600MW机组脱硫系统的改造研究

600MW机组脱硫系统的改造研究

张海民

（宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司宁夏青铜峡市751607）

摘要：近年来国内经济快速发展，电力资源的供应起到了至关重要的作用。国内电力主要来自火力发电机组，其中单机容量为300MW与600MW的机组占据了火力发电的绝大部分，这也是为了响应国家节能减排的战略方针，优胜劣汰后形成的局面。600MW机组作为火力发电的主力设备，脱硫系统的效率对火电厂烟气的排放影响较大，因此本文将以600MW机组的脱硫系统作为研究对象，分析其烟气系统、除雾器、石膏脱水系统等设备，对常出现的问题进行分析，解决现有系统的不足指出，优化脱硫系统的整体性能。研究显示通过对现有脱硫系统进行设备改造，可以有效的提升烟气脱硫效率，改进现有的脱硫工艺，为600MW机组脱硫系统的改造提供指导。

关键词：600MW机组；脱硫系统；改造；系统优化

0引言

随着社会经济的不断发展，国内经济从最初的不计成本逐渐上升为环保为主，经济并行的方式，这说明随着国内工业化程度的不断提高，环境问题愈发突出。国内电力行业主要来自火力发电，其中主要的燃料又是煤炭，因此合理的控制火电厂硫化物与氮氧化物排放量成为人们普遍关注的问题。随着环保政策的不断收紧，绿色环保的要求也越来越高，对现有火电厂600MW机组进行脱硫系统的改造可以提升脱硫效率，降低硫化物的排放量，在实现节能减排的前提下，响应国家的环保号召。

1600MW机组脱硫系统的特点

石灰石-石膏法烟气脱硫。该方法目前应用较广，技术也比较成熟，是重要的湿法脱硫工艺之一。石灰石-石膏法脱硫工艺的脱硫剂主要原料为石灰或石灰石，材料成本低，还容易获取，是目前烟气中硫化物的主要吸收物质，使用中需要将石灰石粉碎为粉末，与水混合后作为吸收混合液存在。采用此种方法作为脱硫工艺时，混合浆液在吸收塔内作为喷淋物质，使烟气与浆液充分接触反应，降低烟气中的二氧化硫，使其与液体中的碳酸钙进行反应生成新的沉淀化合物，通过过滤即可实现对烟气中硫化物的吸收。经过充分反应的烟气再进入到除雾器中，在除雾器内进行干燥，除掉其中的大量水分，之后通过加热器进行加热，在鼓风机的的带动下，通过出口排放到空气中。在吸收塔内形成的沉淀化合物为石膏，可以进行重复利用，降低了工艺的整体成本。

石灰石-石膏法脱硫工艺系统比较复杂，包含了石灰石浆液混合系统、烟气系统、吸收塔内二氧化硫的吸收系统、气热转换系统、空压机系统及水循环控制系统等，该系统的主要构成是二氧化硫-石灰石反应系统与烟气系统。涉及的设备有脱硫反应塔、气热交换器、浆液循环泵、浆液输送泵、高压冲洗泵、搅拌器及增压风机等。

该工艺的主要特点有：脱硫效率高达95%，可以在脱硫过程中吸附掉烟气中的大量灰尘，使烟气的硫化物与含尘量达到较低水平，因此在机组功率大、含硫量高的电厂中应用前景较好；技术成熟，安全可靠，烟气脱硫工艺中，该湿法脱硫工艺出现较早，设备与技术都比较成熟，设备的故障率大大降低，脱硫工艺可以实现与现有锅炉的完美结合，降低改造成本与运维费用；适应各种煤型与硫含量不同的煤种类；吸收剂容易获取，该工艺的主要吸收剂为石灰石，降低了工艺运行成本，可以实现较大的效益，脱硫过程中形成的石膏还可以用在各类建材中，节约脱硫成本。但是该工艺同样存在一些不足之处：系统复杂、占地面积大，前期投入较大；后期处理困难，容易造成二次污染；脱硫系统无法保证与锅炉效率的实时变化；系统容易出现结垢、堵塞，增加了运维费用。

2600MW机组脱硫系统的构成及存在的问题

随着脱硫系统的不断应用，火力发电厂的脱硫工作取得很大的进步，但是随着相关设备运行周期的不断增加，逐渐暴露出许多问题，制约着脱硫工作效率的的提升。600MW机组的脱硫系统目前面临着经济性低、可靠性差与运行效率有限等缺点，极大的限制了电厂的发电效率。

