脱硫超低排放改造对运行的影响邴玉良

脱硫超低排放改造对运行的影响邴玉良

邴玉良

（长安石门发电有限公司湖南省常德市415300）

摘要：面对日益严峻的环保要求，现运行的脱硫技术根本无法满足污染物排放要求，超低排放改造事业发展如火如荼。在石灰石-石膏湿法脱硫工艺超低排放改造过程中，采用湿式电除尘、单塔一体化超低排放改造技术、单塔双区高效脱硫除尘技术等可完全满足污染物达标排放的要求。

关键词：脱硫；超低排放改造；运行影响；措施

1超低排放改造路线与脱硫系统改造

1.1改造路线与设计指标

根据公司生产实际，确定超低排放改造路线：脱硝改造→增设低低温省煤器→电除尘改造→增引合一改造→湿法脱硫高效除尘同步改造→预留湿法除尘。改造方案目标设定：在基准含氧量体积6%的条件下，烟尘排放质量浓度小于5mg/m3、SO2排放质量浓度小于35mg/m3、NOx排放质量浓度小于50mg/m3。

1.2脱硫系统改造内容

本次脱硫系统改造方案设定采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，脱硫装置采用单塔一体化脱硫除尘深度净化（SPC-3D）技术，每套脱硫装置的烟气处理能力为一台锅炉100%MCR工况时的烟气量，设计脱硫效率为≥98.86%（设计工况）。在原有吸收塔的基础上增加旋回耦合装置，浆液喷淋层由3层增加到4层，提高浆液与烟气的混合强度；吸收塔出口除雾器改为管式，提升除尘除雾效果，涉及吸收塔顶升改造、净烟道顶升、原烟道旁路拆除改造等项目。本次超低排放改造脱硫部分设计方案优先采用提升与增效方式，并为湿法除尘预留改造接口。原有烟气系统、吸收塔系统、石灰石制浆系统、石膏脱水系统、浆液排放系统、公用系统（工艺水、仪用气系统）、废水处理系统不再增减。

2系统变化与启动步序

2.1脱硫超低排放改造烟气流程变化

超低排放改造后，塔内对喷淋管、氧化风管、脉冲悬浮管进行改造，除雾器升级至管式除雾器，增设两层喘流器用于均分烟气，使其与浆液充分中和，吸收塔出口净烟道提升3.6m。烟气流程：由锅炉引风机来的热烟气进入吸收塔，在塔内向上流动，被由上而下的石灰石浆液洗涤，成为净烟气。经过湍流器、喷淋层、管束式除尘器排出吸收塔，经烟囱排入大气。

2.2改造后吸收塔内烟气处置变化

塔内烟气经湍流器后形成均布，与高效喷嘴雾化后的浆液充分混合，有效避免了空塔喷淋气流分布不均、喷淋层失效的问题。烟气快速降温，增强喷淋层的吸收效果。烟气进入吸收塔后，折流向上与喷淋下来的浆液逆流接触发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3和HCl、HF被吸收，SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。处理后的烟气流经管束式除尘器烟气通过旋流子分离器产生高速离心运动，在离心力的作用下，雾滴与尘向筒体壁面运动，在运动过程中相互碰撞、凝聚成较大的液滴，液滴被抛向筒体内壁表面，与壁面附着的液膜层接触后湮灭，出口雾滴质量浓度<20mg/m3，粉尘排放质量浓度≤5mg/m3，有效地消除石膏雨，实现SO2、粉尘的超净脱除。

2.3脱硫反应原理

石灰石溶解的化学方程式为CaCO3+CO2+H2O→Ca（HCO3）2，碳酸氢钙与二氧化硫反应生成可溶的亚硫酸氢钙。亚硫酸氢钙与SO2反应（吸收）的化学方程式为Ca（HCO3）2+2SO2→Ca（HSO3）2+2CO2在氧化区，亚硫酸氢钙与空气中的氧发生反应，生成硫酸钙。

氧化：Ca（HSO3）2+CaCO3+O2→2CaSO4+CO2+H2O，浆液中的硫酸钙再结晶生成二水硫酸钙，即石膏。石膏生成（结晶）：CaSO4+2H2O→CaSO4•2H2O去除SO2。总反应方程式：CaCO3+SO2+1/2O2+2H2O=CaSO4•2H2O+CO2。

2.4塔外辅助系统概述

1）石灰石制浆系统。两套脱硫系统共用一套石灰石制浆系统。主要设备包括：石灰石粉仓、给料机、气化风机、石灰石浆罐、搅拌器、石灰石供浆泵、除尘设备等。

2）石膏脱水系统。石膏浆液处理系统主要包括石膏一级脱水系统、二级脱水系统及其他后续设备。

3）浆液排放系统。两台脱硫系统共用一个事故浆罐。事故浆罐的容量满足单个吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求，并作为吸收塔重新启动时的石膏晶种。

