机组烟气脱硫超低排放工程探析

摘要：随着全球范围内对于环保问题重视度的不断提升，如何才能够实现脱硫超低排放，成为当前需要重点研究的问题。本文针对机组烟气脱硫超低排放工程进行改造，希望可以满足脱硫超低排放的整体要求。

关键词：机组；烟气；脱硫；改造

河津发电分公司现有处理模式还无法满足排放的要求，为了能够达到实际的排放要求，可以满足大气环境质量的有效改善，能够建立出对应的绿色环保电厂，公司进行了对应的审计与改造，希望通过改造来满足其实际的要求。

1 脱硫改造工艺的主要设计原则

对2×350MW燃煤发电机组进行超低排放改造；改造后脱硫系统SO2排放浓度<35mg/Nm3；改造后脱硫系统采用单塔双循环石灰石-石膏湿法脱硫工艺；取消增压风机，引增合一；原吸收塔进行利旧改造；原喷淋层考虑利旧改造，更换原喷淋层支管，采用高效喷嘴；原除雾器进行拆除，新增高效除雾器；原石灰石供应和制备系统、石膏脱水系统、事故排放系统、工艺水及工业水系统、废水处理系统、压缩空气系统利旧。

2 脱硫系统改造方案

结合本工程场地及技术特点，本次脱硫改造采用石灰石－石膏湿法单台双循环技术，主要特点：满足较高含硫量煤或脱硫效率相对偏高的FGD系统要求；一般来说，一级的循环PH值主要控制在4.5~5.0，当PH值较低的时候就可以溶解石灰石，让石膏结晶，这样就会获取更高品质的石膏；二级循环PH值主要在5.6~6.4之间，其本身能够获取较高的脱硫效率，实现液气比的降低，进而将能耗控制；在进行一级循环预处理之后，烟气中的HF、尘、HCL的含量，当循环浆液相对干净的时候，就可满足高脱硫的实际要求；每一个循环本身都是独立加以控制的，这样可以满足快速的调整与优化处理，也能够满足负荷的变化以及含硫量的改变处理；无论是哪一级的循环浆池，都能够满足其储存容积的减少；锥型收集碗能够均布烟气流场，提高第二个循环的脱硫效率和除雾器除雾效果。

2.1 烟气系统

因为采用引增合一，本工程需要拆除原有增压风机，增压风机支吊架一并拆除，原烟道整个拆除（含支架），原主烟道上原烟道接口封堵，在主烟道顶部新开一个原烟道接口连接至吸收塔入口，原烟道膨胀节利旧，取消原烟气挡板门，净烟气烟道根据相应布置做相应修改。改造后原烟气系统阻力为200Pa（从主烟道接口至吸收塔入口），净烟气系统阻力150Pa（从吸收塔出口至主烟道接口，不含湿电系统阻力）。

2.2 SO2吸收系统

吸收塔由一级循环池和一级吸收区、二级吸收区、除雾器区组成。烟气经过二级洗涤后排入烟囱。本次单台双循环将原吸收塔做为主塔进行加高改造，将原吸收塔第三层喷淋层和第四层喷淋层之间切割开，加高11.75米，在原第三层喷淋层上部加装收集碗，收集碗收集的浆液自留进副塔通过浆液循环泵进行浆液二次循环，收集碗材料采用合金。收集碗上部新增一层喷淋层，利旧原吸收塔第四层喷淋层做为二级吸收区第二层喷淋层，原吸收塔支管和喷嘴部分更换。

新建一座直径为7.5米、高31.5米的副塔，主塔与副塔间用直径为两米的管道连接，副塔新增2台侧进式搅拌器，氧化空气采用管网布置，材质为2205，氧化空气引接至原吸收塔氧化空气管道，在每台副塔与主塔之间，原烟道下部新增一个浆液循环泵房，放置两台浆液循环泵流量8800m3/h（一台新增：功率800kw，扬程20.2m，一台利旧原4号循环泵），两台浆液旋流泵，每个泵房增加一套检修起吊设备，在每个副塔顶部安装一台旋流器。为满足吸收塔出口液滴要求，每塔新增一层管式除雾器，原两层屋脊式除雾器拆除，更换为高效屋脊式除雾器。吸收塔系统改造后，吸收塔本体阻力为2300Pa。

3 脱硫超低排放改造的具体方案实施

3.1 引风机改造部分

河津发电分公司引风机系统采用“离心式引风机+静叶可调轴流式增压风机”。离心式引风机由成都电力机械厂提供，型号为YC35756，配置电机功率为2800kW。增压风机由成都电力机械厂提供，型号为ANT45e6，电机功率为3000kW。

