某电厂600 MW火电机组脱硫增容改造方案探讨

聂鹏飞

(河北大唐国际王滩发电有限责任公司，河北唐山 063611)

某电厂600 MW火电机组脱硫增容改造方案探讨

聂鹏飞

(河北大唐国际王滩发电有限责任公司，河北唐山 063611)

按照国家环保部文件要求，大唐集团河北某电厂600MW机组湿法脱硫系统需进行增容改造。该电厂根据实际情况，归纳了3种可行的脱硫增容改造方案，即原吸收塔增加喷淋层和高度、双吸收塔串联、双吸收塔双循环，阐述了各自的技术特点，结合性能保证、工程投资、施工周期等影响因素，比较了各方案的优缺点。经过对比和论证，双吸收塔方案比单吸收塔方案更适合于本次工程改造。

600MW机组;湿法脱硫;增容改造;双吸收塔;脱硫效率

大唐集团河北某电厂2×600MW机组湿法脱硫系统于2006年6月投运，每台机组配备1套石灰石－石膏湿法脱硫系统，无烟气换热器(GGH)及球磨机系统［1］。2台机组脱硫的增压风机、烟气旁路挡板已于2014年前全部拆除，并实施了增压风机与锅炉引风机合并［2］。根据国家环保部2014－07－25发布的《京津冀及周边地区重点行业大气污染限期治理方案》(环发〔2014〕112号)和《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》(环境保护部公告2013年第14号)的规定，该电厂属于限期治理的重点行业企业，原有湿法脱硫系统将不能满足新的排放标准要求。

1 工程概况

大唐集团河北某电厂2×600MW机组采用湿法脱硫工艺，系统设计入口烟气量2199022m3/h (标干态，6%O2)，入口SO2浓度为4458mg/m3，设计脱硫效率95%［3］。现有吸收塔为设置4层喷淋层的喷淋空塔，统计近年来脱硫出口排放浓度在110～170mg/m3之间。该电厂所在的京津冀地区2015年将执行新的特别排放限值，届时将不能满足SO2排放浓度50mg/m3的要求。因此需对2台机组原脱硫系统进行改造，改造后的脱硫系统入口SO2浓度仍按照原设计值保持不变，要求改造后的脱硫系统效率大于99%且具备使脱硫装置出口SO2排放浓度低于35mg/m3的能力。

2 影响脱硫增容改造的因素

该电厂在选择脱硫增容改造方案时，考虑到的主要影响因素有以下几个方面:

(1)脱硫入口SO2浓度和SO2排放标准。选择增容改造方案时，应首先确定锅炉燃煤含硫量即脱硫入口SO2浓度，还要考虑到市场煤质的长期变化，并且结合国家给当地设定的SO2排放标准，从严规划尽量做到改造方案一步到位。

(2)较高且稳定的脱硫性能。按照新的排放标准，要求增容改造后的脱硫系统必须具有较高的脱硫性能，一般都需要达到98%～99%甚至更高，同时还应具有较高的可靠性。

(3)停机过渡时间和施工周期。要求改造方案施工周期短，特别是缩短机组停机的时间，尽量减少电厂发电量损失。

(4)场地条件。选择改造方案时，要充分考虑现有的场地条件，主要考虑吸收塔、浆液循环泵等新增设备能否布置得开，还要兼顾到改造后检修通道的通畅和留有足够的设备检修空间。

(5)工程投资。在保证脱硫性能及效率的前提下，尽量选择工程造价低、设备性价比高的方案。此外应着重考虑充分利用现有脱硫系统设备、公用系统等，最大限度的减少新设备的投入成本［4］。

(6)运行和维护成本。要充分考虑脱硫改造方案实施投产后系统运行和维护的成本。

3 脱硫增容改造方案

3．1 吸收塔增加喷淋层和高度

方案一是在原有吸收塔的设备基础上进行改造，增加吸收塔内喷淋层的数量。原吸收塔保留4台浆液循环泵(9000m3/h)，在校核吸收塔基础和本体载荷基础上，增加2台大流量的浆液循环泵(12000m3/h)以及相应的喷淋层、喷嘴、管道等。增加的浆液循环泵可设在原有吸收塔，也可设在新增的塔外浆池［5－6］。

