李映斌+谷小兵+齊勇

摘 要：近年來，因火電廠大氣污染物排放標準日益提高，各大火電機組為積極應對環(huán)保政策，對脫硫裝置進行增容提效改造。該文提出一種輔塔pH分區(qū)技術，應用于張家口電廠脫硫裝置改造，為火電系統(tǒng)內脫硫改造提供可靠經驗。

關鍵詞：輔塔 pH分區(qū) 脫硫系統(tǒng) 增容提效

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（b）-0030-02

2011年，國家環(huán)保部發(fā)布新版《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011），要求除特殊限制地區(qū)外，煙氣SO2排放標準為<200 mg/m3，并于2013年7月開始執(zhí)行。繼之2014年3月，國家環(huán)境保護部召集五大發(fā)電公司明確提出擴大執(zhí)行特別排放限值的范圍，對京津冀及周邊地區(qū)執(zhí)行特別排放限值，新增加區(qū)域從2015年1月1日起執(zhí)行，不達標的電廠將停止運行。張家口發(fā)電廠須執(zhí)行特別排放限值，即SO2排放濃度<35 mg/Nm3，因此，張電8臺機組脫硫系統(tǒng)必須進行增容提效改造。

自2009年開始，大唐環(huán)境產業(yè)集團公司就開始著力于研究輔助漿液循環(huán)箱的脫硫技術，專門用于解決在較短時間內完成脫硫裝置的增容提效問題[1]。同時由于張電8臺脫硫裝置由大唐環(huán)境產業(yè)集團實施特許經營，因此大唐環(huán)境產業(yè)公司必須承擔起增容提效改造的任務。

結合工程改造應用，該文提出一種新型的實用技術：輔塔pH分區(qū)脫硫技術，該技術已于2014年6月獲得國家專利認證證書（證書號：ZL 2014 2 0337253.3）。該項技術適用于燃煤硫份偏高、改造周期短的脫硫現(xiàn)場。

1 研發(fā)背景

大唐國際張家口發(fā)電廠8臺機組（8×300 MW）均配備石灰石濕法煙氣脫硫裝置。原裝置為同方環(huán)境股份有限公司總承包建設，于2008年8月投入運行。原設計條件，機組滿負荷工況下，原煙氣SO2濃度2 750 mg/Nm3時，凈煙氣SO2濃度<200 mg/Nm3，脫硫效率>92.7%。該次提效改造，要求達到：原煙氣SO2濃度2 750 mg/Nm3時，凈煙氣SO2濃度<35 mg/Nm3，脫硫效率>98.7%。

技術人員提出了幾套改造方案，并對方案進行了充分論證，最終確定了輔塔pH分區(qū)增容提效改造方案，即對吸收塔及凈煙道升高，增加兩臺漿液循環(huán)泵、兩層噴淋層；供漿系統(tǒng)由對主塔供漿方式變更為主要對輔塔供漿方式，同時保留原主塔供漿管路；除霧器由平板式改為屋脊式，同時增加管式除霧器?，F(xiàn)有制漿、脫水等公用系統(tǒng)滿足要求，不進行改造。

2 系統(tǒng)特征

此次改造工程的主要技術特點為：布置輔塔，增加漿液循環(huán)泵及噴淋層，對輔塔進行供漿。該改造方案優(yōu)點如下。

（1）相比其他方案（如改變主塔結構、串塔方式等）改造費用低，改造工作量小。吸收塔及凈煙道提升高度低，約4 m左右。增加一個直徑9 m、高度12 m的輔塔，增加兩臺漿液循環(huán)泵，設備改動及增加量小。

（2）采用主塔與輔塔雙路供漿方式，增加了供漿的靈活性，同時，若采用輔塔單路供漿可使吸收塔主塔與輔塔實現(xiàn)雙pH控制，有利于提高脫硫效率。

（3）改造工期短，利用機組停機機會，完成吸收塔及凈煙道提升、新增噴淋層的安裝及除霧器改造等與通煙相關的工作，其他工作在機組啟動后進行，最大限度縮短機組停機時間。

（4）原煙道取直，減少了3個彎頭，減少了煙氣系統(tǒng)的阻力，有利于降低引風機電耗。

3 技術創(chuàng)新點

輔塔pH分區(qū)脫硫技術包含了輔助漿液循環(huán)箱脫硫技術的系統(tǒng)特征[1]，使得改造后的脫硫裝置明顯提高了液氣比、增大了煙氣處理能力，同時，該技術還具備以下優(yōu)點。

