案例：超临界燃煤机组超低排放及脱硝宽负荷改造技术

2.1 单塔双循环

单塔双循环湿法脱硫技术是在单循环湿法脱硫技术上发展而来的。其主要工艺在脱硫塔内设置积液盘将脱硫区分隔为上、下循环脱硫区，下循环脱硫区、下循环中和氧化池及下循环泵共同形成下循环脱硫系统，上循环脱硫区、上循环中和氧化池及上循环泵共同形成上循环脱硫系统，在一个脱硫塔内形成相对独立的双循环脱硫系统，烟气的脱硫由双循环脱硫系统共同完成。本工艺双循环脱硫系统相对独立运行，但又布置在一个脱硫塔内，既保证了较高的脱硫效率，又降低了浆液循环量和系统能耗，并且单塔整体布置还减少了占地，节约了投资;本工艺特别适合于燃烧高硫煤产生的烟气脱硫，脱硫效率可达到99%以上，若要控制二氧化硫排放浓度不大于35mg/Nm3，理论入口浓度可达3500mg/Nm3。

本技术的重点在于浆液分区使用，吸收区循环和氧化区循环，单塔双循环两个系统浆液性质分开后，可以满足不同工艺阶段对不同浆液性质的要求，更加精细地控制了工艺反应过程，高PH  值的吸收区循环在较低的液气比和电耗条件下，可以保证很高的脱硫效率。

2.2 双塔双循环

双塔双循环技术是在单塔双循环技术上的发展和延伸，非常适用于高含硫煤和高脱硫效率的改造工程。能有效的利用原有脱硫装置，避免了重复建设和资源浪费。可适用二氧化硫排放入口浓度不大于3500mg/Nm3的烟气处理，若建设用地足够可在机组运行期间建设串塔，留接口在停机后施工，可大大减少机组停运改造时间。但存在后期维护和使用费用偏高的问题。

2.3 单塔单循环强化传质

本工艺是在单塔单循环湿法脱硫技术的基础上进行内部的改造，提高气液传质，强化对流效果，从而提高SO2的脱除率。本方案改造工作量较小，特别适用于老塔改造，在原有吸收塔内部进行一系列改造，包括优化喷嘴布置、增加均流提效构件、控制内部PH等来实现系统提效的目标。

典型单循环钙基湿法烟气脱硫系统影响脱硫效率的因素主要有：塔内烟气流速、液气比、吸收区高度、浆液池容量、浆池pH值、烟气分布均匀性等等，在工程应用中要根据实际情况选择合适的参数，实现高脱硫率和良好的经济性，根据目前国内外的情况，提高石灰石-石膏湿法脱硫效率的方案主要有：

2.3.1 增加液气比

液气比对脱硫效率的高低有着重要影响。在吸收塔设计中，循环浆液量的多少决定了SO2吸收表面积的大小，在其他参数恒定的情况下，提高液气比相当于增大了吸收塔内的浆液喷淋密度，从而增大了气液传质表面积，强化传质，提高脱硫效率，提高液气比是提高脱硫效率的有效措施。液气比增大带来的问题是循环泵流量和吸收塔阻力增大，电耗增高。

2.3.2 采用均流提效构件提高脱硫效率

吸收塔均流构件能改善吸收塔内烟气分布，烟气和浆液的流场分布直接决定着吸收塔内的传质、传热和反应进行程度。对于无均流提效构件塔，改善烟气分布最有效的措施是增加均流提效构件，使进入吸收塔内的烟气分布均匀，避免偏流问题;而对于已有均流提效构件的吸收塔，可以通过调节均流提效构件开孔率、加装第二层均流提效构件满足要求。均流提效构件塔相对于空塔的缺点是吸收塔阻力相对较高，引风机电耗较高。

2.3.3 合理布置喷嘴，强化传质效果

采用120°空心锥碳化硅喷嘴，密集布置，面积覆盖率达200%以上，在一定的喷射压力下获取直径2000?滋m以下的浆液液滴，增大浆液与烟气的接触面积;布置在吸收塔周边的喷嘴流量比中心喷嘴流量大15%，便于烟气向中心流动，避免在周边“短路”。烟气经均流提效构件后，在喷淋区域进一步与浆液接触，再次强化传质，提高脱硫吸收剂的利用率。

2.3.4 将标准喷淋层改为对向互补喷淋层

对向互补喷淋层是在中高硫煤或大型机组的脱硫项目的实施中，改进了的喷嘴母管的布置方式，其将两个喷淋管对向布置在同一层上。据计算，在保证脱硫效率的同时，该种布置可以有效降低脱硫塔的高度及循环泵的电耗。对向互补喷淋层实际上是两台循环泵对应的两个喷淋母管分别从吸收塔的两侧进入吸收塔，在同一个平面内交互布置。显而易见，在同一层塔的截面内，对向互补喷淋层可布置更密的喷嘴，这样喷淋的覆盖率和均匀性更好，从而获得更高的效率。

