摘要：本文主要介绍了单塔单循环工艺技改后的单塔双循环脱硫系统的运行技术及指标控制。
关键词：单塔双循环 运行技术 指标控制
单塔双循环技术是德国诺尔公司的一种湿法脱硫技术，目前诺尔公司已经被德国FBE公司收购，技术属FBE公司所有。烟气在通过吸收塔的过程中，完成了两次SO2的脱除过程。该工艺能更好的适应中、高硫煤份的发电机组。
1 工程概述
国电国电电力大连开发区热电厂2×350MW超临界锅炉机组烟气脱硫系统(简称FGD)原来采用石灰石—石膏湿法脱硫单塔单循环工艺，北京国电龙源环保工程有限公司大连分公司承担着国电国电电力大连开发区热电厂两台机组的脱硫运维工作。两台机组分别于2012年1月和6月通过168小时试运，该工艺系统设计的烟囱排放指标为：净烟气SO2浓度<200mg/Nm3，粉尘浓度<30mg/Nm3 ，由于空气污染日趋严重，国家对于电厂等行业的环保排放标准逐年提高，要求大连地区的电厂烟气排放标准为：净烟气SO2浓度<35mg/Nm3，粉尘浓度<10mg/Nm3 ，这就迫使电厂所配置的脱硫装置系统处理烟气的能力需要提高，原来的单塔单循环工艺便不能满足现有的环保要求，经电厂与公司考虑研究，决定对原来的脱硫工艺系统进行技改，单塔单循环工艺便技改为单塔双循环的全烟气脱硫工艺，其中1号机组于2016年11月技改完成并通过168小时试运，2号机组于2017年7月技改完成并通过168小时试运。技改后的单塔双循环的全烟气脱硫工艺设置无增压风机、GGH系统，FGD无旁路和原烟气挡板设计，吸收塔配置4台循环浆液泵，AFT塔配置2台循环浆液泵，设计煤种含硫量1.44% （SO2浓度：4433mg/Nm3，标干：6%O2），烟囱出口SO2排放浓度<35mg/Nm3，粉尘浓度<5mg/Nm3 ，脱硫效率＞99.21%；烟囱出口SO2排放浓度满足新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）烟囱出口SO2排放的要求。
2 技改内容
2.1烟气系统：拆除GGH，进行“增引合一”改造，吸收塔入口转向，原、净烟道优化设计；
2.2SO2吸收系统：吸收塔本体及内部件改造，增加喷淋层及收集碗、导流锥、除雾器等内部件，新增AFT系统，包括AFT浆液箱、搅拌器、氧化空气管网和AFT循环泵等；
2.3氧化空气：增设至AFT浆液箱的氧化空气管路；
2.4石膏脱水系统：更换真空皮带机及附属设备；
2.5石灰石浆液制备系统：更换石灰石供浆泵，新增一座石灰石浆液箱；
2.6除尘系统：增加高效水膜除尘装置，包含塔内除尘设备，收集水箱，除尘水泵，冲洗水泵等；
2.7事故浆液排放系统：增加吸收塔地坑泵等；
2.8工艺水工业水系统：更换2台工艺水泵。
改造后在设计条件下，脱硫率不小于99.21％、脱硫系统协同除尘效率不低于83.33%，并保证系统安全、可靠运行。每套烟气脱硫装置的出力在锅炉BMCR工况的基础上设计，与锅炉全程运行相适应；烟气脱硫装置能在锅炉BMCR工况下进烟温度加10℃裕量条件下安全连续运行。事故状态下，烟气脱硫装置的进烟温度不得超过180℃。当温度达到160℃时，采取降温措施。
3 工艺流程
本技术实际上是相当于烟气通过了两次SO2脱除过程，经过了两级浆液循环，两级循环分别设有独立的循环浆池、喷淋层，根据不同的功能，每级循环具有不同的运行参数。烟气首先经过一级循环，此级循环的脱硫效率一般在30-70%，循环浆液PH控制在4.7-5.3，浆液停留时间在5分钟，此级循环的主要功能是保证优异的亚硫酸钙氧化效果和充足的石膏结晶时间。主要有以下五个生产流程：