4）废水处理系统。脱硫废水处理系统包括废水处理系统、化学加药系统和污泥脱水系统。

5）公用系统。脱硫工艺水系统由工艺水箱、工艺水泵、管束式除尘器冲洗水泵、管路和阀门等构成。

2.5改造后脱硫系统启动流程

启动步序：系统启动前检查与操作；公用设备投运，石灰石浆液制备，吸收塔加入石膏浆液（或石膏晶种），液位达到脉冲悬浮泵、循环浆液泵启动条件；系统具备启动允许条件：机组某侧引风机通道畅通，电除尘至少投入一个电场运行，得令启动脱硫系统；启动完成汇报；启动氧化风机运行；调节脱硫效率至98.86%以上；投入吸收塔供浆、PH手动控制；投运石膏脱水系统；投运脱硫废水处理系统；持续监控调整。

3改造路线

3.1湿式电除尘

湿式电除尘技术是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备，主要用来除去烟气中的尘、酸雾、气溶胶、PM2.5等有害气体，对雾霾天气也有一定的治理作用。另一方面，由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶吸出，也会形成PM2.5。

在目前的烟气治理工艺流程中，湿法脱硫之后没有对脱硫工艺产生的细颗粒物进行控制，还有烟尘、PM2.5、SO3、汞及重金属等多种污染物直接从烟囱排出，处于一种自由开放状态，从而导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象，或者有长长烟尾的“蓝烟”现象。因此，在湿法脱硫装置之后安装湿式电除尘是最佳选择。

湿式电除尘能够去除90%以上的PM2.5细微粉尘、SO3烟雾，并能达到几乎零浊度的排放，此外还能去除NH3、SO2、HCl等。在湿式电除尘器中，水雾使粉尘凝聚，并与粉尘在电场中一起荷电，一起被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜可使极板清灰，保持极板洁净，同时由于烟气温度降低、含湿量增高，粉尘比电阻大幅下降，故其工作状态非常稳定。与此同时，既可降低前端除尘装置的投资和运行成本，又能够解决脱硫设备前场的紧张问题，同时还需考虑清洗极板后进入吸收塔的灰尘引起浆液中毒、起泡的可能，还会加大设备、管道磨损，为避免上述现象的出现，平时运行过程中需加大设备冲洗、废水排放力度，尽可能延长设备寿命，保证系统的安全稳定运行。

3.2单塔一体化超低排放改造技术

3.2.1高效旋汇耦合脱硫除尘技术

高效旋汇耦合脱硫除尘技术可均布进入吸收塔内的烟气，塔内无偏流现象且产生气液旋转翻腾的湍流空间，在此空间内气液固三相充分接触，大大降低了气液膜传质阻力，迅速完成传质过程，从而达到提高脱硫效率的目的。

旋汇耦合装置技术优势主要体现在：（1）高脱硫、除尘效率，均气效果远优于空塔喷淋、具备超强的传质能力；（2）降温速度快，经过湍流器的高温烟气快速降低40~60℃，加快SO2吸收速率；（3）提高烟气停留时间，可使反应更充分；（4）液气比较低，同等条件下比空塔喷淋低约30-40%；（5）耦合器虽会使引风机的电耗增加，但浆液循环量大幅降低；（6）对硫含量和烟气量波动的适应性强，旋汇耦合器具有超强的传质能力，洗涤效果强。

吸收塔是通过旋汇耦合器和喷淋层共同实现高效脱硫的目的，随着烟气量的增加，喷淋层的脱硫效率逐渐降低，旋汇耦合器的脱硫效率逐渐提高，所以烟气量和烟气温度波动时，系统综合脱硫效率较为稳定。

3.2.2高效节能喷淋技术

高效节能喷淋技术的优点体现在优化的喷淋布置方式，打造合理的覆盖率，单层浆液覆盖率可达到300%以上；利用高效喷嘴组合，在提升自身雾化效果的同时提高了二次碰撞的效果；设置防壁流装置，避免气液短路。

结论

公司积极开展超低排放改造，通过科学合理的改造策划，顺利完成两台机组超低排放改造，并在设备运行方式及调整手段上开展比对，通过数据分析及推演，目前各项生产指标、排放指标均能稳定在设计范围内，超低排放改造属正常。

参考文献：

[1]朱福山.燃煤电厂超低排放应用现状及关键问题探究[J].建材与装饰，2018（38）：163-164.

[2]郝军扬.脱硫超低排放技术改造及经济性分析[J].工程建设与设计，2018（12）：146-147.