戴 濤

（福建省鴻山熱電有限責任公司， 福建 泉州 362712）

引言

2014年，國家環(huán)保部、發(fā)改委和能源局聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造計劃（2014-2020年）的通知》，要求到2020年，現(xiàn)役600 MW及以上燃煤機組、東部地區(qū)300 MW及以上公用燃煤發(fā)電機組、100 MW以上自備燃煤發(fā)電機組及其他有條件的燃煤發(fā)電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到超低排放值[1]。公司于2016年底相繼開展改造，并于2017年5月全部完成環(huán)保驗收監(jiān)測。

1 超低排放改造路線與脫硫系統(tǒng)改造

1.1 改造路線與設計指標

根據公司生產實際，確定超低排放改造路線：脫硝改造→增設低低溫省煤器→電除塵改造→增引合一改造→濕法脫硫高效除塵同步改造→預留濕法除塵。改造方案目標設定：在基準含氧量體積6%的條件下，煙塵排放質量濃度小于5 mg/m3、SO2排放質量濃度小于35 mg/m3、NOx排放質量濃度小于50 mg/m3[2]。

1.2 脫硫系統(tǒng)改造內容

本次脫硫系統(tǒng)改造方案設定采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝，脫硫裝置采用單塔一體化脫硫除塵深度凈化（SPC-3D）技術，每套脫硫裝置的煙氣處理能力為一臺鍋爐100%MCR工況時的煙氣量，設計脫硫效率為≥98.86%（設計工況）。在原有吸收塔的基礎上增加旋回耦合裝置，漿液噴淋層由3層增加到4層，提高漿液與煙氣的混合強度；吸收塔出口除霧器改為管式，提升除塵除霧效果，涉及吸收塔頂升改造、凈煙道頂升、原煙道旁路拆除改造等項目。本次超低排放改造脫硫部分設計方案優(yōu)先采用提升與增效方式，并為濕法除塵預留改造接口。原有煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、漿液排放系統(tǒng)、公用系統(tǒng)（工藝水、儀用氣系統(tǒng)）、廢水處理系統(tǒng)不再增減。

2 系統(tǒng)變化與啟動步序

2.1 脫硫超低排放改造煙氣流程變化

超低排放改造后，塔內對噴淋管、氧化風管、脈沖懸浮管進行改造，除霧器升級至管式除霧器，增設兩層喘流器用于均分煙氣，使其與漿液充分中和，吸收塔出口凈煙道提升3.6 m。煙氣流程：由鍋爐引風機來的熱煙氣進入吸收塔，在塔內向上流動，被由上而下的石灰石漿液洗滌，成為凈煙氣。經過湍流器、噴淋層、管束式除塵器排出吸收塔，經煙囪排入大氣。

2.2 改造后吸收塔內煙氣處置變化

塔內煙氣經湍流器后形成均布，與高效噴嘴霧化后的漿液充分混合，有效避免了空塔噴淋氣流分布不均、噴淋層失效的問題。煙氣快速降溫，增強噴淋層的吸收效果。煙氣進入吸收塔后，折流向上與噴淋下來的漿液逆流接觸發(fā)生傳質與吸收反應，煙氣中的 SO2、SO3和 HCl、HF 被吸收，SO2吸收產物的氧化和中和反應在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏。處理后的煙氣流經管束式除塵器煙氣通過旋流子分離器產生高速離心運動，在離心力的作用下，霧滴與塵向筒體壁面運動，在運動過程中相互碰撞、凝聚成較大的液滴，液滴被拋向筒體內壁表面，與壁面附著的液膜層接觸后湮滅，出口霧滴質量濃度＜20 mg/m3，粉塵排放質量濃度≤5 mg/m3，有效地消除石膏雨，實現(xiàn)SO2、粉塵的超凈脫除。

2.3 脫硫反應原理

石灰石溶解的化學方程式為 Ca-CO3+CO2+H2O→Ca（HCO3）2，碳酸氫鈣與二氧化硫反應生成可溶的亞硫酸氫鈣。亞硫酸氫鈣與SO2反應（吸收）的化學方程式為Ca（HCO3)2+2SO2→Ca（HSO3）2+2CO2在氧化區(qū)，亞硫酸氫鈣與空氣中的氧發(fā)生反應，生成硫酸鈣。