改造原则：拆除现有引风机和增压风机，引增合一；引增和一后，引风机和增压风机电机功率不能够满足改造需求，需要对全厂引风机电机进行全部更换。

改造说明：本工程原引风机选型时，未按预留脱硝装置+湿式电除尘器考虑。但在设置脱硝装置+湿式电除尘器装置后，烟气系统阻力将增加，因此需对引风机出力进行核算。核算时，为保证风机安全稳定运行，要求风机运行工况点到失速曲线具有足够大的距离。根据《电站锅炉风机选型和使用导则》（DL/T468-2004）规定：轴流式风机需要保持相应的失速裕度，其可用失速安全系数表示为k，针对失速工况点的风量、风压，在进行设计选型过程中，最好是考虑到k>1.3。公式 ，其中p、q为设计工况点的风压和风量；pk、qk为失速工况点的风压和风量。机组经超低排放改造后，系统总阻力增加约3050pa。阴风机电动机TB点功耗为3531.67kW，改造后的引风机电机负荷按照4200kW考虑，风机效率85%。

3.2 湿式电除尘器设计

国内火力发电厂的粉尘超低排放控制技术主要采用湿式电除尘器技术，湿式电除尘器又分为两个主要技术流派，一种为板式卧式不锈钢阳极电除尘器技术，另外一种为管式立式导电玻璃钢阳极管电除尘器技术。

3.2.1 湿式电除尘技术路线的确定

目前国内超低排放粉尘控制技术主要分为两大流派。

脱硫塔+高效除尘除雾器一体化工艺：其工作原理是气体进入管束除尘装置，经过旋流子分离器，气体进行离心运动，大量细小液滴与颗粒在高速运动条件下碰撞机率大幅增加，易于凝聚、聚集成为大颗粒，大颗粒被筒壁的液膜吸收，从而实现从气相的分离；高效除尘除雾装置在达到超低排放要求的同时，具有运行阻力低，造价低，改造简单，工期短，运行费用低等特点，但是由于其无动力，仅靠离心旋转运动去除烟尘和石膏微尘，在低负荷时，烟气流速减少，会使离心力降低，除尘效果变差，因此本工程不推荐采用。

湿式电除尘器：其工作原理为，在湿式静电除尘器的阴极线和阳极线间增加直流高压电。在受到强电场作用下，就会有雪崩式电离的出现，导致少量的阳离子和大量的负离子出现。在烟气之中的尘粒子就能够与这一部分离子出现相互的配装，在面临高压静电场库仑力作用时就会直接被阳极收集，在受到水膜作用后依靠重力自流向下，最终与烟气实现分离；对于极小部分的粒子，由于其黏性，所以也会粘附在阴极线上，通过关机后冲洗的方法将其清除。湿式电除尘器除能够去除细微烟尘和石膏微尘外，还能够除去SO、以及汞化合物，能够保证机组在各种负荷下的烟尘排放浓度＜5mg/Nm3，具有超前的、综合性的环保功能。所以，本次改造推荐采用湿式电除尘器。

湿式电除尘技术又分为金属板式卧式和玻璃钢管式立式两种技术流派，均可控制PM2.5、酸雾、气溶胶、亚微米颗粒物、汞等的排放。在设备选型时，由于板式卧式湿式电除尘器占地面积较大，现场布置困难，所以本次改造方案采用玻璃钢管式立式技术。湿烟气从脱硫塔进入湿式电除器，然后从湿式除尘器底部流出，通过烟道进入烟囱。

3.3 设计原则

总体原则：采用先进、成熟、可靠的技术，造价要经济、合理，运行稳定，便于运行维护。

主要原则：保证技术是先进的、可靠的，能满足长期稳定运行需要；本系统考虑烟气颗粒物的适当变化，结合最大负荷烟气参数进行设计；材料选择上保证适应实际运行条件的需要，考虑适当的腐蚀余量；设备提供合适数量的检修口、取样口、人孔门，尽量设置在平台附近；设备和管路将充分考虑系统功能的实现和运行工作的方便。

机械部分设计原则：湿式电除尘装置能适应锅炉各负荷工况；对于整个系统和对应的装置都应该满足工况下的系统运行要求，并需正常的启动其装置与设备，在FGD控制室中实现正常监控和事故处理；针对电源故障，对于可能带来无法挽回损失的，还需做好负荷电源的连接；当装置处于停运阶段，在不需过多或非常规准备与操作的前提下，满足其实际的排水与冲洗处理；针对所使用的管道设备，如补偿器、烟道等，在设计中就需考虑到在故障出现后会产生的机械应力及温度热应力；所有管道与设备，包含了烟道的设计，都需要对压力、流量、温度等进行合理分析，并了解事故出现之后的安全裕量；在实际设计环节，其材料也应考虑到运行的条件；针对FRP管道和塑料管，还需做好机械损伤的防范；在进行设备的冲洗与清扫中，需直接将废水收集到FGD的排水坑中去，之后直接在吸收塔之中重复加以利用；针对所有设备、管道的布置，都需考虑到运作的方便性，能够明确系统功能的实现。