燃煤电厂脱硫系统超低改造技术浅析

阿茹娜，张志勇

（内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010000）

0 引言

近年来，我国对燃煤电厂的环境保护越来越重视，过去粗放式的管理和发展方式逐渐被摒弃，取而代之的是更加集约化，标准化得生产方式，因而燃煤电厂的脱硫系统改造成为企业越发关注的问题。全国各地都在不断发展火力发电厂的超低，几乎零转化。由于超低转化的发展，火力发电厂的排放限值越来越低。不同地区的煤种特征不同。发电厂中使用的实际煤炭与发达煤炭之间存在很大差异。它在节约能源消耗和环境绩效方面是否适应相关的超低现代化技术。以燃煤电厂及其混煤质量为研究对象，以蒙西部地区为例，研究了超低改造后燃煤电厂对煤电厂的适应性。

1 燃煤电厂烟气脱硫技术的发展

在实践中，湿润环境中的烟道气脱硫技术已经得到了充分的研究和发展，相对较快。在这里，我们结合石膏石灰石脱硫技术来研究燃煤电厂烟气脱硫系统的优化和经济性。

2 烟气脱硫及除尘的相关技术

2.1 脱硫技术

在燃煤电厂运行中，最主要的排放污染物就是二氧化硫，因此，加强对二氧化硫去除的研究非常重要。目前，我国燃煤发电机组主要采用燃烧前脱硫，燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种脱硫方法。其中，燃烧后脱硫和烟气脱硫（FGD）是中国大型燃煤电厂中最有效的二氧化硫去除方法，也是最重要的脱硫方法。烟气脱硫主要通过化学方法进行，使用酸碱中和的方法进行去除，从而避免对环境的污染。当烟道气中的酸性二氧化硫气体与碱性物质发生反应时，此时的亚硫酸盐或硫酸盐会从烟道气中除去二氧化硫。反应过程分为两个部分，即吸收过程和氧化过程。在吸收过程中，碱性脱硫剂与二氧化硫反应形成亚硫酸盐，在氧化过程中，亚硫酸盐和二氧化硫反应形成硫酸盐。碱性脱硫剂首先与二氧化硫反应生成亚硫酸盐，然后氧化为硫酸盐，该硫酸盐比硫酸盐更稳定，最后将硫酸盐转化为所需的产物。在实际运行中，（碳酸钙CaCO3），石灰（氧化钙CaO）和熟石灰（氢氧化钙Ca(OH)2）是最常用的碱性脱硫剂。除了这些常用物质外，氨和海水也可以实现脱硫过程。

2.2 氨法烟气脱硫技术

氨烟气脱硫技术在运用过程中，具有脱硫效果好，能耗低的特点，这项技术在我国应用特别广泛，并且该项物质也分布比较广，一般一年的产量可超过2600万吨，居世界第一。该项技术应用于燃煤电厂脱硫系统系统中，不仅可以提高脱硫的效果，还能实现资源回收利用的目标，并且氨烟气脱硫技术脱硫出的产物属于一种肥料。在此过程中，该项技术在运行中没有产生废水，废渣和二次污染的问题。在燃煤电厂中，氨烟气脱硫技术吸收二氧化硫的速度比氨水和石灰石浆液的脱硫反应要快，因此无需添加任何添加剂。因此，与石灰石/石膏脱硫相比，氨法烟气脱硫技术所需设备少，操作简便，建设成本低，在我国，该项技术也被广泛应用与工业生产过程中。氨烟气脱硫技术中使用的脱硫吸收器是氨水，氧化后，亚硫酸盐将发生变化，并将其转化为硫酸盐，最后转化为硫酸铵溶液，最后经过一系列处理，例如结晶，脱水和干燥，以生产出可用作肥料的硫酸铵。

3 燃煤电厂脱硫及除尘系统超低排放改造

3.1 脱硫系统概况

本文研究了内蒙古的一家燃煤电厂。该电厂的装机容量为2×300MW，锅炉具有亚临界参数，锅炉型号为HG-1025/17。640540/540-YM型两个亚临界锅炉，具有一次加热，自然循环鼓式输送。蒸汽轮机是亚临界萃取冷凝式蒸汽轮机，型号：C300/235-16.7/0.35/537/537，是亚临界，中间加热，单萃取，冷凝的蒸汽轮机，发电机型号-QFSN-300-2B。脱硫过程为硫石膏石灰石烟气脱硫。脱硫使用将液体注入到废气脱硫塔中的技术。用于液柱注入的废气脱硫技术是一种更先进的石灰-石膏脱硫技术。石膏脱硫技术自引进我国以来，就深受广大燃煤企业的重视，其高效率，低消耗，低污染等特性使其能够迅速在我国燃煤企业中广泛应用，该功能单元使用1 kWh的电能来评估生命周期[1]。

