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摘要：为达到超低排放标准，对浙江某电厂二期2×660MW超超临界燃煤发电机组进行脱硫提效改造。经过两种改造方案的分析对比，确定采用了塔外浆液箱物理强制pH分区技术。改造后测试结果表明：脱硫系统实际运行效果达到设计要求，满足到超低排放标准的限值，对同类机组的脱硫改造有一定的借鉴意义。
关键词：脱硫提效；超低排放；塔外浆液箱；pH分区
前言
浙江某电厂二期2×660MW超超临界燃煤发电机组于2010年7月建成投产，同步配套建设石灰石-石膏湿法烟气脱硫。但随着国家对环境保护的重视，一系列“严厉”的环保法规逐步出台。2014年9月，国家发改委、环保部和能源局联合下发了《煤电节能减排升级与改造行动计划》的通知，对新建、在建和现有火电机组做出达到天然气机组排放标准（超低排放标准）的要求。即粉尘、二氧化硫和氮氧化物的排放限值分别为5 mg /Nm3、35mg /Nm3、50 mg /Nm3。电厂原有环保设施已无法满足超低排放标准的要求，需对环保设施进行了改造，本文仅对二期#4机组超低排放改造中的脱硫提效部分进行分析研究。
1 脱硫系统运行现状
机组锅炉为上海锅炉厂设计制造的SG-2031/26.15-M623超超临界锅炉。脱硫工艺为石灰石—石膏湿法脱硫，无旁路、设置有回转式GGH。吸收塔为带有1层均流增效板和3层标准型喷淋层的逆向喷淋塔，浆液循环泵数量为3台。机组常用燃煤含硫量为0.25%~0.6%，低于原设计值st.ar=0.7%。常规运行时，脱硫系统入口SO2浓度约800~1000mg/Nm3，脱硫系统出口SO2浓度约50~80 mg/Nm3，与超低排放脱硫系统出口限值有一定的差距。
2 脱硫提效改造技术方案选择
影响石灰石—石膏湿法脱硫效率主要有：烟气流速及气液接触时间、液气比、烟气分布均匀性、浆液pH值、Ca/S、浆液停留时间等多种因素[1~3]。根据机组的实际情况，提出了两种脱硫提效改造方案：
2.1 方案一：双均流增效板+双层标准式喷淋层+单层交互式喷淋层+抬高吸收塔
该方案主要在吸收塔内进行改造。拆除吸收塔下层喷淋管及对应的浆液循环泵，更换为均流增效板。保留中层和上层喷淋管，在顶层喷淋管和吸收塔除雾器之间增加一层交互式喷淋层。为满足吸收塔内改造条件，塔体需抬高约2.3米。为交互式喷淋层新配两台浆液循环泵。拆除回转式GGH及附属设备，并对其进出口烟道进行调整。
增加均流增效板使得烟气在吸收塔内均匀分布，避免了烟气的偏流问题。当烟气通过均流增效板时，在上方产生激烈的湍流，强化SO2向浆液的传质。同时增效板上形成的浆液泡沫层扩大了气液传质表面积，增加了烟气在吸收塔中的停留时间，提高了浆液的利用率。交互式喷淋的应用和浆液循环量的增加能够有效的提高液气比。提高液气比相当于增大了吸收塔内的浆液喷淋密度，从而增大了气液传质表面积，强化了气液两相间的传质。研究显示，在一定范围内，液气比与脱硫效率具有显著的正相关性。
作为一种有效的烟气再热装置，回转式GGH在石灰石-石膏法湿法脱硫工程中得到广泛应用。从多个电厂运行情况分析，回转式GGH在工作一段时间后普遍存在着易结垢堵塞和烟气泄露等问题。特别是原烟气侧向净烟气侧的泄漏，对于燃用高硫煤机组的影响更明显[4~5]。针对本机组脱硫系统入口SO2浓度设计值1628 mg/Nm3，以2%漏风率计算，在设计工况时原烟气侧向净烟气侧泄漏的SO2浓度约为35mg/Nm3，此时再对脱硫系统进行提效也无法满足要求。因此，拆除回转式GGH是机组脱硫提效达到超低排放标准必要的一项改造。
