①中国华电科工集团有限公司 北京 100016
②同方环境股份有限公司 北京 100016
摘要：燃煤发电产生大量的大气污染物，环保部规定了大气污染区排放最高限制，对于不满足超低排放标准的燃煤机组，需对原有脱硫系统进行改造。
关键词：燃煤机组；脱硫；改造
引言
目前燃煤发电为我国主要电力供应来源，燃煤发电产生大量的大气污染物。环保部2011年7月颁布的排放标准中，规定发电厂大气污染物排放最高限值，按一般地区燃煤发电、重点地区燃煤发电和燃气发电分别制定了主要污染物的限值标准，粉尘分别为30 mg/m3、20 mg/m3、5mg/m3，二氧化硫分别为100 mg/m3、50 mg/m3、35 mg/m3，氮氧化物分别为100 mg/m3、100 mg/m3、50 mg/m3。目前六安电厂4号机组烟气排放污染物浓度设计值按一般地区燃煤发电设计，不满足超低排放标准，需对原有脱硫系统进行改造。脱硫超低排放一般通过增加脱硫塔吸收效率来实现；除尘超低排放一般通过提高除尘器性能，再通过脱硫塔的协同除尘作用来实现。
1项目介绍
安徽华电六安电厂4号机组脱硫协同除尘改造，由于不同改造技术的适用范围、投资和运行费用等差异较大，方案选择需要多方面进行综合考虑。六安4号机组装机容量660MW，脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，于2014年7月投运。本工程脱硫装置由以下几个主要系统组成：烟气系统、吸收塔系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统、脱硫废水系统.脱硫系统所采用AEE技术的喷淋塔。喷淋塔为空塔结构，吸收塔循环系统包括5台浆液循环泵、5套喷淋层。原系统主要性能参数总压力损失1930帕，入口二氧化硫浓度4000㎎/m³，出口<100毫克/立方米，二氧化硫脱硫效率97.5%，粉尘脱除率50%。2015年11月，由华电六安电厂与华电电科院对4号机组脱硫装置进行摸底试验，主要测试结果如下：
1.脱硫装置入口烟气量为2285629m3/h（标态，干基，6%O2）。2.脱硫装置入口SO2浓度2897㎎/m³时，脱硫效率为98.55%3.脱硫装置粉尘脱除效率为57.2%。4.吸收塔出口雾滴含量为74㎎/m³。5.满负荷下工况下吸收塔阻力为 1334Pa，本次改造按照1400Pa考虑。
2.脱硫协同除尘改造方案的设计
通过工艺计算，并结合六安公司4 号机组原场地条件和脱硫装置实际运行状况，并充分考虑脱硫装置协同除尘作用，提出以下三个改造方案：方案一：喷淋空塔+高效除雾器方案方案二：托盘+高效除雾器方案方案三：旋汇耦合器+管束式除尘除雾装置方案本期工程主要是对#4吸收塔及内部设备、烟道等进行改造。原有脱硫岛内吸收塔、箱罐、建构筑物、厂区道路等维持原样。改造区域内的土建及隐蔽工程恢复保持整体一致，区域内地平面重新铺设。
2.1喷淋空塔+高效除雾器方案
原有五层覆盖率220%全部拆除更换覆盖率300%，最高层喷淋层上方增加一层覆盖率300%喷淋层，形成“六层喷淋层”配置。正行运行五层喷淋层，最上层备用。更换原除雾器为高效三级屋脊式除雾器，在最下层喷淋层下方增加一层聚气环，合理分布烟气走向，通过高效脱硫协同除尘实现超低排放。
2.2托盘+高效除雾器方案
拆除最低层喷淋层，拆除低层喷淋梁位置布置一层合金托盘，原有4层喷淋层增加10个喷嘴，覆盖率从220%到240%，原有最高层喷淋层上方增加一层覆盖率300%喷淋层，形成“五层喷淋层+一层托盘”的配置。正常运行四层喷淋层，最上层的喷淋层备用。更换原除雾器为高效三级屋脊式除雾器，在合金托盘上方最下层喷淋层下方增加一层聚气环，合理分布烟气走向，通过高效脱硫协同除尘实现超低排放。
2.3旋汇耦合器+管束式除尘除雾装置方案
拆除最低层喷淋层，拆除低层喷淋梁位置布置一层旋汇耦合器，原有4层喷淋层增加10个喷嘴，覆盖率从220%到240%，原有最高层喷淋层上方增加一层覆盖率300%喷淋层，原有最高层喷淋层上方增加一层喷淋层，形成“五层喷淋层+一层旋汇耦合器”的配置。正常运行四层喷淋层，最上层的喷淋层备用。更换原除雾器为管束式除尘除雾装置，在合金托盘上方最下层喷淋层下方增加一层聚气环，合理分布烟气走向，通过高效脱硫协同除尘实现超低排放。吸收塔入口烟道利旧。因为吸收塔塔体抬高，吸收塔出口烟道改造。改造后系统阻力变化：方案一增喷淋层增加阻力220Pa，除雾器更换为三级屋脊式高效除雾器，阻力增加 80Pa，喷淋层优化增加阻力100Pa，聚气环增加阻力50Pa，吸收塔加高烟道增加阻力50Pa，改造后脱硫系统阻力增加500Pa。