本文探討了高硫煤超潔凈改造的技術(shù)路線，并在燃用高硫煤電廠超低排放改造上成功應(yīng)用，為高硫煤超低排放改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2014年9月，國家發(fā)展改革委、環(huán)保部和能源局聯(lián)合印發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014~2020年)》，明確要求新和在役燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度達(dá)到或接近達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組排放限制:即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/Nm3, 35mg/Nm3和50mg/Nm3，個(gè)別地區(qū)煙塵排放濃度要求達(dá)到5mg/Nm3。這一標(biāo)準(zhǔn)直接將我國的火電廠煙氣排放帶入了超潔凈排放時(shí)代。

在此背景下，對(duì)于燃用高硫煤的煙氣脫硫裝置選擇何種技術(shù)路線進(jìn)行超潔凈改造也成為急需解決的問題。本文合理分析了中、低硫煤和高硫煤超低排放改造的技術(shù)路線，并在某燃用高硫煤電廠超低排放改造成功應(yīng)用，具有重要的推廣意義。

1高硫煤超低排放改造的技術(shù)路線探討

對(duì)于燃用中、低硫煤(收到基硫含量2%以內(nèi))的超潔凈排放改造，脫硫效率要達(dá)到98%以上，常規(guī)的石灰石一石膏濕法超潔凈排放改造的技術(shù)路線有:增大漿液循環(huán)量，可更換大容量漿液循環(huán)泵，增加一臺(tái)或二臺(tái)漿液循環(huán)泵，相應(yīng)增加噴淋層;塔內(nèi)增設(shè)高效脫硫組件，如托盤、文丘里格柵棒層等;若吸收塔漿池容積偏小可在塔外新增漿池，以滿足足夠的石灰石漿液來吸收二氧化硫。

對(duì)于燃用高硫煤(收到基硫含量2%以上)的超潔凈排放改造，脫硫效率要達(dá)到99%以上，常規(guī)的超潔凈排放改造的技術(shù)路線已不能滿足，雙塔雙循環(huán)、單塔雙循環(huán)技術(shù)路線可以明顯提高脫硫效率，因此在高硫煤超低排放改造中使用比較多。選擇單塔雙循環(huán)還是雙塔雙循環(huán)要依據(jù)改造工程實(shí)際的情況來確定。

單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)是在一座脫硫塔內(nèi)完成兩次脫硫，即在脫硫塔內(nèi)通過設(shè)置錐形收集碗，將脫硫漿液分為吸收和氧化相對(duì)獨(dú)立的功能區(qū)，形成利于SO2吸收的高PH值區(qū)和利于石灰石溶解、脫硫副產(chǎn)物氧化結(jié)晶的低PH值區(qū)，使石灰石溶解更迅速徹底、SO2吸收更快效率更高、亞硫酸鈣氧化更徹底、石膏結(jié)晶品質(zhì)更好。

雙塔雙循環(huán)工藝是對(duì)原脫硫系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，在原脫硫吸收塔后新增一座吸收塔，原一級(jí)吸收塔與新增脫硫二級(jí)吸收塔串聯(lián)，煙氣經(jīng)過2個(gè)脫硫塔進(jìn)行脫硫。一級(jí)塔的漿液控制較低的pH值，有利于石膏的氧化，降低氧化風(fēng)機(jī)的電耗;二級(jí)塔的漿液pH值較高，有利于SO2吸收，具有較高的脫硫效率，工藝流程如圖1所示。2個(gè)脫硫循環(huán)過程的控制是獨(dú)立的，避免了設(shè)備、參數(shù)、漿液條件之間的相互制約，使反應(yīng)過程更加優(yōu)化、以快速適應(yīng)每種變化和負(fù)荷變化。

2高硫煤超低排放改造的技術(shù)路線應(yīng)用

2.1項(xiàng)目概況

山東某電廠原有脫硫裝置于2008年投運(yùn)，采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔，煙氣處理能力為鍋爐100%BMCR工況時(shí)的煙氣量，入口SO2濃度為4000 mg/Nm3(干，6%O2)，設(shè)計(jì)脫硫效率不小于95%。2016年，電廠為改善經(jīng)營指標(biāo)，擬摻燒硫分更高的煤，煤含硫量高達(dá)2.9%，脫硫塔入口SO2濃度達(dá)到6500mg/Nm3(標(biāo)干，6%O2)。

為滿足超低排放，需對(duì)現(xiàn)有脫硫設(shè)施進(jìn)行增容改造。改造脫硫島入口SO2濃度按不低于6500mg/Nm3(干，6%O2)，要保證脫硫島出口煙氣SO2排放濃度不高于35mg/Nm3，脫硫效率應(yīng)不低于99.5%。此項(xiàng)目入口煙塵濃度不低于50mg/m3設(shè)計(jì)，煙塵排放濃度要求不高于5mg/Nm3，總除塵效率應(yīng)不低于90%。