原吸收塔直径16．5m，浆池区高度11．5m，其工作容积为2300m3左右;考虑到增加2台循环泵后，浆液循环停留时间过短，必须增大吸收塔反应浆池。为了保证足够的浆液循环停留时间，吸收塔浆池容积需扩大为3200m3，即浆池高度需要在原来的基础上抬高4m。涉及吸收塔入口抬高3．5m、出口抬高2m的烟道改造，原有氧化风机的流量能满足改造需要，但由于浆池运行液位增高，其压力不满足要求。为了尽量采用原来的氧化风机，可以将原氧化空气喷枪改为采用布气管式。

通过提高吸收塔的液气比、烟气停留时间以及浆液停留时间，同时吸收塔内部也可以增加旋汇耦合、托盘等提效装置，达到将原有吸收塔脱硫效率95%提升至99%的目的。

该方案的优点是:充分利用了原有设备，投资小;设备占地面积小，脱硫效率提升较大。缺点是:需对原有吸收塔进行切割整体抬高，机组停机时间较长，施工难度较大。同时调研国内单塔脱硫设施，同等入口SO2浓度工况下，较少有脱硫效率能长期稳定在99%以上的，可靠性和稳定性不高。

3．2 双吸收塔串联烟气脱硫工艺

方案二是双吸收塔串联脱硫方案，即在单级吸收塔脱硫难以满足排放指标的情况下，将锅炉烟气依次通过两台串联的吸收塔进行脱硫的方式。本方案原吸收塔不做变动，在原增压风机处新建一座吸收塔。受场地条件限制，该电厂原有吸收塔作为二级吸收塔。新建吸收塔作为一级吸收塔，设三层喷淋层，每台浆液循环泵流量9000～10000m3/h左右。新建吸收塔及烟道系统阻力增加 1000～1200Pa。对于场地等条件允许的电厂来说，在采用双吸收塔方案时也可考虑将原吸收塔作为一级塔，新建吸收塔作为二级塔以便系统优化。某电厂2× 600MW机组优化后的双吸收塔串联烟气脱硫系统工艺流程见图1。

图1 某600MW机组双吸收塔串联烟气脱硫系统

串联塔方案保留原有吸收塔系统不变，在原吸收塔前再增加一个吸收塔，新吸收塔的设计与老塔基本相同，塔内设置喷淋层、氧化空气等系统。相对于单塔增高方案其优点是:增加一个吸收塔，采用分级进行脱硫，脱硫效率高;新建吸收塔可以单独施工，停机时间比较短。缺点是:新建吸收塔占地面积大;两个吸收塔之间的烟道易造成浆液沉积，需定期清洗;两塔浆液系统关联紧密，控制要求高;设备的维护费用和维护工作量增大。通过调研了解到大唐盘山、韩城、合山等电厂双塔脱硫串联系统，在同等入口SO2浓度甚至更高的工况下，脱硫效率能稳定在99%以上［7］。

3．3 双吸收塔双循环烟气脱硫工艺

某电厂2×600MW机组双吸收塔双循环烟气脱硫系统如图2所示。双塔双循环工艺延续了双吸收塔串联的思路，但其与双吸收塔串联不同的主要技术特点是:一是二级吸收塔不设置强制循环泵，但设置旋流器供浆泵及对应的旋流器，通过旋流器的底流、溢流来调节两塔间浆液，同时设有石膏浆液返回泵;二是一、二级吸收塔浆液pH值和密度等运行参数差别较大，关联度不高，形成了两个相对独立的浆液循环系统，故称之为双循环。

图2 某600MW机组双吸收塔双循环烟气脱硫系统

一级吸收塔一般设定浆液pH值区间为4．5～5．3，低pH值浆液工况下对石灰石品质要求略低且可以保证吸收剂的完全溶解，并可以生成高品质的石膏。二级吸收塔一般设定浆液pH值区间为5．8～6．4，高pH值浆液工况能够保证非常高的脱硫效率和较低的液气比，可以有效降低循环泵的运行台数和能耗。通过现场调研国电永福等电厂双塔双循环脱硫系统，在同等入口SO2浓度甚至更高的工况下，脱硫效率也能稳定在99%以上［8－10］。

