王 永

（中環(huán)（中國(guó)）工程有限公司，江蘇 南京 210008）

某電廠2×300MW機(jī)組配套兩爐一塔的脫硫裝置（帶GGH，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝）于2005年8月投入運(yùn)行，脫硫裝置的設(shè)計(jì)煤質(zhì)含硫量為0.7%，校核煤種含硫量為1.1%，脫硫效率為95%。隨著國(guó)家和地方環(huán)保要求的不斷提高，煤質(zhì)條件的不斷變化，電廠按照江蘇省政府關(guān)于加強(qiáng)污染減排工作意見的要求對(duì)原有兩爐一塔脫硫裝置按一爐一塔方式進(jìn)行改造，并同時(shí)取消旁路煙道，改造后脫硫裝置的設(shè)計(jì)煤質(zhì)含硫量為1.0%，校核煤種含硫量為1.1%，脫硫設(shè)計(jì)效率為97%。為適應(yīng)濕煙氣的運(yùn)行工況，在原混凝土煙囪內(nèi)部增設(shè)鈦鋼板內(nèi)筒煙囪。

1 脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)及配置

脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)（單臺(tái)爐）Tab.1 Main technological parameters of desulfurization system

2 整體布置圖方案介紹

原有吸收塔、GGH及制漿系統(tǒng)設(shè)備布置在緊鄰鍋爐引風(fēng)機(jī)后部煙道及煙囪的外側(cè)區(qū)域，兩臺(tái)爐增壓風(fēng)機(jī)及進(jìn)出口煙道布置在煙囪與吸收塔和GGH之間的區(qū)域，進(jìn)口煙道在GGH前進(jìn)行匯合經(jīng)GGH進(jìn)入吸收塔，出口煙道在吸收塔出口煙道后進(jìn)行分支分別接入煙囪兩側(cè)的水平煙道。

脫硫改造采用兩臺(tái)爐分別新建吸收塔方案，新增吸收塔布置在單側(cè)鍋爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)之間位置，漿液循環(huán)泵布置在原水平煙道下部。一臺(tái)爐的氧化風(fēng)機(jī)及電控樓布置在原有脫硫綜合樓內(nèi)，另一臺(tái)爐的氧化風(fēng)機(jī)即電控設(shè)備布置在新增的綜合樓內(nèi)，新增綜合樓布置在相應(yīng)機(jī)組水平煙道的端部側(cè)面。脫硫系統(tǒng)主設(shè)備布置圖見圖1單臺(tái)爐脫硫設(shè)備布置圖。

圖1 單臺(tái)爐脫硫設(shè)備布置圖Fig.1 Plan of single desulfurization device

本工程脫硫系統(tǒng)改造主要對(duì)石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2吸收塔系統(tǒng)、漿液排空系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)進(jìn)行改造，原石膏脫水系統(tǒng)處理能力滿足改造后的要求，不進(jìn)行改造。

2.1 石灰石漿液制備系統(tǒng)

原有石灰石制漿系統(tǒng)設(shè)置一座石灰石粉倉(cāng)（有效容積660m3）、一個(gè)石灰石漿液池（有效容積105m3）和兩臺(tái)石灰石漿液泵（流量 44m3·h-1），兩臺(tái)石灰石漿液泵一運(yùn)一備，提供兩爐一塔的吸收塔所需的石灰石吸收劑。

原有石灰石粉倉(cāng)和石灰石漿液池容積能夠滿足改造后系統(tǒng)的需要，石灰石粉倉(cāng)和石灰石漿液池利舊使用。為保證改造后供漿系統(tǒng)的可靠性，每塔設(shè)置兩臺(tái)石灰石供漿泵，一運(yùn)一備，兩塔共配置四臺(tái)石灰石供漿泵（流量20m3·h）；同時(shí)，為了避免漿液調(diào)節(jié)閥易磨損故障和降低運(yùn)行電耗，石灰石漿液泵采用變頻調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)供漿量的調(diào)節(jié)。

2.2 煙氣系統(tǒng)

本次脫硫改造工程取消脫硫旁路煙道、增壓風(fēng)機(jī)和GGH，拆除原有脫硫增壓風(fēng)機(jī)、煙道擋板門、原煙道、凈煙道和相應(yīng)不利舊的支架。

對(duì)原有鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，脫硫系統(tǒng)阻力、加裝SCR脫硝裝置阻力及后續(xù)電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器增加的阻力由改造后的鍋爐引風(fēng)機(jī)克服，引風(fēng)機(jī)由原有的軸流風(fēng)機(jī)改造為雙吸離心風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)采用變頻控制，改造后引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2 改造后引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.2 Designed parameter of reformed induced draft fan