氧化：Ca（HSO3）2+CaCO3+O2→2Ca-SO4+CO2+H2O，漿液中的硫酸鈣再結晶生成二水硫酸鈣，即石膏。石膏生成（結晶）：CaSO4+2H2O→Ca-SO4·2H2O 去 除 SO2。 總 反 應 方 程 式 ：Ca-CO3+SO2+1/2O2+2H2O=CaSO4·2H2O+CO2。

2.4 塔外輔助系統(tǒng)概述

1）石灰石制漿系統(tǒng)。兩套脫硫系統(tǒng)共用一套石灰石制漿系統(tǒng)。主要設備包括：石灰石粉倉、給料機、氣化風機、石灰石漿罐、攪拌器、石灰石供漿泵、除塵設備等。

2）石膏脫水系統(tǒng)。石膏漿液處理系統(tǒng)主要包括石膏一級脫水系統(tǒng)、二級脫水系統(tǒng)及其他后續(xù)設備。

3）漿液排放系統(tǒng)。兩臺脫硫系統(tǒng)共用一個事故漿罐。事故漿罐的容量滿足單個吸收塔檢修排空時和其他漿液排空的要求，并作為吸收塔重新啟動時的石膏晶種。

4）廢水處理系統(tǒng)。脫硫廢水處理系統(tǒng)包括廢水處理系統(tǒng)、化學加藥系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。

5）公用系統(tǒng)。脫硫工藝水系統(tǒng)由工藝水箱、工藝水泵、管束式除塵器沖洗水泵、管路和閥門等構成。

2.5 改造后脫硫系統(tǒng)啟動流程

啟動步序：系統(tǒng)啟動前檢查與操作；公用設備投運，石灰石漿液制備，吸收塔加入石膏漿液（或石膏晶種），液位達到脈沖懸浮泵、循環(huán)漿液泵啟動條件；系統(tǒng)具備啟動允許條件：機組某側引風機通道暢通，電除塵至少投入一個電場運行，得令啟動脫硫系統(tǒng)；啟動完成匯報；啟動氧化風機運行；調節(jié)脫硫效率至98.86%以上；投入吸收塔供漿、PH手動控制；投運石膏脫水系統(tǒng)；投運脫硫廢水處理系統(tǒng)；持續(xù)監(jiān)控調整。

2.6 改造后脫硫系統(tǒng)啟動流程變化與應對策略

改造后，原啟動增壓風機步序取消，故系統(tǒng)應先完成輔助系統(tǒng)啟動與塔內系統(tǒng)啟動要求，待各系統(tǒng)完成啟動后，再啟動引風機并加強各指標監(jiān)視，啟動塔內系統(tǒng)時應優(yōu)先啟動下層漿液循環(huán)泵并關注塔內pH值是否發(fā)生變化，根據變化趨勢及漿液狀況決定是否補充原漿或注水稀釋。改造后增設一臺脈沖懸浮泵（改造后每座吸收塔共兩臺）應在塔內系統(tǒng)啟動時啟動一臺。因改造增設一臺漿液循環(huán)泵，可在煙氣通流后根據指標參數(shù)進行啟停。

3 改造前后環(huán)保指標及電耗對比

改造完成后，各項指標前后對比如下（截取改造后系統(tǒng)正常投運與投運前兩臺機組，一個月數(shù)據）表1所示：

表1 改造前后各項指標前后對比

通過指標對比，驗證改造滿足初設要求，在同等負荷工況條件下，因取消增壓風機，該系統(tǒng)電耗下降40.02%。因有關硫化物排放要求及反應程度提高，石灰石消耗量明顯上升，但在調整特性上未見明顯變化。改造后每年可減排SO2798 t、NOx1 188 t，煙塵504 t。

公司積極開展超低排放改造，通過科學合理的改造策劃，順利完成兩臺機組超低排放改造，并在設備運行方式及調整手段上開展比對，通過數(shù)據分析及推演，目前各項生產指標、排放指標均能穩(wěn)定在設計范圍內，超低排放改造屬正常。