2.2 方案二：单均流增效板+单层标准式喷淋层+双层交互式喷淋层+塔外浆液箱
调整原有均流增效板的开孔率，降低4%。拆除中层和上层喷淋管，替换为两层交互式喷淋层。同时增加两台循环泵，与交互式喷淋层对应，构成一个更高效的喷淋系统。新增的浆液循环泵从塔外浆液箱中将石灰石浆液输送至吸收塔交互式喷淋层进行喷淋。拆除回转式GGH及附属设备，并对其进出口烟道进行调整。
该方案在原有吸收塔内改造的同时增加了塔外浆液箱，形成一种塔外浆液箱物理强制pH分区技术。吸收塔与塔外浆液箱顶、底部连通，保证两边气压平衡和浆液流通。在吸收塔内，交互式喷淋能够保证石灰石浆液对SO2的高效吸收。石灰石浆液吸收了SO2后落入塔内浆池，与此同时，塔内浆池中的部分浆液流通至塔外浆液箱，由此在两浆池的浆液间形成了停留时间差，导致塔外浆液箱中pH值高于吸收塔内浆池。该系统的氧化过程主要集中在吸收塔内低pH值浆池内进行，使得进入塔外浆液箱的浆液为经过氧化后的高pH值浆液，从而避免结垢的产生。而塔外浆液箱内高pH值浆液通过浆液循环泵输送至吸收塔顶层交互式喷淋，可将经过下两层喷淋层中未被吸收下来的SO2吸收，保证SO2的吸收效率。
2.3脱硫提效方案的选择
上述两个方案在设计工况下均能满足超低排放要求。从工艺设计角度分析方案二较方案一具有更高的液气比和浆液停留时间，在脱硫效率方面更具优势。方案一抬高了吸收塔的高度并增加了一层均流增效板，吸收塔阻力比方案二更大，增加的能耗更多。从经济方面考虑方案二增设塔外浆液箱及配套装置，方案一抬高吸收塔，两个方案都涉及回转式GGH的拆除改造，后者成本相对较小。从现场施工角度看方案一需要抬高吸收塔，由于吸收塔内部衬胶，塔体切割和抬升加装施工难度大、安全要求高。方案二的吸收塔改造工作量相对较少，新增塔外浆液箱施工可在机组运行期间进行，需要的停机改造时间相对较短。综合考虑后电厂最终选择了方案二“单均流增效板+单层标准式喷淋层+双层交互式喷淋层+塔外浆液箱”作为提效改造实施方案。
3 运行效果
机组投产后，测试了脱硫系统在100%负荷和75%负荷条件下的性能。测试煤质与电厂实际运行接近，含硫量为0.5%，吸收塔浆液池pH值为5.4，运行2层喷淋层（3台循环泵）。
机组在100%负荷和75%负荷条件下脱硫系统出口SO2浓度分别为12.85mg/Nm3和5.47 mg/Nm3；脱硫效率分别为98.99%和99.53%。因此，机组经过脱硫提效改造后SO2排放浓度满足超低排放标准35mg/Nm3，且有一定裕量。
4 结语
脱硫系统经过塔外浆液箱物理强制pH分区技术提效改造后，在100%负荷和75%负荷条件下均能达到超低排放标准，且具有一定裕量，对同类机组的改造具有借鉴意义。
参考文献：
[1]兰颖,马平. 湿法烟气脱硫系统脱硫效率的影响因素分析[J]. 电力科学与工程,2013,07:58-63.
[2]王峥,王建国,邴守启,颜署玲. 石灰石-石膏湿法烟气脱硫效率影响因素[J]. 煤气与热力,2011,09:1-4.
[3] 潘卫国,豆斌林,李红星,赵林凤. 石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程中影响脱硫率的因素[J]. 发电设备,2007,01:78-82.
作者简介：
刘寒梅：1979-，中级工程师，设计研究院院长，主要从事环保工程的设计管理工作。
论文作者:刘寒梅1,姚盛翔2,潘超群3
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/15
标签：浆液论文; 吸收塔论文; 烟气论文; 喷淋论文; 机组论文; 方案论文; 石灰石论文; 《基层建设》2017年6期论文;