魏計(jì)芳

（山東里彥發(fā)電有限公司，山東　濟(jì)寧　273517）

DW噴淋塔濕法脫硫技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用

魏計(jì)芳

（山東里彥發(fā)電有限公司，山東濟(jì)寧273517）

DW噴淋塔（即雙向接觸流動(dòng)洗滌液柱式噴淋塔）脫硫技術(shù)在135MW機(jī)組得到成功應(yīng)用，具有脫硫效率高、運(yùn)行維護(hù)成本低、除塵效果好的特點(diǎn)。通過(guò)工程實(shí)施過(guò)程中的再優(yōu)化，達(dá)到了較好效果，優(yōu)化項(xiàng)目適合所有的鍋爐脫硫改造及新上燃煤燃?xì)鈾C(jī)組脫硫設(shè)施。

DW噴淋塔；脫硫；除塵

0　引言

DB 37/664—2013《山東省火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：2013年9月1號(hào)起將煙塵排放限值降低至30 mg/m3，二氧化硫排放限值由400 mg/m3降低至200 mg/m3；2017年1月1號(hào)起，二氧化硫排放限值由200 mg/m3降低至100 mg/m3，煙塵排放限值由30 mg/m3降低至20 mg/m3。對(duì)于國(guó)土開(kāi)發(fā)密度較高、環(huán)境承載能力開(kāi)始減弱、或大氣環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱、容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問(wèn)題而需要嚴(yán)格控制大氣污染物排放的重點(diǎn)地區(qū)，執(zhí)行大氣污染特別排放限值，二氧化硫排放限值排放限值由100 mg/m3降低至50 mg/m3，煙塵排放限值由30 mg/m3降低至20 mg/m3［1］。

脫硫技改工程初始設(shè)計(jì)SO2排放濃度≤100 mg/m3（干基，6%O2）。通過(guò)考察論證，選擇了DW噴淋塔石灰石-石膏濕法脫硫工藝技術(shù)，其中核心設(shè)備吸收塔采用新型的DW噴淋塔。該工藝的化學(xué)反應(yīng)原理與一般的噴淋塔采用的石灰石-石膏濕法脫硫工藝相似，但吸收塔整體結(jié)構(gòu)和煙氣與漿液接觸形式有很大不同，這種差異決定了該技術(shù)具有高脫硫效率、運(yùn)行成本低、除塵效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)。

工程安裝階段從環(huán)保部門了解到山東省將執(zhí)行更嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，條文正在起草中，即山東省發(fā)改委和環(huán)保廳聯(lián)合下發(fā)的 ［魯發(fā)改能交（2014）1147號(hào)］文，要求到2020年現(xiàn)役10萬(wàn)kW以上及自備燃煤發(fā)電機(jī)組要達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，即SO2排放限值35 mg/m3、煙塵排放限5 mg/m3。為確保項(xiàng)目投產(chǎn)后達(dá)到最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)要求，建設(shè)單位聯(lián)合設(shè)計(jì)單位和施工單位共同協(xié)商進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化。

1　DW噴淋塔濕法脫硫系統(tǒng)原理

DW液柱式噴淋塔工作原理如圖1所示。煙氣由脫硫塔中下部進(jìn)入吸收塔，先經(jīng)過(guò)脫硫塔內(nèi)噴淋層，在上升過(guò)程中與霧狀漿液逆流接觸，脫硫漿液在噴淋層自下向上噴出，將煙氣卷入液柱，液柱的形式使向下回落的液滴與向上噴射的液柱相互碰撞，有效地增加氣-液接觸面，使氣、液充分接觸，同時(shí)煙氣還與下落的霧狀漿液碰撞接觸洗滌，穿過(guò)吸收區(qū)的煙氣經(jīng)過(guò)布置在吸收塔上部的除霧器除去水滴后排向大氣。底部漿液池不斷沖入氧化空氣對(duì)漿液進(jìn)行氧化。

圖1　DW液柱式噴淋塔結(jié)構(gòu)示意

漿液循環(huán)泵進(jìn)口管道安裝在脫硫塔底部漿液池低位側(cè)面，并設(shè)置濾網(wǎng)，漿液經(jīng)循環(huán)泵加壓，通過(guò)出口管道輸送到噴淋層的各分配管和噴嘴，如圖2所示。漿液以液柱的型式向上噴出，液柱上升到達(dá)頂部后分散成細(xì)小的液滴，細(xì)小下落的液滴又與上升的液滴的碰撞，更新傳質(zhì)表面，形成高密集液滴層，提高煙氣與吸收液的混合，使氣-液高效接觸，加速SO2吸收反應(yīng)。液滴下降過(guò)程中互相碰撞，表面不斷更新，保持吸收能力，與上升的煙氣進(jìn)行吸收反應(yīng)，最后漿液攜帶大部分灰顆粒、反應(yīng)生成物等落入脫硫塔底部漿液池。這就是DW塔的獨(dú)特雙倍接觸吸收反應(yīng)過(guò)程。