方案二新增托盘增加阻力 700Pa，除雾器更换为三级屋脊式高效除雾器，阻力增加 80Pa，喷淋层增加阻力 40Pa，聚气环增加阻力50Pa，吸收塔加高烟道增加阻力50Pa，改造后脱硫系统阻力增加 920Pa。方案三新增旋汇耦合器增加阻力 950Pa，除雾器更换为管束式除尘除雾装置，阻力增加 240Pa，新增喷淋层增加阻力 40Pa，聚气环增加阻力50Pa，吸收塔加高烟道增加阻力50Pa，改造后脱硫系统阻力增加 1330Pa，经核算，现有引风机可满足改造后增加的阻力要求，引风机利旧。其他系统：由于原吸收塔设计为入口二氧化硫浓度4000、出口100设计，本次改造按入口3000，出口35设计，经核算公用系统利旧，仅对涉及的电气、仪控、土建改造。三个方案均可以实现SO2和烟尘的超低排放改造要求。方案一其运行阻力最小，有已运行业绩，但塔内设备全部更换，不能最大限度利用原有设备。方案二通过增加托盘来增加脱硫除尘效率，可降低脱硫气液比，比空塔节省循环泵电耗，在国内已有大量商业投运业绩。方案三通过旋汇耦合器来增加脱硫除尘效率，可降低脱硫气液比，比空塔节省循环泵运行电耗，但运行阻力最大，对引风机影响较大。根据技术评价，方案二最优。
3脱硫协同除尘方案技术经济评价
投资情况说明
1.投资范围：设计、设采购、施工、调试、试运行、和各种管理、预备费、贷款利息等。2.材料设备参照市场价，人工及取费依据电力定额。3.工程量根据不同工程改造方案计算。4.投资概算价格基准年：2016年03月。5.基本预备费按3%考虑。6.建设期1年，自有资金20%，贷款80%，贷款利率4.35%。方案一由于原有五层喷淋层及喷嘴全部更换，托盘和一层喷淋层价格差不多，整体比方案二多四层喷淋层和一个循环泵，导致投资多260万；方案二最大限度利用了原有设备，改造工程量少，投资最低。方案三改动量基本同方案二，虽初期高效除雾器设备由于是原装进口，设备价格和引进专利费很高，但随着环保项目的推进和除雾器厂家竞争，现高效除雾器价格已大幅下降，一套200万元。但管束式除尘器装置是清新环境研发的专利产品，因其技术具有的排他性，600万一套。从投资概算角度来说，方案二最低。运行成本变化主要由脱硫系统及引风机阻力变化引起运行电耗变化、石灰石耗量、维护人员工资、年折旧成本、年维护成本等。改造收益为石膏销售收益、排污费减少收益、环保电价奖励。在计算本经济效益分析时各基础数据均以本次改造新增量为计算依据，包括投资、厂用电费用、石灰石耗量及其他费用。
依据的主要基础数据如下：
1.超低排放上网电量加价每千瓦时 0.005元（含税）。2.机组年利用小时：4800h。3.厂用电价格：0.40元/kW。4.石灰石价格（含税）：137元/吨。5.脱硫定员：脱硫协同除尘改造不增加人员。6.脱硫石膏价格为40元/吨。7.固定资产等额直线折旧，折旧期15 年，残值率 5%。8.年运行维护修理费按照工程投资的 3.0%计算。9.二氧化硫排污费按737元/吨计算。10.粉尘排污费按321元/吨计算。
从运行成本费用角度来说，方案二运行成本最低，因此推荐托盘+高效除雾器方案为改造最优方案。托盘+高效除雾器方案与喷淋空塔+高效除雾器方案和旋汇耦合塔+管束式除尘除雾器方案对比具有以下优势：从技术角度来说，具有技术成熟，应用案例多的优势。从投资的角度来说，能够充分利用原系统设备，投资低。从运行费用来说，年运行成本最低。因此选
择托盘+高效除雾器为脱硫协同除尘改造方案。改造工程于2016年10月通过168h试运行。于2016年12月实施了本套脱协同除尘硫装置的性能考核试验。载满负荷工况下：出口烟气SO2浓度为22.6mg/m3，脱硫效率为 99.25%，烟尘平均浓度为3.1mg/m3，除尘效率为89.19%，系统压力损失855Pa，除雾器后雾滴含量为 19.68mg/m3，各项指标都达到了设计要求，所以这次改造是成功的。
结论
托盘+高效除雾器在脱硫协同除尘超低排放改造中具有一定的优势。托盘的有很好的烟气流场均布效果，可以降低循环浆液泵运行能耗。喷淋空塔虽然系统阻力低，压力损失电耗也较低，由于空塔需要更高的气液比，循环泵电耗高，所以方案选择需权衡喷淋电耗和阻力电耗的大小。三层高效除雾器和管束式除尘器都比湿式电除尘投资额小，运行费用低。
参考文献：
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论文作者:邢莹莹1,王雷2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/9
标签：喷淋论文; 方案论文; 阻力论文; 高效论文; 吸收塔论文; 托盘论文; 超低论文; 《基层建设》2017年第29期论文;