單塔雙循環技術在山西某超低排放項目上的應用

＊霍玉濤 劉丹丹

（北京清新環境技術股份有限公司 北京 100142）

根據2014年8月8日山西省人民政府辦公廳文件（晉政辦發〔2014〕62號）《關于推進全省燃煤發電機組超低排放的實施意見》，本項目為現役機組改造，低熱值煤發電機組，改造后需要滿足SO2排放濃度≤35mg/Nm3，NOx排放濃度≤50mg/Nm3，粉塵排放濃度≤10mg/Nm3。

表1 高效脫硫技術比較表

本文只對脫硫改造內容進行闡述說明。

1.金項背景

隨著SO2排放濃度要求的不斷提高，特別是超低排放濃度的提出，各火電廠采取了多種方式，控制SO2排放濃度。單塔雙循環技術、雙塔雙循環技術、旋匯耦合脫硫技術。

本項目為了滿足要求的超低排放，原脫硫系統改造為單塔雙循環工藝，將兩級平板式除霧器改為三級屋脊式除霧器。吸收塔入口SO2濃度4000mg/Nm3（標態、干基、6% O2），吸收塔出口SO2濃度保證值小于35mg/Nm3（標態、干基、6% O2），脫硫效率不低于99.2%。除霧器出口霧滴含量小于20mg/Nm3。

2.金項改造前情況

本項目為兩臺循環流化床空冷機組，兩臺機組配置一座間冷塔。爐后增設2套全煙氣量處理的濕法煙氣脫硫裝置，該裝置與主體工程同時設計、同時建設、同時投運。采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案。

原有FGD濕法脫硫裝置按入口SO2濃度為2663.3 mg/Nm3，脫硫裝置的脫硫效率不低于95.2%設計考慮；當FGD入口SO2濃度增加到2873.7mg/Nm3、鍋爐BMCR工況條件下，脫硫裝置能安全運行，煙氣中的SO2達標排放（即出口排放≤200mg/Nm3）。

目前運行狀況：脫硫系統隨機組同時投入運行，投運以來脫硫系統運行正常，在設計硫份范圍內脫硫系統能夠滿足設計效率要求。脫硫系統入口硫份在2000mg/Nm3左右時，脫硫出口硫份可達80mg/Nm3左右；機組負荷在200MW左右時，脫硫系統入口硫份達到3000mg/Nm3左右時，脫硫出口硫份可達100mg/Nm3以下。

由于近年來入爐煤硫份變化，脫硫系統入口硫份不斷提高，因硫份超標脫硫系統時常發生排放超標現象。在負荷較高時脫硫系統入口硫份達到3000mg/Nm3以上時，脫硫系統出口硫份能達到300mg/Nm3以上。

隨著國內日益嚴峻的環保形勢，本次需對#1、#2機組脫硫裝置進行超低排放技術改造。

3.脫硫改造方案

(1)總述

脫硫系統改造后，吸收塔入口SO2濃度按4000mg/m3（標態、干基、6% O2），吸收塔出口SO2濃度保證值小于35mg/m3（標態、干基、6% O2），脫硫系統采用單塔雙循環工藝，脫硫綜合效率不低于99.2%。

本項目采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案。其中，脫硫系統的吸收塔、循環泵、石膏排放泵、攪拌器等布置在間冷塔內，冷塔內底部環境溫度較高，所有轉動設備考慮耐高溫；氧化風機與石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、電控室等布置在綜合樓內。