3.2 原工艺系统

3.2.1 烟气系统

烟气系统包括原始烟气炉，烟气网炉，烟道和伸缩缝。目前，我省发电厂已完成上电与扩产的整合。经过电除尘系统处理后的烟气在风扇的作用下通过烟囱进入吸收塔，以去除污染物。进入脱硫系统的烟气穿过烟气出口，从进水管进入吸收塔，在塔中上升并与冷却塔中的喷雾以相反的方向进行反应。经过一系列的化学反应后，塔中的污染物被清除并通过烟道释放到大气中，然后烟气进入除雾系统。顾名思义，其功能是在脱硫后收集烟气小滴，收集后返回吸收塔进行二次处理。由于气液室内的固体堆积，除雾器系统将被严重阻塞，从而降低了效率。为了确保除雾器系统的平稳运行并避免堵塞，有必要定期用工艺用水冲洗除雾器系统的每个位置[2]。

3.2.2 石膏脱水系统

石膏排泄泵通过管道输送石膏克隆的吸收塔中的含石膏污泥。旋风除尘器执行两项功能：一是将现有悬浮液脱水一步，二是对石膏的性能进行分类。石膏悬浮液在离心力的作用下进入旋风分离器，小颗粒向上移动并从溢流中喷出。旋风分离器悬浮液中的固体从旋风分离器的边缘向下移动，并在电流下形成40%～50%的固体浓度。通过溢流口的部分浆料返回到吸收塔，另一部分被输送到废水处理系统，该系统用于减少脱硫系统中其他重金属的含量并提高脱硫效率。从分离器的边缘向下移动的浆料进入真空带脱水系统，真空带脱水后的浆料进入浆料过滤池，最后返回滤液泵的吸收塔。悬浮液用真空胶带脱水机处理，以减少水含量，提高石膏的纯度，并压成饼状。短时间存放后，悬架可通过汽车到达制造商[3]。

3.3 脱硫系统改造方案

优化现有的喷雾系统，更换原来的循环泵B和C，并增加浆液供应。原始的吸收塔直径为13m，高度为29.3m，配有三层喷雾。三个用于浆液的循环泵，容量为5300m3/h，压力-20.3/22.2/24.1m，喷嘴为偏心锥形。为了减小系统的阻力，更换了C泵的叶轮，并且C泵的电流小于更改后的初始设计值。考虑到超低排放的要求，为确保脱硫效率，经过仔细考虑，决定用恒压替换浆液循环泵B和C，流量增加到6150m3/h。转换后，总喷雾量达到17600m3/h，对应于液气比为12.42[4]。

重新布置初始喷涂层，以满足对新喷嘴放置的需求。从烟道气中去除的二氧化硫必须在必要时被完全氧化，以确保烟道气和悬浮液具有最充分的响应并且不会在吸收塔和吸收塔的内壁上结垢，喷涂过程必须认真细致地完成，尽量减少喷涂失误，从而有效提高氧化反应侠侣[5]。大部分氧化反应在吸收塔中进行，另一部分由烟道气中所含的氧气补充。因此，吸收塔污泥池的污泥存储标准必须满足最低氧化要求。根据计算，与最小氧化空间相对应的悬浮罐最小容积为857m3，现有的悬浮罐容积满足转化后氧化空间的最小需求。为了使脱硫系统的副产物达到标准，所形成的小的石膏颗粒可以在吸收塔的下落液体中长时间保留，这对于提高石膏的质量非常重要。石膏质量直接关系到产品的使用质量，含水率最高不能超过10%，才能有效提高混凝土质量[6]。

3.4 电除尘器改造方案

根据最终粉尘和粉尘控制项目＜5mg/m3，必须进一步纠正静电除尘器（大修或提高效率），以使静电沉淀粉尘浓度＜20mg/m3，以满足脱硫和除尘＜5mg/m3的要求。与煤的初始设计质量相比，改质后的煤增加了灰分含量，进口计算的烟灰理论浓度为24g/m3，超过了2014年的改建设计成本，但排放超低的煤改质中的硫含量0.6%。通过集尘器促进集尘。根据重整煤的质量计算，静电沉淀物进口处的粉尘浓度小于24g/m3，出口处的烟尘浓度小于20mg/m3，沉淀效率为99.92%。根据静电沉淀物的选择和设计，在确定静电沉淀物的效率后，有必要确定特定的集尘面积（与污泥的大小有关）和接近率（与煤的质量有关）。因为在静电沉淀物冷却废气之前使用烟气热交换器，所以静电沉淀物必须在冷却后应对多种影响。将进入电场的烟气冷却后（高达95°C），可以进一步提高静电沉淀物除尘的效率：（1）数据收集表明，烟气出口温度从131°C降低到95°C。烟气量有效地从初始量减少了10%；（2）电除尘器不仅可以降低电阻率，还能提高加载电荷的功率，从而提高静电沉积的效率。

4 结语

技术可能是实现超低排放的主要问题，但管理和运营水平也是非常重要的补充。 现场测试结果表明，尽管对超低排放量的改造可以满足对超低排放量的要求，但脱硫系统也存在许多问题。 我们希望本文将提供一个可行的解决方案为电厂提供参考。