圖2　分配管和噴嘴安裝實(shí)圖

2　工程優(yōu)化改進(jìn)和實(shí)施

脫硫系統(tǒng)需布置在鍋爐尾部，而該項(xiàng)目煙囪向后10 m即為監(jiān)管軍事警戒區(qū)，寬度20 m，建設(shè)場(chǎng)地極其狹窄。由于機(jī)組投產(chǎn)較早，配備的靜電除塵器是雙室三電場(chǎng)靜電除塵器，加上運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，除塵效果不佳，機(jī)組除塵指標(biāo)難以達(dá)到環(huán)保要求。為實(shí)現(xiàn)脫硫裝置脫硫高效率、運(yùn)行成本低廉，同時(shí)兼顧降低除塵排放、廢水排放，充分發(fā)揮DW噴淋塔的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)

為確保項(xiàng)目投產(chǎn)后達(dá)到最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位、施工單位協(xié)商，將工程設(shè)計(jì)機(jī)組最大負(fù)荷SO2排放濃度改為≤50 mg/m3（干基，6%O2），主要涉及優(yōu)化改造項(xiàng)目包括：核實(shí)循環(huán)泵設(shè)計(jì)出力有15%余量，再利用其中10%的余量，預(yù)留余量改為5%；將設(shè)計(jì)漿液濃度提為35%，排漿泵等個(gè)別泵更換為為較大壓頭和出力的泵，該部分投資基本無(wú)變化，與承包單位協(xié)商由承包單位自行處理；重新核實(shí)各攪拌器和氧化風(fēng)機(jī)能否滿足，安裝過(guò)程中進(jìn)行了調(diào)整。

工程投產(chǎn)后SO2排放指標(biāo)能穩(wěn)定在20～30 mg/m3連續(xù)運(yùn)行，脫硫效率能達(dá)到99%左右，順利通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。

2.2設(shè)備合理選型

選用大口徑直通式噴嘴，噴嘴通徑達(dá)40 mm，可以在高濃度漿液情況下穩(wěn)定運(yùn)行。DW噴淋塔運(yùn)行漿液濃度達(dá)30～35%，這就使DW噴淋塔的漿液循環(huán)停留時(shí)間更短，氧化反應(yīng)池容積更小，液位更低，相應(yīng)的氧化風(fēng)機(jī)的電耗更省。

DW噴淋塔合理簡(jiǎn)潔的噴漿管道和噴嘴布置避免了傳統(tǒng)噴淋塔多層復(fù)雜的噴淋層布置，大大降低了吸收塔的總體高度。噴嘴低位布置和采用大口徑中空軸流噴嘴，不需背壓，使循環(huán)泵的揚(yáng)程大大降低。

通過(guò)調(diào)整循環(huán)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)實(shí)現(xiàn)部分負(fù)荷運(yùn)行，90%以下負(fù)荷段2臺(tái)循環(huán)泵（共配置3臺(tái)）運(yùn)行即可滿足脫硫要求，塔內(nèi)煙氣阻力也會(huì)一起下降，有效降低了系統(tǒng)整體運(yùn)行電耗。

通過(guò)近一年來(lái)的實(shí)際運(yùn)行，電耗占廠用電的0.6～1.0%；運(yùn)行成本在0.003～0.01元/kWh，真正實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行維護(hù)成本低的效果。

2.3優(yōu)化除霧沖洗系統(tǒng)

設(shè)計(jì)優(yōu)化除霧片間距，選用優(yōu)質(zhì)高效除霧器，安裝過(guò)程中又試驗(yàn)優(yōu)化噴嘴和除霧器的間距、噴嘴方向，確保沖洗效果。

運(yùn)行中適當(dāng)增大除霧器沖洗水量、縮短沖洗周期，一般除霧沖洗水壓控制在2.5×105Pa左右，沖洗周期在2 h以內(nèi)，增大了煙氣的洗滌效果，正常運(yùn)行時(shí)僅通過(guò)除霧器噴水作為脫硫系統(tǒng)補(bǔ)充水即可滿足脫硫系統(tǒng)用水，確保了補(bǔ)充水作為煙氣洗滌水的最大作用［2］。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，脫硫塔入口煙塵濃度≤100 mg/m3時(shí)脫硫塔出口煙塵濃度≤30 mg/m3，確保了煙塵環(huán)保指標(biāo)的達(dá)標(biāo)排放。

2.4優(yōu)化脫硫塔結(jié)構(gòu)和布置方式

因該項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地狹小，塔體長(zhǎng)度占用到最大10 m，選用了方形單塔，然后根據(jù)參數(shù)需要確定寬度框架12 m，整套單爐單塔布置。脫硫塔底部作為漿液池，循環(huán)泵布置在脫硫塔側(cè)面，與塔體之間僅靠濾網(wǎng)裝置連接，盡量減少連接管道尺寸，泵出口管道向泵上方布置，最大限度地節(jié)約了空間。

