政策和大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，符合節(jié)能降耗、資源合理利用的政策。（3）鎂法脫硫工藝技術(shù)先進(jìn)、可靠，總體方案布置緊湊，工藝流程較短，運(yùn)輸路線通暢，有利于生產(chǎn)、消防和環(huán)境保護(hù)。（4）電廠煙氣鎂法脫硫改造能夠提高產(chǎn)品的市場競爭力，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，提高企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力和競爭實(shí)力。