兩臺(tái)爐的引風(fēng)機(jī)、煙道采用關(guān)于煙囪對(duì)稱的布置方式。由于改造后引風(fēng)機(jī)的型式改變，因此，需要對(duì)原除塵器出口煙道及引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙道進(jìn)行較大地改造，在利舊改造原有除塵器出口煙道支架、引風(fēng)機(jī)檢修支架的前提下，對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙道進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，將引風(fēng)機(jī)出口煙道與吸收塔入口進(jìn)行對(duì)接，同時(shí)保證吸收塔入口煙道盡量長(zhǎng)，以便在吸收塔入口煙道設(shè)置事故噴淋系統(tǒng)。

吸收塔出口凈煙道沿與水平煙道軸向成40°的方向偏斜，至原水平煙道上方時(shí)通過(guò)豎直煙道與原水平煙道連通，連通點(diǎn)至煙囪段的水平煙道利舊使用，并對(duì)脫硫凈煙道進(jìn)行玻璃鱗片防腐處理。如此設(shè)計(jì)既縮短了煙道長(zhǎng)度，降低了凈煙道阻力，節(jié)省了初投資和運(yùn)行成本，又為吸收塔漿液循環(huán)泵預(yù)留了布置空間。

為了保證無(wú)旁路脫硫系統(tǒng)設(shè)備的安全性，在吸收塔入口設(shè)置了事故噴淋系統(tǒng)。事故噴淋系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)冷卻噴嘴，噴嘴在煙道截面內(nèi)采取網(wǎng)格式布置，噴嘴由高位水箱和除霧器沖洗水泵（配保安電源）兩路供水，高位水箱設(shè)置除霧器沖洗水和消防水兩路補(bǔ)水以保證水源的可靠性。在除霧器沖洗水泵供電正常的情況下，噴嘴由除霧器沖洗水泵進(jìn)行供水噴淋，在除霧器沖洗水泵供電故障的情況下，噴嘴由高位水箱（高差約10m）進(jìn)行供水噴淋，待除霧器沖洗水泵由保安電源供電啟動(dòng)后再由水泵供水噴淋。

2.3 SO2吸收塔系統(tǒng)

本次改造工程采用一爐一塔工藝。兩臺(tái)爐均新建吸收塔，每臺(tái)爐的吸收塔布置在相應(yīng)鍋爐原兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)之間，吸收塔采用噴淋空塔，漿池直徑12.4m，吸收塔區(qū)直徑11.9m，總高約37.5m，底部漿池與塔體為一體結(jié)構(gòu)；吸收塔內(nèi)表面采用玻璃鱗片防腐，吸收塔入口干濕界面煙道采用C276合金防腐。每塔設(shè)置4臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器以防止塔內(nèi)石膏漿液的沉淀、結(jié)垢或堵塞。

每塔配置3臺(tái)6700m3·h-1的漿液循環(huán)泵，每臺(tái)泵對(duì)應(yīng)一層噴淋層，噴淋層噴嘴采用SiC材質(zhì)的空心錐切線型噴嘴，其自由暢通直徑大，不易堵塞，具有自清洗功能，應(yīng)用最為普遍[6]，克服了螺旋型實(shí)心錐噴嘴易碎、易堵塞、液滴均勻性相對(duì)較差的缺點(diǎn)。

吸收塔漿液循環(huán)泵布置在原有水平煙道下方，原有水平煙道支架和增壓風(fēng)機(jī)支架利舊改造為漿液循環(huán)泵的檢修支架。

為了適應(yīng)新塔對(duì)氧化空氣風(fēng)量和壓頭的需求和保證設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，每塔設(shè)置兩臺(tái)全新氧化風(fēng)機(jī)，一運(yùn)一備，氧化風(fēng)機(jī)的流量為5400m3·h-1（標(biāo)準(zhǔn)），壓頭為 100kPa。

為了防止無(wú)旁路脫硫系統(tǒng)除霧器堵塞及“石膏雨”現(xiàn)象引起機(jī)組停機(jī)，吸收塔除霧器選用除霧效率高、流速適應(yīng)性寬的屋脊式除霧器，吸收塔出口煙氣的含水率≤75mg·m-3（標(biāo)準(zhǔn)），兩級(jí)除霧器設(shè)置四層沖洗水，除霧器底部與最高層噴淋層中心線的距離保持2m。吸收塔的液位控制也是通過(guò)調(diào)節(jié)除霧器的沖洗頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.4 排空系統(tǒng)

原有脫硫系統(tǒng)未設(shè)置事故漿液罐，本期設(shè)計(jì)將原吸收塔利舊改造為事故漿液罐，原石膏排出泵利舊改造為事故漿液泵。

2.5 工藝水系統(tǒng)

