李遠(yuǎn)源

（華能汕頭電廠，廣東 汕頭 515071）

1 概 述

目前，對污染物的排放控制已日趨嚴(yán)格，將對火電企業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。根據(jù)最新頒布的排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)初步估算，在2010年以前建成的脫硫裝置中，有將近90%需進行增容提效改造［1］?，F(xiàn)以華能汕頭電廠2×300MW燃煤發(fā)電機組的脫硫增容改造為例，就技術(shù)改造方案、設(shè)備選型、舊設(shè)備的利用等進行論述。

華能汕頭電廠一期2×300MW亞臨界機組，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1000t／h；華能汕頭電廠一期脫硫島采用EPC總包方式建設(shè)，采用國外能源公司（AEE）的濕式石灰石 石膏法煙氣脫硫技術(shù)，一爐一塔配置。于2006年6月陸續(xù)完成性能考核工作。該脫硫工程設(shè)計煤質(zhì)的含硫量為0.63%，脫硫裝置入口的SO2濃度1322mg／m3，脫硫效率為90%。

2 增容提效改造的必要性

該電廠地處市區(qū)，以90%的脫硫效率難以降低硫的排放總量。近年來，因為燃煤品種的變化，煤質(zhì)含硫量的波動較大。原脫硫裝置設(shè)計入口含硫量為1322mg／m3，當(dāng)煤質(zhì)含硫量超過1700mg／m3時，為了確保排放煙氣的含硫量在200mg／m3以下，只能降低機組的負(fù)荷。為此，有必要對現(xiàn)有的一期脫硫系統(tǒng)進行技術(shù)改造。

3 技術(shù)方案的選擇

3.1 原脫硫系統(tǒng)的設(shè)備配置

改造前，采用石灰石 石膏的濕法煙氣脫硫工藝，一爐一塔配置。在設(shè)計煤種工況下，可在最大和最小污染物濃度之間的任何值下運行，燃用設(shè)計煤種BMCR工況，F(xiàn)GD入口SO2濃度1322mg／Nm3（干基，6%O2）時，脫硫效率不低于90%。脫硫裝置裝置可用率不小于90%。脫硫系統(tǒng)設(shè)置煙氣旁路，并設(shè)GGH設(shè)備。脫硫系統(tǒng)中引風(fēng)機和增壓風(fēng)機被分開設(shè)置。采用石灰石塊（小于20mm）作為脫硫劑，設(shè)置有石灰石濕式磨機系統(tǒng)，成品漿液細(xì)度為32μm（325目，90%通過率）。脫硫副產(chǎn)品為石膏，利用真空皮帶脫水機進行脫水后，直接落入石膏庫。原脫硫系統(tǒng)中的主要設(shè)備，見表1所示。

表1 原脫硫系統(tǒng)中的主要設(shè)備

4 改造方案的確定

該電廠一期脫硫裝置改造方案中，仍采用石灰石 石膏濕法脫硫工藝，在BMCR工況下，以燃煤基硫份為Sar＝0.7%進行設(shè)計，性能驗收按照Sar＝0.87%，對應(yīng)FGD裝置入口的二氧化硫濃度為2000mg／m3（標(biāo)態(tài)、干基，6%O2）。要求出口排放濃度（煙囪入口排放濃度）小于80mg／m3（標(biāo)態(tài)、干基，6%O2），脫硫效率不低于96%。年投運時間不低于6000h，年可用率不低于98%。改造方案中暫不改變增壓風(fēng)機，也不涉及GGH設(shè)備。FGD裝置運行壽命為20年。本次一期脫硫系統(tǒng)改造不進行制漿系統(tǒng)擴容，不含制漿、脫水等公用系統(tǒng)的改造。為利用原有設(shè)備，均按其設(shè)備參數(shù)進行設(shè)計。對原裝置的維修及更換等不在此次改造范圍內(nèi)。