采用大口徑直通式噴嘴，可以在高濃度漿液情況下穩(wěn)定運(yùn)行。DW噴淋塔最初設(shè)計(jì)漿液濃度為30%，后改為濃度為35%［3］，這就使DW噴淋塔的漿液循環(huán)停留時(shí)間更短，氧化反應(yīng)池即漿液池容積更小，相應(yīng)的氧化風(fēng)機(jī)的電耗更省。以上改進(jìn)不僅克服了爐后脫硫場(chǎng)地極其狹小的困難，而且使改造工程量大大降低，使日常設(shè)備維修工作量大大減小。

2.5脫硫廢水的綜合利用和治理

在廢液輸送泵出口增設(shè)三通，一路用DN50的管道引向鍋爐排渣系統(tǒng)。因鍋爐排渣系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，不會(huì)造成其它系統(tǒng)環(huán)境污染。

脫硫系統(tǒng)中的重金屬或酸性物質(zhì)與堿性的渣水反應(yīng)，生成固體物并去除，從而達(dá)到以廢治廢的目的［4］。因脫硫廢水的流量較小，摻入水力除灰系統(tǒng)后對(duì)其影響很小，因此該方案基本不需要對(duì)水力除灰系統(tǒng)進(jìn)行任何改造，也不需要額外增加水處理設(shè)備，具有投資省、運(yùn)行方便的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)投入運(yùn)行后長(zhǎng)時(shí)間檢驗(yàn)，效果較好。

3　改造后的效果

脫硫改造工程投產(chǎn)后，經(jīng)過(guò)168 h試運(yùn)，又進(jìn)行了兩個(gè)試驗(yàn)階段：1）將入爐煤含硫量提高到2.0%時(shí)（設(shè)計(jì)值為1.0%），驗(yàn)證仍能滿足國(guó)家環(huán)保部門的排放SO2＜100 mg/m3的要求；2）入爐煤按設(shè)計(jì)含硫量值1.0%時(shí)，通過(guò)調(diào)整脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)SO2排放穩(wěn)定在20～30 mg/m3驗(yàn)證系統(tǒng)能滿足燃?xì)鈾C(jī)組SO2排放標(biāo)準(zhǔn)。

135 MW機(jī)組DW液柱式噴淋塔與常規(guī)噴淋塔（噴霧塔）主要數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。

項(xiàng)目　噴霧塔單位DW液柱式噴淋塔脫硫效率　≥98% ≥99除塵效率　≥30% ≥75脫硫系統(tǒng)總壓降　Pa　1 000　1 200耗電量　0.8%～1.0%廠用電量　1.0%～1.5%廠用電量脫硫廢水排放量t/h　≤1.5　≥3噴嘴布置方式　單層噴嘴低位布置　多層噴嘴高位布置噴嘴型式　大口徑噴嘴向上射流　小口徑噴嘴向下噴射漿液濃度　15～20 % 30

4　結(jié)語(yǔ)

近一年來(lái)的運(yùn)行結(jié)果表明，DW液柱式噴淋塔石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)脫硫效率高達(dá)99%，系統(tǒng)能保證機(jī)組SO2排放濃度控制在20～30 mg/m3。135 MW燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到了國(guó)家燃?xì)鈾C(jī)組環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)脫硫系統(tǒng)除塵效率高達(dá)70%。DW噴淋塔石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)在國(guó)內(nèi)135 MW機(jī)組上的首次應(yīng)用效果良好，為深度脫硫、除塵提供了成功的示范案例。系統(tǒng)投產(chǎn)后順利通過(guò)了環(huán)保部門的驗(yàn)收，達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

［1］DB 37/664—2013山東省火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］林朝扶，文豐正，鄧榮喜，等.大容量機(jī)組超高硫煤脫硫吸收塔的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.廣西電力，2014（6）：40-45.

［3］林朝扶，徐麗琴.順流噴淋液柱吸收塔脫硫系統(tǒng)特點(diǎn)與存在問(wèn)題分析［J］.廣西電力，2008（4）：57-58.

［4］曾庭華，楊華，馬斌，等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2004.

［5］蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：北京化工出版社，2007.

［6］閆維平.潔凈煤發(fā)電技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2001.

DW Spray Tower Wet Flow Gas Desulfurization Technology for Coal-fired Power Plant

WEI Jifang
（Shandong Liyan Power Co.，Ltd.，Jining 273517，China）

DW spray tower（two-way contact flow washing liquid column type spray tower）desulfurization technology is successfully used in 135 MW unit.The technology has high desulfurization efficiency，low operation maintenance cost and good dust removal effect.Through optimization in the process of project implementation，the technology has been fully embodied and good results have been achieved.The optimization project is suitable for all rebuilding and new coal-fired boiler desulfurization unit gas desulfurization facilities.

DW spray tower；desulfurization；dust removal

X701.3

B

1007-9904（2015）11-0070-03

2015-06-09

魏計(jì)芳（1973），男，高級(jí)工程師，從事電廠技術(shù)管理工作。