本次改造取消GGH，脫硫系統(tǒng)水耗增加，原有水箱容積不能滿足系統(tǒng)改造后的需求，工藝水箱增容采用在原有工藝水箱附近新增一個(gè)工藝水箱與其連通的方案，4臺(tái)新增除霧器沖洗水泵（流量128m3·h-1）與原有工藝水箱連接，3臺(tái)新增工藝水泵（流量80m3·h-1）與新增工藝水箱連接。

2.6 石膏脫水系統(tǒng)

本次改造工程的煤質(zhì)變化不大，原有脫水系統(tǒng)的處理完全能夠滿足系統(tǒng)改造后處理要求，因此，石膏脫水系統(tǒng)完全利舊，不進(jìn)行改造。

3 設(shè)計(jì)創(chuàng)新和難點(diǎn)

本次改造工程屬于已有脫硫裝置改造，具有場(chǎng)地狹小，平面布置困難，施工難度大等特點(diǎn)，設(shè)備布置充分考慮流程合理、施工方便、便于運(yùn)行維護(hù)、造價(jià)經(jīng)濟(jì)等諸多因素，設(shè)計(jì)接口充分考慮改造期間原有脫硫裝置繼續(xù)運(yùn)行的因素，保證機(jī)組停機(jī)時(shí)間最短。

（1）脫硫吸收塔布置在相應(yīng)鍋爐原兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)之間，將原有兩臺(tái)軸流式引風(fēng)機(jī)改造為雙吸離心風(fēng)機(jī)，改造后采用變頻控制，引風(fēng)機(jī)的檢修支架利舊改造，并同時(shí)支撐引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙道。為了減少停機(jī)時(shí)間，在鍋爐運(yùn)行期間進(jìn)行吸收塔基礎(chǔ)、引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及吸收塔施工，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮此特殊要求，對(duì)原有引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行不停機(jī)支筋、擴(kuò)大部分基礎(chǔ)施工等改造，在不影響原有引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的情況下，進(jìn)行吸收塔基礎(chǔ)開挖、配筋、混凝土澆灌、吸收塔本體吊裝等工作。

（2）基于場(chǎng)地有限和利舊水平煙道支架的原因，漿液循環(huán)泵布置在有水平煙道支架下方，漿液循環(huán)泵與吸收塔的距離較近，傳統(tǒng)漿液循環(huán)管的布置方式無(wú)法實(shí)施，本次改造采用如圖2循環(huán)管道布置圖所示的布置方式，既節(jié)省了循環(huán)泵布置的占地面積，縮短了漿液循環(huán)管道的長(zhǎng)度，又節(jié)約了建設(shè)初投資和運(yùn)行成本。漿液循環(huán)泵布置在原水平煙道下部，漿液循環(huán)泵基礎(chǔ)和水平煙道支架基礎(chǔ)范圍重疊，設(shè)計(jì)時(shí)采用合理的方式避免了漿液循環(huán)泵動(dòng)荷載對(duì)水平煙道支架的影響。

圖2 循環(huán)管道布置圖Fig.2 Plan of circulating pipe

（3）工藝水系統(tǒng)的改造為兩臺(tái)機(jī)組雙停兩天期間內(nèi)進(jìn)行接口改造，其余改造工作均在機(jī)組運(yùn)行期間進(jìn)行。新增工藝水泵、新增除霧器沖洗水泵與原有工藝水系統(tǒng)管道、改造后兩臺(tái)機(jī)組各自工藝水系統(tǒng)管道的接口對(duì)接和原有工藝水箱和新增工藝水箱之間的接口對(duì)接均需滿足機(jī)組的停機(jī)計(jì)劃，保證機(jī)組停機(jī)時(shí)間最短。

本工程兩爐一塔改一爐一塔的脫硫改造工程，既保證了脫硫裝置的順利施工和投產(chǎn)，又保證了機(jī)組的最短停機(jī)時(shí)間，提高了電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為電廠的可持續(xù)發(fā)展提供了廣闊的空間，為國(guó)內(nèi)同類脫硫改造工程提供了較好的示范作用。

［1］王勇,王志東,裴峻淵.大型火電機(jī)組脫硫增容技術(shù)改造方案的優(yōu)化［J］.華電技術(shù),2011,33（2）.

［2］張雷.石灰石－石膏濕法煙氣脫硫增容改造主要方案與應(yīng)用實(shí)例［J］.科技信息,2011,（23）.

［3］周愛(ài)軍.燃煤電廠吸收塔的擴(kuò)容改造和改造后性能分析［J］.安徽電力,2011,28（增刊）.

［4］彭斌，等.應(yīng)對(duì)燃煤含硫率變化的脫硫工藝設(shè)計(jì)［J］.華電技術(shù),2009,31（3）.

［5］劉紅蕾,李廣華,王智奇.脫硫系統(tǒng)改造方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.山東電力技術(shù),2011,（5）.