需改造的設(shè)備系統(tǒng)：

（1）吸收塔系統(tǒng)：增加吸收塔托盤；噴淋層改造為交叉噴淋層；

（2）塔外漿池系統(tǒng)；

（3）氧化空氣系統(tǒng)；

（4）石膏一級脫水系統(tǒng)。

4.1 吸收塔系統(tǒng)

（1）吸收塔內(nèi)增加合金托盤；即在吸收塔內(nèi)，塔入口煙道與底層噴淋層之間，設(shè)置一層吸收塔托盤；可起到均勻煙氣分布和預(yù)洗作用，以脫除煙氣中30%～40%的二氧化硫；降低煙氣中的二氧化硫濃度。在2003年，某國外公司專門研究了雙托盤、單托盤、無托盤噴淋塔的液氣比對脫硫效率的影響［2］，并進行了大量的試驗，其試驗結(jié)果，如圖1所示。

圖1 雙托盤、單托盤和無托盤噴淋塔液氣比與脫硫效率的關(guān)系

從圖1可知，在相同的脫硫效率下，托盤需要的液氣比最小，無托盤噴淋塔的液氣比最大。

（2）改造頂層噴淋層

利用原漿液循環(huán)泵，同時，為每臺機組新增1臺同流量的循環(huán)泵，將最頂層的噴淋層改為交叉噴淋層；交叉噴管的布置方式是一項專利技術(shù)，可在不改變吸收塔高度的前提下，增加液氣比，加大噴淋密度，從而提高脫硫效率［3］。原頂層噴嘴全部更換為空心錐噴嘴。改造前、后的噴淋覆蓋范圍，見圖2、圖3所示。

改造后的優(yōu)點：噴淋層上部布置有兩級除霧器。煙氣通過吸收塔托盤后，被均勻分布到整個吸收塔截面。吸收塔加裝托盤后，使主噴淋區(qū)的煙氣分布均勻，而且煙氣和石灰石／石膏漿液通過托盤上的液膜區(qū)域，經(jīng)充分接觸可最大效率地去除煙氣中的SO2，這樣就提高了吸收塔的脫硫效率。該吸收塔的特點是液氣比比較低，從而降低了循環(huán)漿液泵的電耗。吸收塔的內(nèi)表面及托盤無結(jié)垢、堵塞問題。通過FGD系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗，采用計算機模擬設(shè)計，確定了吸收塔內(nèi)噴淋層及噴嘴的布置方案，確定了托盤的位置和開孔率、除霧器和煙氣進出口的位置，根據(jù)液滴的有效噴射軌跡及滯留時間，確定噴淋組件之間的距離；同時優(yōu)化了pH值、液氣比、鈣硫比、氧化空氣量、漿液濃度、煙氣流速等性能參數(shù)，從而保證FGD系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地運行。

4.2 塔外漿池系統(tǒng)

在此系統(tǒng)中，需新增1個直徑8.8m的塔外漿液箱，并設(shè)置3臺側(cè)進式攪拌器，增設(shè)氧化空氣管道，增加1臺漿液循環(huán)泵及配套管道（循環(huán)泵按照單元制設(shè)置，每臺循環(huán)泵對應(yīng)一層噴嘴，循環(huán)泵及進口閥門由FGD DCS系統(tǒng)實現(xiàn)順序控制），為了將漿液泵入原塔，還應(yīng)增加塔外漿池與原塔的排氣聯(lián)通管。

4.3 氧化空氣系統(tǒng)