2.2技術(shù)路線選擇

原吸收塔為空塔噴淋，直徑8.2m，三層噴淋層，吸收塔頂部安裝了二層平板式除霧器。如果要達(dá)到99.5%的脫硫效率，至少需新增二層噴淋層，且需更換原有循環(huán)泵，塔外還需新建漿池以滿足SO2的吸收;也可采用單塔雙循環(huán)或雙塔雙循環(huán)技術(shù)路線。

采用新增噴淋層的塔外漿池技術(shù)路線和單塔雙循環(huán)技術(shù)路線，均需對(duì)原有吸收塔進(jìn)行改造，且改造工期較長(zhǎng)，若采用雙塔雙循環(huán)技術(shù)路線，原有吸收塔可利舊，新建吸收塔作為二級(jí)塔，改造期間不影響機(jī)組運(yùn)行，優(yōu)先選擇雙塔雙循環(huán)技術(shù)路線。

由于電廠除塵器選用的是雙室四電場(chǎng)，脫硫塔入口煙塵濃度在50mg/Nm3，以內(nèi)，一般空塔噴淋的除塵效率約50%，經(jīng)脫硫塔后顆粒物濃度為25mg/Nm3，以內(nèi);另一部分來源于脫硫塔自身產(chǎn)生霧滴，此霧滴的固體濃度約為12%，常規(guī)除霧器出口霧滴濃度為75mg/Nm3，因此塔自身產(chǎn)生的顆粒物濃度為9mg/Nm3;這兩項(xiàng)顆粒物濃度共34mg/Nm3，要達(dá)到出口煙塵濃度5mg/Nm3，除塵效率要不低于85.3%，需采用濕式電除塵器才能確保達(dá)標(biāo)。

脫硫采用雙塔雙循環(huán)技術(shù)路線，脫硫后續(xù)設(shè)置濕式電除塵器，可采用二級(jí)塔和濕電一體的塔上濕電方案。采用塔上濕式電除塵器方案，吸收塔殼體就可作為濕式電除塵器的支撐，濕式電除塵器的沖洗水直接排至吸收塔漿池，在塔內(nèi)循環(huán)，省去了沖洗水的收集系統(tǒng)，可節(jié)約工期和投資成本。

綜上，采用雙塔雙循環(huán)工藝，原脫硫吸收塔作為一級(jí)塔，新建吸收塔作為二級(jí)塔，并且濕式電除塵器安裝在二級(jí)塔上;二級(jí)塔入口SO2濃度按800mg/Nm3設(shè)計(jì)，考慮疊加系數(shù)，SO2最終排放濃度可控制在35mg/Nm3，改造后整體脫硫效率可達(dá)到99.5%。

2.3改造主要內(nèi)容

(1)一級(jí)塔?？紤]到原吸收塔已運(yùn)行多年，入口含硫量高，脫硫效率要求高，因此原有一級(jí)塔內(nèi)三層噴淋層全部更換;塔內(nèi)氧化噴槍改為管網(wǎng)式氧化方式，氧化空氣分布均勻更有利于石膏的氧化;塔內(nèi)新裝高效脫硫組件二層文丘里格柵棒層，有利于提高脫硫效率。

(2)二級(jí)塔。新建吸收塔作為二級(jí)塔，設(shè)三臺(tái)循環(huán)泵，三層噴淋層;噴淋層采用多母管布置，噴嘴布置更均勻，煙氣與漿液接觸更充分、均勻，保證高的脫硫效率;塔內(nèi)設(shè)置高效脫硫組件二層文丘里格柵棒層;一級(jí)塔和二級(jí)塔之間增設(shè)石膏旋流器，底流液去一級(jí)塔，溢流液去二級(jí)塔。

(3)塔上濕式電除塵器。濕式電除塵器采用蜂窩管式濕電，安裝在二級(jí)塔上部，煙氣流向下進(jìn)上出式;陽極管型式蜂窩管式，管長(zhǎng)度6米，陽極管≥1152根，集塵面積>8392m2;有效斷面積≥122.324m2;陰極線型式采用管針刺型，材質(zhì)選用2205合金。

2.4改造效果

1號(hào)、3號(hào)機(jī)組脫硫除塵提效改造完成后，于2017年1月完成168 h試運(yùn)行。1號(hào)、3號(hào)濕式電除塵器出口SO2濃度均值分別為27.99mg/Nm3，和24.52mg/Nm3，煙塵濃度均值分別為3.35mg/Nm3，和4.06mg/Nm3，以上濃度值均是折算到干基，6%O2的濃度值。整個(gè)試運(yùn)行期間，一級(jí)塔漿液pH值控制在4.5~5.8，吸收塔內(nèi)石膏漿液的氧化得到了充分的保證;二級(jí)塔漿液pH值控制在5.5~6.8，二氧化硫與石灰石漿液的吸收反應(yīng)充分，保證高的脫硫效率。

3結(jié)束語

本文探討了燃用高硫煤的超低排放的技術(shù)路線，在山東某電廠采用雙塔雙循環(huán)十塔上濕式電除塵器技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了脫硫除塵的超低排放，達(dá)到了預(yù)期的效果，為燃用高硫煤的電廠實(shí)行超低排放改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。