（1）濕法脫硫工藝中氧化分兩部分：吸收區(qū)自然氧化以及漿液池的強制氧化。自然氧化的工藝特點是氣相連續(xù)，液相均勻分散，但是煙氣中氧濃度低，此種氧化反應比例在總體氧化反應中大約占20%。強制氧化的工藝特點是液相連續(xù)，氣相均勻分散，此種氧化反應比例在總體氧化反應中大約占80%，在吸收塔氧化反應中起決定性作用。在主塔漿池中，液相具備均勻液相連續(xù)條件，但在輔塔漿池中，液相主體為非均勻連續(xù)相，如果輔塔漿池與主塔均采用氧化風管布置，將會導致原塔與輔塔氧化均不正常，所以本工程方案依然堅持原有輔塔技術，即輔塔區(qū)域不進行參與氧化過程。

（2）采用輔塔漿池增加結晶時間。該方案中的增加循環(huán)泵容量保證了脫硫效率、主塔氧化的方式，保證漿液吸收SO2后生成的亞硫酸鈣完全氧化、增加輔助漿液池，并通過連通管與原塔相連，使兩個漿液池成為連通器，進行緩慢的物質交換，保證了結晶時間與結晶空間，確保了生成的硫酸鈣晶體體積，易于脫水。

（3）采用副塔供漿方式，實現(xiàn)了主輔塔不同的pH值，輔塔pH值稍高于主塔，即從一定程度上促進了主塔鈣離子的生成，也滿足氧化結晶的時間，因此能有效提高脫硫效率。

4 主要設計原則

（1）不改變原設計工藝流程，繼續(xù)采用石灰石-石膏濕法脫硫技術，全部煙氣參加脫硫，系統(tǒng)按設計煤質設計，脫硫效率≥98.7%。

（2）煙氣脫硫系統(tǒng)根據(jù)下述要求進行設計：在原有脫硫系統(tǒng)的基礎上進行增容提效改造，使改造后的脫硫系統(tǒng)在原設計值條件下，能長期、安全、穩(wěn)定地運行，系統(tǒng)出口SO2<35 mg/Nm3，脫硫效率達到98.7%以上。

（3）不改變主塔結構，不破壞原有噴淋層。只是將塔體及相關煙道整體上升，以滿足新增漿液噴淋層及屋脊式除霧器的高度需求。

（4）依據(jù)物料平衡計算原則，確定漿液總量、氧化池容積、輔塔容積及新增漿液循環(huán)泵、氧化風量等關鍵參數(shù)。

5 改造效果

（1）改造后脫硫性能指標試驗。

改造后脫硫性能指標試驗見表1、表2。

（2）社會、經濟效益。

社會效益：火電廠是中國排放大氣污染物大戶，增容提效有各種方案，選擇哪種方案既考驗技術人員的設計經驗水平，也直接決定著技改投資及運營效益。大唐環(huán)境產業(yè)集團公司技術人員敢于打破常規(guī)，通過最簡潔的方案實現(xiàn)技改的目的。實踐證明該方案是可行的，在不影響發(fā)電企業(yè)年度電量的前提下實現(xiàn)了工期短、造價低、效果好的目標。

經濟效益：若采用傳統(tǒng)的改造吸收塔的方案，則需要4～6個月的改造周期，在此期間內因不能正常投入脫硫系統(tǒng)而導致主機停機，犧牲的上網電量約16億kW·h。即采用輔塔分區(qū)的方案為電廠避免了巨大的經濟損失[2]。同時，后期工程決算表明，增加一個輔塔的費用比采用傳統(tǒng)的改造吸收塔的方式即重建吸收塔或者給吸收塔加高，重新布置煙道，產生的設備和施工費用概算，要節(jié)省出1 000萬元。

6 結論與建議

（1）結論。

通過168 h試運及高硫煤試驗的運行記錄參數(shù)表明，張家口發(fā)電廠#1脫硫系統(tǒng)增容技改完成后，可以得出如下結論。

①張家口發(fā)電廠#1脫硫系統(tǒng)增容技改后，SO2出口排放值及脫硫效率都達到了改造設計的要求，即保證在入口SO2為2 750 mg/Nm3時，出口低于35 mg/Nm3，效率滿足98.7%以上。

②通過調整吸收塔液位及輔塔供漿等運行方式，在入口稍低于設計值時，即入口SO2為2 450 mg/Nm3左右，保持4臺泵運行（改造后共計5臺泵），出口SO2能控制在35 mg/Nm3以內。

（2）建議。

該項目的研究和應用，達到了國內領先水平，經濟效益和社會效益顯著，建議在脫硫增容提效改造上推廣應用。

參考文獻

[1] 李映斌，齊勇，董越.輔助漿液循環(huán)箱（輔塔）脫硫技術的研究與應用[J].中國新技術新產品，2014（17）：53-55.

[2] 田曉曼.火電廠濕法脫硫系統(tǒng)增容提效改造技術方案[J].中國環(huán)保產業(yè)，2015（8）：19-21.