(2)工藝改造說明

本次改造有如下幾個系統：

①煙氣系統

A.煙道改造

本次改造對原吸收塔出口凈煙道高度及走向進行調整，拆除原吸收塔旁路煙道及其擋板。新建煙道采用鋼結構，煙道支架盡量利舊原有煙道支架，凈煙道采用玻璃鱗片防腐。

B.增壓風機改造

原增壓風機利舊改造。

②SO2吸收系統

脫硫系統原為托盤噴淋單塔，本次選擇單塔雙循環方案。

A.原吸收塔改造

現有吸收塔噴淋層及漿液循環泵保留，拆除托盤，將兩級平板式除霧器改為三級屋脊式除霧器。

將原吸收塔氧化風機及附屬設備（共4臺）拆除，更換新的氧化風機。

原有吸收塔石膏排出系統保留，將石膏排出泵電機更換為變頻電機，同時增加變頻器。

原吸收塔在第2、3層噴淋層之間截斷，增加塔高～17.6m，中間設置集液盤，下部設2層噴淋，集液盤上部設3層噴淋層。

原漿液循環泵A更換。

原漿液循環泵B原地利舊。

原漿液循環泵C移位后利舊，泵漿液循環泵C入口與塔外循環塔相連接，原漿液循環泵C用于改造后吸收塔次高層。

新增兩臺漿液循環泵：漿液循環泵D、漿液循環泵E，兩臺泵的入口均與塔外循環塔相連接。

B.新建塔外循環塔

塔外循環塔設離心式漿液循環泵3臺，2臺為新增循環泵（漿液循環泵D、E），1臺利舊原吸收塔循環漿泵（漿液循環泵C）。

每臺機組設置2臺氧化風機（一臺備用）及相應的氧化風系統。

每座塔外循環塔新增2臺石膏旋流泵（一臺備用）和1座聯絡旋流站。

每臺機組在間冷塔內現有吸收塔的西側新建塔外循環塔。

新建塔外循環塔漿液循環泵在現吸收塔循環泵的西向延伸段布置。

每座新建塔外循環塔設置必要數量的側進式攪拌器。

③公用系統

原公用系統利舊并局部改造。

(3)工藝流程圖

圖1 工藝流程圖

圖2 吸收塔區平面布置圖

(4)吸收塔區平面布置

本工程采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案。每臺機組在間冷塔內現有吸收塔的西側新建外置塔外循環塔。新建塔外循環塔循環泵在現吸收塔循環泵的西向延伸段布置。石灰石制漿系統、石膏脫水系統和脫硫廢水處理系統的設備在冷卻塔外的聯合建筑物（脫硫工藝樓）內布置。

4.金項運行情況

本項目于2015年12月#1機組完成了性能驗收，監測結果見圖3至圖11。

圖3 脫硫出口煙塵濃度

圖4 脫硫出口二氧化硫濃度

圖5 脫硫出口氮氧化物濃度

(2)50%左右負荷，近期煤種

圖6 脫硫出口煙塵濃度

圖7 脫硫出口二氧化硫濃度

圖8 脫硫出口氮氧化物濃度

圖9 脫硫出口煙塵濃度

圖10 脫硫出口二氧化硫濃度

圖11 脫硫出口氮氧化物濃度

(3)90%負荷，設計煤種

由監測結果表明：在監測的三種工況條件，#機組脫硫凈煙氣煙塵排放濃度在1.91～4.02mg/m3之間，二氧化硫排放濃度在3～28mg/m3之間，氮氧化物排放濃度在15～39mg/m3之間，均低于煙氣超低排放要求的標準限制，達標率為100%。

(1)90%負荷，近期煤種

5.結論

本項目主體采用煙囪、間冷塔、吸收塔“三合一”布置方案；在超低排放改造過程中，脫硫采用單塔雙循環工藝，吸收塔頂部安裝有高效除塵除霧一體化裝置。

單塔雙循環技術適用于高含硫量煤或者脫硫效率要求很高的FGD系統，每個循環獨立控制，易于優化和快速調整，能適應含硫量和負荷的大幅變化；同時采用高效除塵除霧一體化裝置，保證了脫硫塔出口煙塵達標排放，無需設置濕式電除塵裝置；單塔雙循環工藝以及高效除塵除霧一體化裝置都在滿足超低排放的同時，達到了節能降耗的效果。

該工程于2015年5月15日開工，2015年11月10日完工，2015年11月25日完成168h運行，目前各系統運行穩定。