中高硫燃煤烟气脱硫除尘的利器——高效渐变分级单塔脱硫除尘技术

3. 高效渐变分级复合脱硫塔的大型化示范工程

高效渐变分级复合脱硫塔的大型化示范工程依托华能左权电厂2号660MW机组，如图6所示。通过上述理论基础、数值模拟、冷态实验和中试实验研究，表明该技术的脱硫和除尘性能在理论设计和实验装置运行上均能满足该电厂中高硫燃煤烟气的超低排放要求。大型化示范项目主要解决塔内相关截面的气液均布、降液以及防沉积结垢等工业应用问题。

图6 华能左权电厂2号660MW机组烟气脱硫改造工程

原脱硫塔采用喷淋、吸收和氧化为一体的逆流喷淋单塔方案，进入脱硫装置的原烟气设计温度为130℃，每个吸收塔有4台浆液循环泵，采用4层喷淋层，设置2级除雾器。设计煤种含硫量为2.3%，脱硫装置入口SO2浓度5211 mg/Nm3，SO2脱除率≥95%，出口SO2浓度≤260.6mg/Nm3。实际运行工况如下表1所示。可能由于浆液循环泵效能下降、喷嘴堵塞、烟气分布不均等问题导致脱硫效率持续下降。设计入口烟尘浓度50 mg/Nm3，出口浓度≤30 mg/Nm3。在满负荷测试期间，实际入口烟尘浓度为45.5mg/Nm3，出口浓度为19.1mg/Nm3，除尘效率为58%。并未专门考虑吸收塔的除尘功能。

本次脱硫改造入口烟气参数结合电厂运行及低低温电除尘改造的情况，发生较大的调整，入口温度从130℃降低至90℃，SO2浓度从5211mg/Nm3提高至5440mg/Nm3，烟尘浓度从50 mg/Nm3降低至30 mg/Nm3，烟气量从2100865 Nm3/h减少至2087002 Nm3/h。高效分级复合脱硫塔改造方案为，配置1层托盘+4层喷淋层+1层薄膜持液层。脱硫塔基础不做加固，既可满足改造后荷载要求。脱硫塔浆池不需要增加，可以利旧。原喷枪式氧化空气管道改造为管网式氧化空气系统。在脱硫塔入口烟道上部和最第一层喷淋层之间增加一层托盘。原有的四层喷淋层全部更换，喷嘴更换为单向双头喷嘴，每层喷淋层布置200个喷嘴。每层喷淋层配套设置一台浆液循环泵。喷淋层上部增设一层薄膜持液层。薄膜持液层配套单独的石灰石供给系统。吸收塔出口烟道配置一套三级高性能烟道除雾器，烟气经过除雾器后排至烟囱。

2015年12月示范工程顺利通过168小时试运行，在锅炉负荷328～645MW，入口SO2浓度3585～6249mg/Nm3的情况下，脱硫效率为99.50% ~99.97%，平均值99.80%;出口SO2最高值21.8mg/Nm3，平均值9.1mg/Nm3。

2016年1月示范工程顺利通过晋中市环境监测站环保测试和国电科学技术研究院性能考核。在使用设计煤种生产负荷>90%的情况下，出口SO2浓度8～12mg/Nm3，烟尘浓度≤2.66mg/Nm3;在使用实际煤种生产负荷>90%的情况下，出口SO2浓度4～10mg/Nm3，烟尘浓度≤2.28mg/Nm3;在使用实际煤种生产负荷>50%的情况下，出口SO2浓度4～8mg/Nm3，烟尘浓度≤1.99mg/Nm3，监测结果超低排放达标率100%。

据电厂测算，采用高效渐变分级脱硫技术与串联塔技术相比，可节约占地面积300m2左右，节约改造工期50天左右，节约单位造价41.9元/kW左右，后期电耗水耗维修费用均更低，节约年运行费用17.5元/kW左右;采用本技术后可以燃用高硫煤，至少可节约燃煤购置费50元/吨;同时在社会效益方面较改造前每年SO2多减排2151吨，烟尘多减排254吨。

4. 结论

本文以原有燃煤烟气湿法脱硫塔为基础，采用理论研究、数值模拟、冷态实验、中试实验等方法，开发了基于高效渐变分级技术的复合脱硫塔。在不设置湿式电除尘器，不增加占地，不新增吸收塔的情况下，实现SO2和烟尘一体化高效协同脱除，满足中高硫燃煤烟气的超低排放要求。具体结论如下：

(1)基于气液传质平衡理论，提出了渐变分级吸收的高效石灰石-石膏湿法脱硫工艺，开发了以托盘+喷淋层+薄膜持液层为核心的分级复合脱硫塔，实现气液高效传质，满足深度脱硫、高效除尘的要求。

(2)在中试实验验证的基础上，提出高效渐变分级单塔脱硫除尘技术的大型化工艺方案，并在660MW机组上连续稳定运行，结果表明在脱硫塔入口SO2浓度3585～6249mg/Nm3的情况下，SO2脱除效率≥99.5%，出口SO2≤21.8mg/Nm3，出口烟尘≤2.66mg/Nm3，均达到超低排放要求。

参考文献

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[6] 钟晨曦. 湿式静电除尘技术在燃煤电厂烟气深度净化处理中的应用; 中国电机工程学会清洁高效发电技术协作网2014年会 [C].

作者：赵红，韩长民，张轶，吴敏，汪俊平，王针，陈超

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