3.1烟气流程：吸收塔进口烟道→吸收塔一次喷淋层→吸收塔二次喷淋层→新增除雾器→水膜除尘→布水层→原除雾器→吸收塔出口烟道；
3.2吸收塔浆液循环流程：氧化池→循环浆泵→一次喷淋层→氧化池；
AFT浆液池→AFT循环泵→吸收塔二次喷淋层→AFT浆液回收托盘→AFT塔
3.3氧化风流程：氧化风机→插入吸收塔浆液池中的氧化风管/插入AFT塔浆液池中的氧化管网→氧化池/AFT塔氧化池；
3.4石灰石供浆流程：石灰石供浆泵→石灰石供浆阀→吸收塔循环泵入口管道→吸收塔一次喷淋层→氧化池；
石灰石供浆泵→石灰石供浆阀→AFT塔→AFT塔循环泵→吸收塔二次喷淋层→AFT塔
3.5浆液排出流程：吸收塔浆液→石膏排出泵→石膏旋流器→石膏二级脱水系统
AFT塔浆液→AFT塔底排门→吸收塔浆液池
根据资料显示，在酸性环境下PH=4.7时，氧化效率是最高的。特别是对于高硫煤，氧化空气系数可以大大降低，从而大幅降低氧化风机的电耗，并且同时可以大大提高石膏品质，提高石膏脱水率，据国外资料显示，采用双循环系统后石膏含水率可以从10%降低到6%。经过一级循环的烟气直接进入二级循环，此级循环实现主要的脱硫洗涤过程，由于不用考虑氧化结晶的问题，所以PH可以控制在非常高的水平，达到5.5-6.5，这样可以大大降低循环浆液量，提高石灰石浆液的利用率。
4 单塔双循环脱硫子系统
单塔双循环脱硫子系统主要包括：烟气系统、吸收塔系统、AFT塔系统、水膜除尘系统、氧化空气系统、事故浆液排放系统、废水处理系统及公用系统（工艺水系统、工业水系统、石灰石上料及制浆系统、石膏一、二级脱水系统、压缩空气系统、电气及热控DCS系统）。
5 运行经验及指标控制
5.1 AFT塔液位控制
AFT塔高架20.7米，因为AFT塔循环泵在其液位大于等于5米时方可允许启动，AFT塔溢流口高度在9.5米，所以运行液位一般控制在5-9.5米。（由于AFT塔高架，AFT塔的相关液位数值高度是基于AFT塔底来计算的。）
5.2 吸收塔液位控制
吸收塔为Φ13.1米×H58米喷淋塔，吸收塔溢流口高度15.7米，原烟道下壁与塔壁连接高度15.7米，吸收塔液位维持较高极易发生溢流现象，塔内液位控制失调，严重时可能会发生浆液倒灌原烟道等重大事故。经长时间的观察分析，塔内液位低于13.2米，AFT塔溢流口由于与吸收塔连通，此时水封会被破坏，AFT塔溢流口处会冒大量白气，所以吸收塔浆池运行液位13.2～14米。因浆池调整区间较小，吸收塔液位需精细化调整。同时正确控制转机机封水量、系统内漏发生，可有效的保持系统水平衡稳定。
5.3 密度的控制
为保证吸收塔浆液品质，同时克制因密度异常增大而造成的设备用电及磨损增加，吸收塔密度控制在1090～1130kg/m3，AFT塔密度控制在1080kg/m3以下。因AFT塔内含有约600m3浆液且AFT塔密度的降低只能通过冲洗新增除雾器来降低其密度，AFT塔液位升高溢流后注入吸收塔；若AFT塔密度过高，AFT循环泵将长期面临运行电流增大、磨损增加。
5.4 吸收塔及AFT塔循环泵运行方式控制
根据大开厂6KV厂用电运行方式，为了避免6KV母线故障导致运行的循环浆液泵全部跳闸，导致机组MFT事故发生，应避免AC浆液泵或BD浆液泵运行的组合方式。根据脱硫循环浆液泵供浆设计方式，不可能出现AB浆液泵运行的组合方式。C、D循环浆液泵同为630KW电机，由于喷淋高度不同，C浆液泵运行较D浆液泵运行省电，且BC泵组合比AD泵组合省电，但是BC泵组合较AD泵组合脱硫效率低。 AFT塔循环泵为永磁电机，功率因数较高，同样功率情况下输入电流较普通电机电流小，循环浆液泵与AFT泵比较功率大小不能直接比较电流。