（1）烟气系统。锅炉燃烧后产生的烟气经过除尘器进行除尘后，会依次在引风机与增压风机的作用下传到气热交换设备中，进行降温处理，之后再进入到吸收塔内，在吸收塔内除掉二氧化硫的烟气，通过气热交换设备加热后，通过烟囱排放到空气中。烟道往往配有支路，进出口为双挡板结构，脱硫系统运行时保持打开状态，吸收塔运行时保持关闭，一旦出现故障时，会关闭主烟气通道，打开支路通道，使烟气在支路中排放到烟囱内。

（2）二氧化硫吸收系统。烟气进入到吸收塔内，会在塔内与石灰石浆液进行充分接触，发生化学反应，同时烟气内的污染气体与灰尘颗粒大部分都被吸附掉，反应后的烟气再通过除雾器进行干燥后重新回到烟道。吸收塔内烟气在下部进入，石灰石浆液则从上向下喷淋，喷淋层分布有喷嘴与管道，同时又与循环泵进行连接。循环泵收集底部的浆液进行重复喷淋，降低石灰石浆液的需求，烟气经充分的脱硫后进入到除雾器。

除雾器主要负责除掉烟气中的水份，降低烟气中吸附的水滴。除雾器在工作过程中极易出现沉淀、结垢等现象，跟携带的反应化合物有很大关系，是脱硫系统改造中的重要环节。

（3）石灰石浆液混合系统。石灰石浆液的制备根据材料的差异分为干粉制浆法与湿磨制浆法。设备根据工艺不同有所差异，但都包含有浆液储存仓、搅拌设备与输送设备。石灰石浆液储存箱内预制提前混合搅拌好的浆液，在浆液供给泵的驱动下向吸收塔提供浆液，浆液通过输送管传递到喷淋层。石灰石浆液在管内停留时间久，就会导致沉淀的出现，降低喷淋效率。

3脱硫系统的改造措施

（1）除尘器的选择。除尘器的选择需要综合除尘效率与烟气出口的浓度要求，因此离心式除尘器与洗涤式除尘器难以满足要求，主要受这两者除尘效率的限制。湿式除尘器虽然除尘效率高，但是结构复杂，前期投入成本大，因此应用起来比较困难。对比袋式除尘器与电除尘器，可以发现两者各有优势，同时又存在一定的缺点。火电厂燃烧后粉尘浓度大，要求的净化效率也较高，因此除尘器内累积的粉尘会大大提升，如果采用袋式除尘器，会大大加快布袋的磨损，降低使用寿命；电除尘器一次性投资大，但使用寿命长，综合损耗来看，电除尘器的效率好，可以满足烟气净化要求。而且随着新材料的不断出现，电除尘器的价格有很大的降低空间，优势也将更加明显。

（2）吸收塔的选择与改造。吸收塔作为二氧化硫的主要反应场所，是提供气液接触的主要阵地。吸收塔根据接触形式分为填料塔、液柱吸收塔、喷淋塔与孔板塔等结构，对其进行脱硫效率、结构与成本等综合分析。可以发现喷淋塔比较适合石灰石浆液与二氧化硫的反应，设备容易维护，而且要保证除硫效率喷淋流速应控制在2.5-5M/S，具体根据炉内烟气效率进行调整。根据600MW机组的功率及烟气排量进行分析，可以发现喷淋塔的塔径应在16M左右，浆液量储备应控制在43200m³/h左右，保证脱硫效率反应时间控制在5s左右。喷淋层之间设置循环浆液管，使浆液处于不断循环之中，避免出现沉淀，同时降低总浆液储备量.

（3）除雾器的改造。除雾器一般位于吸收塔上部，常规的除雾器在去除水分的同时，容易出现腐蚀与结垢，降低使用寿命与除雾效率。因此结合火电厂烟气特性，应选择折流板除雾器，不仅可以简化安装流程，还可以实现污垢的快速清理，只需要添加水冲洗设备就可实现污垢的清除。

4结束语

本文在分析600MV机组脱硫系统组成及特点的基础上，指出现有系统中可能存在的问题，并针对问题提出了改造措施，对提升现有系统的脱硫效率具备很强的指导意义。

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