2臺機組需新增2臺同流量的氧化風(fēng)機，每臺塔外漿液箱配備1臺氧化風(fēng)機，向塔外漿池提供氧化空氣。氧化風(fēng)機應(yīng)能提供足夠的氧化空氣，合理布置氧化噴槍的位置，使塔外漿池內(nèi)的亞硫酸鈣充分轉(zhuǎn)化成硫酸鈣。氧化空氣應(yīng)無油。氧化風(fēng)機運行在效率曲線的最高點上。風(fēng)機有幾乎平坦的效率特性曲線，以保證運行時風(fēng)機在各種負(fù)荷下都有最佳的效率［4］。風(fēng)機設(shè)在離設(shè)備外殼1m外。噪聲應(yīng)在85dB（A）以下。應(yīng)對吸收塔外部的氧化風(fēng)管進行保溫處理。氧化風(fēng)機及其附屬設(shè)備由FGD DCS實現(xiàn)順序控制。

4.4 石膏一級脫水系統(tǒng)

更換2臺石膏旋流站，提高石膏脫水處理能力［5］。根據(jù)需要對工藝系統(tǒng)中的其他部分，進行局部調(diào)整，如沖洗水及壓縮空氣的就近接入，石灰石漿液管道的原位更換等。

4.5 控制系統(tǒng)

改造方案中，不改變原脫硫DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，按“每臺機組增加1臺DCS擴展柜”進行設(shè)計，新增加的DCS擴展柜接入原DCS系統(tǒng)。操作員站、工程師站及歷史站等均為原有設(shè)備。原脫硫控制系統(tǒng)的一期DCS系統(tǒng)，共有4個DPU，1號和2號DPU均帶有3個擴展柜，為均勻分配DPU的負(fù)荷并與原系統(tǒng)保持一致，在3號DPU增加2個擴展柜，1號、2號塔各用1個擴展柜。新增的漿液循環(huán)泵和氧化風(fēng)機的控制，將參照原系統(tǒng)邏輯實現(xiàn)順序控制，并根據(jù)運行和現(xiàn)場要求，修改部分DCS邏輯，整合塔外漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機與原有設(shè)備的控制，實現(xiàn)必要的聯(lián)鎖和自動控制。

改造方案中，新增2臺DCS擴展柜，更換了石灰石漿液供漿電磁流量計，增加了塔外漿液箱系統(tǒng)儀表，增加氧化風(fēng)機系統(tǒng)儀表，原電源系統(tǒng)柜內(nèi)增加供電控制開關(guān)。

4.6 電氣系統(tǒng)

脫硫島電氣系統(tǒng)改造后，原脫硫島主接線系統(tǒng)的接線方式不變，脫硫島仍保持原有的1號機6kV脫硫段及2號機6kV脫硫段，兩段之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。改造后，1號機6kV脫硫段增加1臺漿液循環(huán)泵饋線柜，2號機6kV脫硫段增加1臺漿液循環(huán)泵饋線柜及1臺備用饋線柜，共新增3面F C開關(guān)柜，安裝在原6kV段預(yù)留備用端。改造后的6kV負(fù)荷總?cè)萘繛?0819kVA。

新增低壓負(fù)荷由原1號機400VPC脫硫段和2號機400VPC脫硫段供電，新增低壓負(fù)荷容量約為220kVA，2臺爐的低壓負(fù)荷總?cè)萘繛?933 kVA，由新增PC柜供電。1號機400VPC脫硫段增加1臺PC饋線柜，2號機400VPC脫硫段增加2臺PC饋線柜。

5 改造方案中的主要設(shè)備

改造方案中采用的主要設(shè)備及參數(shù)對比，見表1、表2所示。

表1 改造方案中的主要設(shè)備

表2 主要數(shù)據(jù)對比

6 結(jié) 語

在改造方案中充分考慮了已有的條件，利用了已施工完成的設(shè)備基礎(chǔ)，僅對局部結(jié)構(gòu)進行加固；盡量將新增設(shè)備布置在原有建筑物內(nèi)，最大程度地利用了原有占地面積；在設(shè)備選型時，盡量選用已有設(shè)備的相同型號，便于后續(xù)的設(shè)備檢修和維護工作；最大化地利用現(xiàn)有設(shè)備，降低改造成本。

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