西柏坡电厂烟气脱硫装置的运行诊断及优化

赵景文，吴有奇，胡鸿基

（1.河北西柏坡发电有限责任公司，石家庄 050000；2.北京朗净天环境工程咨询有限公司，北京 100054）

西柏坡电厂烟气脱硫装置的运行诊断及优化

赵景文1，吴有奇2，胡鸿基2

（1.河北西柏坡发电有限责任公司，石家庄 050000；2.北京朗净天环境工程咨询有限公司，北京 100054）

以西柏坡电厂一期2×300MW烟气脱硫工程为例，对吸收塔运行状况进行运行监测及化学分析，在不进行大规模改造的前提下，通过CFD技术模拟不同工况下的吸收塔烟气流场，通过增加导流板优化吸收塔烟气流场的分布，达到了提高脱硫效率的目的，对已建成的吸收塔进行后期优化改造，有良好的借鉴作用。

火电厂;脱硫;优化改造

前言

河北西柏坡发电有限责任公司一期1、2号机组装机容量均为300MW，分别于1993年12月和1994年11月投产，后期配套建设的脱硫装置于2007年5月投入运行，采用的是鲁奇-比晓夫石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺，设计脱硫效率为95%。

由于项目不设GGH，原来的烟囱需要防腐，所以采用了湿烟囱技术设计，运行了一段时间后，烟囱防腐完成，净烟气改为经烟囱排放而关闭吸收塔顶湿烟囱。这种情况在国内尚属首次。

本文简要介绍了该项目优化前的运行状况，分析了造成脱硫效率低的原因，并且设计了改善烟气流场分布从而提高脱硫效率的优化方案，经运行调整，取得了良好的优化效果。

1 脱硫系统概述

吸收塔（喷淋塔）规格：12m（直径）×42.3m（高度）×1357m3（浆池容积）；4层喷淋×4700m3/h（单层）。主要设计参数见表1。

表1 主要设计参数

2 脱硫系统的运行监督及诊断

一期脱硫装置自2007年运行以来已有3年，由于煤质硫分的变化较大，烟气脱硫后经常不能满足环保排放标准要求，因此需要对一期脱硫系统进行优化改造。

2.1 脱硫系统的运行监督

西柏坡电厂2号机组的运行过程趋势见表2，石灰石浆液化验结果见表3。分析表中的数据得知，脱硫系统在运行过程中存在很多问题，给运行调整增加了许多困难：1）锅炉负荷变化很大，导致烟气量变化很大；2）煤质差别较大，导致入口SO2浓度波动很大；3）pH值难以控制，加大进浆量，pH值变化不明显；4）浆液中的CaCO3含量偏高；5）石灰石品质不稳定。

表2 西柏坡2号吸收塔优化前运行数据

表3 石灰石浆液化验结果

2.2 脱硫系统的故障诊断

通过采用CFD模拟技术、按照西柏坡电厂脱硫系统原设计参数模拟西柏坡电厂吸收塔的烟气流场，图1～图4为2号吸收塔烟气优化对比图；图中左侧为优化前图。

由图1～图4模拟的优化前烟气流场可以看出，吸收塔的烟气在原烟气的入口就存在流动不均匀的特性，烟气入口对面塔壁向上气流的流速明显过高。

由此可知，西柏坡电厂吸收塔烟气流场分布有很多问题：烟气流动不均匀、部分烟气流速过大、烟气和雾化浆液接触时间不足、反应不充分等。此外，由于烟气流速过大，使得吸收区烟气的分布更难均匀、气液接触传质效果更差，气流紊乱导致烟气逃逸，也是不可忽视的原因。

图1 原烟气进口剖面优化对比

图2 原烟气进口截面优化对比

图3 原烟气出口剖面优化对比

图4 吸收塔25.9m截面处优化对比

3 脱硫系统的优化

3.1 优化方案

目前，改善塔内气流分布的技术有很多，如合金托盘、文丘里棒、液体再分配环ALDR、旋汇耦合器等技术，这些技术虽然对烟气都有很好的整流效果，但皆是改变塔内结构的优化方案，存在一定风险性。

在吸收塔内不改变任何其他结构和喷淋形式，优化塔内烟气流场时，要根据不同工况、不同优化方案的流场分析，找出切实可行的办法。

在原烟气入口烟道设计和流场相对应的导流板，同时在吸收塔塔内喷淋区域塔壁上增加导流环，以均匀吸收塔内烟气分布，从而提高运行的效率和塔内设备的保护，如除雾器。具体方案如下：1）在烟气入口烟道弯管处安装半径为2.1m的导流板；2）在吸收塔25.9m处原烟气进口处正对面、半圆里增加宽500mm的环形挡板。

3.2 优化后效果

由图1～图4可以看出，经过优化设计，吸收塔的烟气流动均匀性明显提高。由图2原烟气进口截面优化对比图可以看出，原烟气进口气流明显均匀很多，烟道上侧高速气流区域消失。由图1原烟气进口剖面优化对比图可知，优化前烟气入口对面塔壁向上的高速气流消失，烟气整体在吸收塔中心靠拢，并且气速均匀。图3、图4显示的情况同上，烟气整体的流动均匀性大幅提高。

pH值是石灰石湿法FGD的重要运行参数，通过运行调整优化，浆液pH值范围在5～6之间，且石灰石浆液流量运行稳定，Ca/S比维持在1.03左右，提高了石灰石的利用率，节约了运行成本。故此次优化改造效果明显。

此外，吸收塔优化后烟气中SO2的含量及锅炉负荷的适应范围有所提高，脱硫效率和出口SO2浓度也保持稳定（见表4），达到了预期的效果。

4 结论

针对新的更加严格的国家排放标准，西柏坡电厂一期2×300MW机组脱硫系统，在没有对吸收塔系统进行很大改造的前提下，通过对烟气流场进行优化，达到了提高脱硫效率的目的。

表4 西柏坡2号吸收塔优化后运行数据

该项目的成功实施表明，通过对老系统的优化改造，如：喷淋层的新型喷嘴的布置，改变喷淋层的烟气分布、优化运行，合理控制CaCO3的耗量等等，也可以提高脱硫效率、达到节能减排的目的。

曾庭华，杨华，廖永进，等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008.（145～158）.

Operation Diagnoses and Optimization of Flue Gas Desulfurization Equipment in Xibaipo Power Plant

ZHAO Jing-wen1, WU You-qi2, HU Hong-ji2
(1. Xibaipo Power Generation Co. Ltd, Shijiazhuang 050000;2. Beijing Langend Environmental Engineering Serbice Co. Ltd, Beijing 100054, China)

Taking FDG plant of 2x300MW in Xibapo power plant as an example, the paper makes operation monitoring and chemical analysis on the absorption tower operation. The flue gas flow field of absorption tower is simulated through the CFD technology. In order to increase the desulphurization efficiency, the transformation at later period should be carried out in the absorption tower.

power plant; FGD; optimization and transformation

X701.3

A

1006-5377（2011）04-0046-03