2×660 MW火电机组吸收塔除雾器超低排放改造

李志刚，刘红蕾，李旭同

(1.远达烟气治理特许经营有限公司，重庆 400060； 2.山东电力高等专科学校，山东 泰安 271000；3.北京清新环境科技股份有限公司徐州分公司，江苏 徐州 221000)

2×660 MW火电机组吸收塔除雾器超低排放改造

李志刚1，刘红蕾2，李旭同3

(1.远达烟气治理特许经营有限公司，重庆 400060； 2.山东电力高等专科学校，山东 泰安 271000；3.北京清新环境科技股份有限公司徐州分公司，江苏 徐州 221000)

以某电厂吸收塔改造为例，在原吸收塔内采用除雾器的差异化布置改造方案，按照除雾器流场模拟计算结果进行设备布置。改造完成后，净烟气雾滴排放质量浓度小于20 mg/m3，完全达到国家超低排放标准的要求。

火电机组；超低排放；除雾器；差异化布置；流场

0 引言

随着工业发展和民众对环境要求的提高，国家制定了一系列环境保护的法律法规[1]，对燃煤电厂提出了超低排放的要求：雾滴排放质量浓度≤20 mg/m3(标态，下同)，SO2排放质量浓度≤35 mg/m3，烟尘排放质量浓度≤5 mg/m3。为保证烟气排放达标，各发电集团公司对所属发电厂提出技术改造方案，本文对某电厂2×660 MW机组超低排放脱硫脱硝改造工程中的吸收塔改造方案进行技术分析和应用探讨，以便积累技术经验[2]，为中国的碧水蓝天尽一份绵薄之力。

1 改造方案

某电厂2×660 MW机组采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统，其中石灰石浆液制备、石膏脱水、工艺水及工业水系统等共用，2座吸收塔系统经过7年的运行已不能满足新形势下烟气超低排放的要求，尤其是除雾器部分的雾滴排放超标，经常出现堵塞等问题，通过与设计方的研究和探讨，提出2种改造方案。

(1)方案1。吸收塔内增加沸腾式泡沫脱硫除尘一体化(BFI)装置，除雾器更换为高效除雾器，吸收塔抬高3.2 m，保证常规的除雾器距离最上层喷淋层中心线3.0 m，除雾器之后预留2.0 m的高度，具体布置如图1所示。

图1 吸收塔抬高方案

(2)方案2。不抬吸收塔，在原吸收塔内采用差异化布置的高效除雾器：3级屋脊式除雾器+1级管式除雾器。最上层喷淋层中心线至烟道底部间距6.300 m，喷淋层至除雾器间距2.000 m，除雾器至烟道底部间距0.445 m，如图2所示。

图2 吸收塔不抬高方案

综合改造难度、供货周期、改造工期和财政预算等多种因素，最终选择不抬塔方案2作为改造方案。

2 项目设计

2.1 分析绘制各层除雾器的阻力分布图

初步选用常规的3层除雾器设计，根据除雾器厂家提供的除雾器资料，绘制各层除雾器的阻力分布图，如图3所示。

2.2 除雾器流场模拟计算

按照采用上、中、下3层除雾器的设计，流场模拟计算结果如图4所示。

图3 除雾器阻力分布

图4 除雾器流场模拟

图5 管束式除雾器流场模拟

从图4可以看出：除雾器出口流场偏差较大，达到31.1%，存在风险较大；同时，靠近吸收塔侧除雾器模块全部改为大阻力模块，经过流场计算，除雾器出口流场偏差仍然较大，达到28.0%左右。

2.3 加装多孔板或管束式顶部除雾器

为改善除雾器出口流场偏差大的问题，借鉴其他项目经验，在除雾器局部低部增加多孔板或管束式均布装置，以改善烟气的流动状况，保证除雾器流场的均匀性[3]。经过讨论及计算机流场模拟计算，为保证流场更流畅，最终选择在3层屋脊式除雾器的基础上，在进口局部设置管束式均布除雾器，图5为管束式除雾器前、后流场的模拟图。由图5可见，局部增加管束式均布装置后，除雾器后流场改善较为明显。

根据流场模拟结果，正常运行情况下，最高负荷工况流场模拟结果满足设计要求，其他较低负荷工况的流场模拟结果同样能满足设计要求，而且还相对更好，故从流场模拟情况看，技术方案是高效可行的。综合考虑实际运行偏差、实际运行情况(防止运行过程中除雾器堵塞)、实际操作难度及技术可靠性等问题，常规认为除雾器出口流场偏差控制在25%以内，除雾器的效果能得到充分保证。

3 项目实施

3.1 除雾器安装

吸收塔进行以下配套改造：(1)除雾器下层支撑梁全部拆除，旋转90°，改造到相应标高层；(2)除雾器原有上层支撑拆除，旋转90°，改造到相应标高层；(3)新增除雾器阀门操作平台；(4)新增除雾器管口。

3.2 除雾器配置及性能

(1)第1级除雾器为T99管式除雾器，起到均布烟气及去除大粒径雾滴的作用[4]，管式除雾器后方雾滴质量浓度为234.67 mg/m3，图6为管式除雾器的分离性能曲线。

图6 管式除雾器雾滴分离性能曲线

(2)第2级除雾器为R302725A不带钩屋脊式除雾器，同层差异化布置并设置导流板。该级除雾器后方雾滴质量浓度为108.64 mg/m3，图7为不带钩屋脊式除雾器分离性能曲线。

图7 不带钩屋脊式除雾器分离性能曲线

(3)第3级除雾器为R302523HA单钩屋脊式除雾器，同层差异化布置并设置导流板。该级除雾器后方雾滴质量浓度为25.38 mg/m3，图8为单钩屋脊式除雾器分离性能曲线。

图8 单钩屋脊式除雾器分离性能曲线

(4)第4级除雾器为R302523HHA孔钩屋脊式除雾器，同层差异化布置并设置导流板，除雾器顶部靠近烟气出口两跨设置孔板，可进一步优化此处后方流场。该级除雾器后方雾滴质量浓度为12.68 mg/m3，图9为孔钩屋脊式除雾器分离性能曲线。

(5)经过整套装置的分离，改造后净烟气雾滴质量浓度保证值为小于20 mg/m3。图10为整套装置分离性能值汇总。

图9 孔钩屋脊式除雾器分离性能曲线

图10 整套除雾器分离雾滴变化值

4 结束语

该项目结合流场模拟分析反馈，充分考虑逐级除雾器烟气流场、压降、分离性能等的变化，在第1级除雾器入口处加装优化后的孔板设计，保证除雾器装置不仅适应现有钢构尺寸，更能保证雾滴排放达标。从设计到改造成功仅用了5个月时间,从目前的运行状况看,改造后的脱硫系统雾滴排放质量浓度小于20 mg/m3，完全达到国家环保的要求,此次技术改造是非常成功的。

[1]孔克勤，钟秦.火电厂烟气脱硫脱硝系统设计、建造及运行[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]北京博奇电力科技有限公司.湿法脱硫装置维护与检修[M].北京:中国电力出版社,2010.

[3]北京博奇电力科技有限公司.湿法脱硫系统安全运行与节能降耗[M].北京:中国电力出版社,2010.

[4]刘红蕾，刘永阳，李广华.火电厂烟气脱硫脱硝设备控制与仪表[M].北京:化学工业出版社,2014.

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1674-1951(2017)12-0062-03

2017-07-10；

2017-11-14

(本文责编：刘芳)

李志刚(1987—)，男，山西吕梁人，助理工程师，从事火力发电厂脱硫脱硝运行维护及管理工作(E-mail:1759616818@qq.com)。