350MW冷热电联供机组脱硫、除尘优化设计

刘贵喜 葛银海 孙立德 范晓英

【摘要】根据目前火电厂大气污染物排放限值控制日趋严格，内蒙古西部地区某350MW冷热电联供燃煤超临界机组在基建期准备对脱硫、除尘设备进行优化设计，达到超低排放要求。本文以某电厂为例，介绍优化设计方案，并做了可行性分析，最后采用技术成熟可靠地脱硫、除尘一体化技术。

【关键词】脱硫优化；除尘优化；超低排放；一体化技术

引言

随着电力工业的快速发展，发电厂烟气SO2、烟尘的排放指标已列入国家环保监测范围，《GB 13223—2011火电厂大气污染排放标准》明确规定：新建燃煤机组SO2质量浓度应控制在100 mg/m3以下、烟尘的排放浓度应控制在30 mg/m3以下。如何控制燃煤電厂SO2、烟尘的生成量，已成为各电厂的主要研究课题。本文就某电厂2×350 MW超临界冷热电联供燃煤机组脱硫、除尘优化改造进行介绍，为同类型机组电厂提供借鉴。

1、优化设计前方案

1.1 脱硫优化设计前方案

电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，1炉配1塔，单塔单循环，不设GGH和烟气旁路，每台吸收塔配4台浆液循环泵，每台泵带1层喷淋层，共4层喷淋层。主要设计参数见下表。

1.2 除尘优化设计前方案

电厂除尘器选用电袋复合型除尘器，每台锅炉配置2套，不设内置旁路，静电预除尘型式为2室2电场，布袋除尘器滤袋为圆形外滤式，使用PTFE基布+（50%PTFE+50%PPS）混纺，单台炉为9940条。主要设计参数见下表。

2、优化设计方案

2.1 脱硫优化设计方案

如果在主要设计参数不变的基础上实现脱硫出口SO2浓度达到排放要求需进行设计调整，采用单塔双循环脱硫工艺技术，即烟气经过两个不同的循环过程和石灰石反应后得到净化。

工艺原理：原烟气在一个脱硫塔内经过一级、二级循环的串联吸收，能够实现对两级吸收浆液氧化结晶、高效率脱硫等不同功能的物理划分，可同时分别控制2个独立浆池的pH值、液位、密度等参数。其优点是：真正实现了一级循环和二级循环浆液的物理隔离，脱硫效率可达99.6%以上，工艺成熟，适合所有煤种；缺点是工艺流程较长，投资较高，占地面积大。

2.2 除尘改造方案

根据公司目前电袋复合除尘器的设计、施工情况，结合现场平面布置如果在保证除尘器入口烟气参数不变的情况下，针对电袋除尘器本身进行设计优化改造方案。在原有基础上增加滤袋长度，龙骨由两节改为三节，长度也增加。

2.3 脱硫、除尘一体化改造方案

采用单塔一体化脱硫除尘深度净化技术，该技术是由高效旋汇耦合脱硫除尘技术、离心管束式除尘技术组成。

2.3.1 高效旋汇耦合脱硫除尘技术

引风机出口烟气进入吸收塔，经过高效旋汇耦合装置，利用流体动力学原理，形成强大的可控湍流空间，使气液固三相充分接触，提高传质效率，同时液气比比同类技术低30%，实现第一步的高效脱硫和除尘；

2.3.2 离心管束式除尘装置

经高效脱硫及初步除尘后的烟气向上经离心管束式除尘装置进一步完成高效除尘除雾过程，离心管束式除尘装置由分离器、增速器、导流环、汇流环及管束等构成。烟气在一级分离器作用下使气流高速旋转，液滴在壁面形成一定厚度的动态液膜，烟气携带的细颗粒灰尘及液滴持续被液膜捕获吸收，连续旋转上升的烟气经增速器调整后再经二级分离器去除微细颗粒物及液滴。同时在增速器和分离器叶片表面形成较厚的液膜，会在高速气流的作用下发生“散水”现象，大量的大液滴从叶片表面被抛洒出来，穿过液滴层的细小液滴被捕获，大液滴变大后被筒壁液膜捕获吸收，实现对细小雾滴的脱除。最后经过汇流环排出，实现烟尘超净脱除。

2.4 优化设计可行性分析

电厂采用“三塔合一、两机一塔”的布置方式。通过对比，脱硫优化改造方案投资大、占地面积大、改造工期较长，施工难度大，对间冷塔冷却效果影响不确定。脱硫、除尘一体化技术已投运十余年，经过多台业绩表明无腐蚀、堵污情况，且优化改造工期短、投资费用低、占地面积少等优点，基本符合该电厂现阶段改造的条件。在对该电厂拟燃用的煤源及高效旋汇耦合脱硫技术调研的基础上，综合考虑投产后脱硫改造的高额费用与实际燃煤的硫份，结合“三塔合一”特殊布置方式，脱硫改造采用脱硫除尘一体化技术，即吸收塔入口烟道与最下层喷淋层之间安装高效旋汇耦合脱硫装置。吸收塔塔高、喷淋层、原氧化风机、石灰浆制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统等不做改动，可保证当脱硫入口SO2设计浓度3700mg/Nm3时，出口SO2排放浓度≤20mg/Nm3；脱硫入口烟尘浓度≤30mg/Nm3时，出口烟尘排放浓度≤5mg/Nm3。

3、优化后主要设计参数

通过优化设计，采用脱硫除尘一体化技术（旋汇耦合装置+管束式除尘器）。主要设计参数见表3。

4、结语

该厂基建期对脱硫、除尘设备配置进行优化，同步达到超低排放的要求。由于吸收塔内增加设备，不仅烟气在吸收塔阻力增加1200Pa，这使引风机电耗增加，而且增加了初投资，但污染物排放大幅降低。

参考文献：

[1]环境保护部.GB 13223—2011 火电厂大气污染物排放标准[S].北京：中国环境科学出版社，2012.