双塔双循环脱硫系统的优点是:浆液功能分区进行了优化和强化，更加精细地控制了工艺反应过程。缺点是:一、二级吸收塔pH高低偏差大，对设备可靠性要求较高。

3．4 方案的比较与选择

600MW机组脱硫改造方案对比分析见表1。

表1 某电厂600MW机组脱硫增容改造方案对比

从以上各种方案对比分析和表1可知，方案二、三脱硫效率最高，脱硫性能也最稳定，比方案一更适用于高硫煤或者高效率的脱硫系统增容改造需要。方案二、三相投资大厂用电率偏高，但也拓宽了锅炉燃煤区间，可以降低电厂发电的燃料成本。其中方案三比方案二的工艺流程更科学，运行的经济性要好些，对恶劣工况适应性会更好。但是从国内采用双吸收塔脱硫技术的电厂调研情况来看，双吸收塔串联技术要比双吸收塔双循环技术应用普遍。这是因为双吸收塔串联是多数脱硫公司所熟悉和掌握的单循环技术，双吸收塔双循环技术是少数脱硫公司掌握的专利技术。

4 结语

大唐集团河北某电厂600MW机组遵照规划要求，为应对日益严格的环保政策和排放标准，本着因地制宜、充分利旧的原则，对适合本厂的三种烟气湿法脱硫增容改造技术进行了比较。从脱硫增容改造方案的甄选、性能保证、施工周期等阶段进行全面的论证，最终选择了双吸收塔方案。脱硫增容改造的方案选择对整个工程实施后的效果起着关键的作用，其他电厂在选择增容改造方案时，应充分考虑自身的实际情况、改造工期、工程造价等因素，选择合适的方案提升脱硫性能，实现SO2达标排放。

［1］聂鹏飞．王滩电厂脱硫系统经济运行初探［J］．电力科技与环保，2010，26(4):57－59．

［2］聂鹏飞，王洋，陈启福，等．600 MW火电机组湿法脱硫旁路挡板封堵改造案例［J］．中国电力，2013，46(3);100－103．

［3］聂鹏飞，王洋，张宏宇，等．湿法烟气脱硫系统入口事故喷淋水量的计算［J］．热力发电，2013，42(6):75－77．

［4］王梦勤，郭长仕．烟气脱硫系统增容改造技术探讨［J］．环境工程，2013，31(S1):390－392．

［5］刘剑军，赵志华，严学安，等．湿法脱硫系统SO2吸收系统增容改造方案探讨［J］．电力科技与环保，2011，27(12):33－35．

［6］李庆，孟庆庆，郭玥．基于国家新颁布污染物排放标准的烟气脱硫改造技术路线［J］．华北电力技术，2013，(2):28－31．

［7］林朝扶，兰建辉，梁国柱，等．串联吸收塔脱硫技术在燃超高硫煤火电厂的应用［J］．广西电力，2013，36(5:11－15．

［8］王国强，黄成群．单塔双循环脱硫技术在300MW燃煤锅炉中的应用［J］．重庆电力高等专科学校学报，2013，18(5):51－54．

［9］崔箫，谭学谦．湿法脱硫石灰石制浆系统的比选［J］．电力环境保护，2009，25(4):41－44．

［10］袁立明，韦飞，颜俭，等．烟气脱硫吸收塔增容改造技术方案探讨［J］．电力科技与环保，2012，28(4):37－38．

Study of capacity extension schemes for 600 MW units wet FGD in a power plant

The 600MW Unit wet flue gas desulfurization in a power plant of China Datang Corporation need the capacity extension．The power plant summed up the three kinds of viable capacity extension schemes，according to the actual situation，such as increase the height and layer of the original spray absorber，series flue gas system unit with double－absorber，dual－cycle flue gas system unit with double－absorber，each technical features are described，the advantages and disadvantages of each scheme are compared，combined with factors such as performance guarantees，project investment，construction period，etc．The double absorber scheme is more suitable for this project transformation than single absorber scheme，after comparison and demonstration．

600MW units;wet flue gas desulfurization;capacity extension schemes;double－absorber;desulfurization efficiency

X701．3

B

1674－8069(2015)03－032－03

2014-11-17;

2015-01-22

聂鹏飞(1983-)，男，河南新乡人，工程师，主要从事火电厂脱硫技术监督与设备点检。E－mail:daniao433@163．com