在保证脱硫效率和二氧化硫环保指标达标排放的前提下，为了节能降耗，降低厂用电率，确定脱硫循环浆液泵、AFT泵运行方式如下：（循环浆液泵用ABCD表示。AFT泵用1、2表示，且该方式是基于吸收塔浆液PH在5.0，AFT塔浆液PH在6.0时较为安全、经济的运行方式，经实际经验证明：吸收塔浆液PH应控制在4.7-5.5，AFT塔浆液PH在5.5-6.5，吸收塔浆液PH长时间太高容易导致塔壁结垢，造成好多系统隐患。组合栏中分了3栏，分别为SO2浓度，单位：mg/Nm3；运行方式；锅炉负荷。）有如下17种运行方式：（从1至17用电量、脱硫效率逐渐增加）
5.5 废水排放控制
大连分公司设有废水处理系统。脱硫废水经三联箱逐级处理，合格废水经出水泵排放至电厂输煤进行利用。废水排放管布置于脱硫工艺楼二楼，标高10米，电厂输煤煤泥池在0米。依据安装位置关系，大连分公司优化运行方式，废水排出充分利用高度差，采用虹吸作用进行排放，有效的降低了脱硫设备用电量。
5.6 氧化空气系统控制
吸收塔及AFT塔设计有独立的氧化空气管道输送，每个吸收塔采用2台6KV氧化风机输送氧化空气，在氧化空气出口母管上增设至AFT塔的氧化空气管路，同时对两塔氧化空气管道进行了连通技改工作。根据锅炉燃煤硫份的不同，氧化空气系统运行方式更为灵活。经长期运行试验及化验：当锅炉负荷在200MW工况下运行，脱硫入口含硫量低于2000mg/Nm3时，氧化风机可不运行，同时监督好日常的吸收塔浆液化验工作，待吸收塔浆液中CaSO3•½H2O的含量将要达到0.35%时，此时可以安排启动氧化风机运行，这样运行基本可满足浆液CaSO3•½H2O的氧化需求，有效的降低了脱硫设备用电量。
6 触发锅炉MFT逻辑保护修订
技改前逻辑：以下3个条件若任意触发一个，都将引起锅炉MFT主保护动作
（1）吸收塔循环泵全停，延时3秒；
（2）GGH停运，延时1800秒；
（3）FGD入口烟气温度＞180℃，升速率10，三取二，延时3秒；
技改后逻辑：以下2个条件若任意触发一个，都将引起锅炉MFT主保护动作
（1）吸收塔循环泵全停，延时360秒；
（2）FGD入口烟气温度＞180℃，升速率10，三取二，延时3秒；
通过技改，减少了一些带有主保护逻辑的设备，系统进行了优化，大大提高了脱硫系统的稳定性与可靠性。
7 结论
（1）国电国电电力大连开发区热电厂通过技改完全达到了新的环保排放标准要求，充分验证了单塔双循环脱硫工艺能更好的适应中、高硫煤份的发电机组。
（2）本文所介绍的单塔双循环脱硫工艺运行控制参数皆为长期实际运行过程中摸索出来的经验数据，该数据对于这类型配置的脱硫装置确实起到了安全、稳定、经济运行的指导意义。
参考文献：
【1】《电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制》 阎维平 刘忠 王春波 纪立国，中国电力出版社，2005年9月版
【2】《湿法脱硫系统 安全运行与节能降耗》 北京博奇电力科技有限公司编著， 中国电力出版社， 2010年2月版
【3】《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）
作者介绍：
徐丙生（1984-）
简介：助理工程师，从事湿法脱硫专业12年，现就职于北京国电龙源环保工程有限公司大连分公司。
论文作者:徐丙生
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：吸收塔论文; 浆液论文; 烟气论文; 系统论文; 双循环论文; 技改论文; 石灰石论文; 《电力设备》2018年第31期论文;