2.3.5 加装气液传质强化构件

吸收塔内的流场分布情况决定了气液两相的混合和传质效果，从而直接影响着SO2的脱除效率。对于传统的喷淋塔来说，在塔壁区域，由于喷嘴的布置不尽合理而使得喷淋浆液的覆盖不足，使得烟气沿塔壁逃逸，从而降低了脱硫效率。为改善这一状况，可以通过在喷淋层下面的塔壁区域安装气液传质强化构件，充当塔壁喷嘴的角色，使得吸收区浆液的喷淋密度分布更为均匀，从而提高脱硫效率。

2.3.6 建塔外浆池

扩大浆池容积，使得浆池中浆液停留时间延长，浆液与氧气的接触时间也延长，氧化更充分，加入的石灰石浆液利用率更高，有利于系统的PH值控制，确保系统脱硫效率。

通过以上几种技术的组合，机组燃用含硫1%以内的燃煤时，可实现98.5%以上的脱硫效率，并可达到超低排放的脱硫标准。

2.4 单塔单循环提高液气比

本工艺主要依靠提高液气比，并辅以优化流场结构，从而提高SO2的脱除率。本方案改造工作量较大，需对原有吸收塔进行拔高，并在塔内部进行一系列改造，包括提高吸收塔高度、增加喷淋层数量、优化喷嘴布置，来实现超低排放的目标。但缺点是对燃煤质量要求高，吸收塔内烟气流速太高，且烟气进、出口流场不佳，严重影响脱硫效率，脱硫塔系统的能耗太高，同时还需对原有吸收塔基础进行核算。

2.5 脱硫改造方案的确定

马鞍山当涂发电有限公司现场改造空间较为紧张，结构非常紧凑，需综合考虑改造方案。采用单塔单循环强化传质与单塔单循环提高液气比，两种方式相结合的改造方案，吸收塔加高，整体更换喷淋层，并新增加一层，喷淋层喷嘴全部更换;对原有3台浆液循环泵进行改造，新增1台浆液循环泵和1台小流量罗茨型氧化风机;采用均流提效构件提高脱硫效率，加装气液传质强化构件。

3 除尘改造技术方案的选择

马鞍山当涂发电有限公司1号机采用双室四电厂静电除尘器，2014年进行了小分区改造，由之前的16个大分区分割成32个小分区，并将一、二电场高压电源更换为高频电源，第三、四电场分小区后采用脉冲高频电源，根据改造后性能试验报告在100%工况下，除尘器出口烟尘浓度为23.0mg/Nm3，除尘效率为99.91%，考虑到脱硫系统对烟尘的脱除效率一般认为低于50%，并存在脱硫后烟气携带石膏雾滴的可能，目前条件下无法满足烟尘超低排放小于10mg/Nm3的要求，因此需对除尘设施进行改造。

3.1 湿式电除尘技术

目前国内采用的湿式电除尘主要分为三类，柔性电极湿式电除尘技术、金属电极电除尘技术和导电玻璃钢电极湿式电除尘技术。柔性电极湿式电除尘技术采用非金属织物柔性电极作为阳极板，在水浸润后可具备导电性，材质本身也耐腐蚀，不额外增加药品，收集水也可回收。物耗、能耗低。由于基本不喷水，且阳极吸附极性水液滴和SO3气溶胶，可有效控制PM2.5排放和避免石膏雨的发生。金属电极式湿式电除尘技术的电极采用高耐腐蚀的哈氏合金(如C276)或不锈钢316L材料制作，设备内需布置大量喷嘴，阳极有腐蚀风险，需对收集水进行废水处理，物耗、能耗高。导电玻璃钢电极湿式电除尘技术采用专利的CF材质，阳极板具有良好的导电性、耐腐蚀性，表面光滑，系统运行电耗低，不额外增加药品，收集水可直接回用，物耗、能耗低。由于基本不喷水，且阳极吸附极性水液滴和SO3气溶胶，可有效控制PM2.5排放和避免石膏雨的发生。

3.2 吸收塔内一体化除尘技术

吸收塔内一体化除尘技术是在吸收塔内改造，在喷淋层的下放加设一层高效旋汇耦合装置，引风机出口烟气进入吸收塔，经过高效旋汇耦合装置，利用流体动力学原理，形成强大的可控湍流空间，使气液固三相充分接触，提高传质效率;在喷淋层的上方除雾器更换为管束式除尘器，经高效脱硫及初步除尘后的烟气向上经离心管束式除尘装置进一步完成高效除尘除雾过程，实现对微米级粉尘和细小雾滴的脱除，实现烟尘低于10mg/Nm3超净脱除。

3.3 除尘改造技术方案的确定

1号机电除尘器刚改造不久，除尘器效率高，出口烟尘浓度小于23mg/Nm3，若采用湿式电除尘技术改造工期长、造价高，且现场布置湿式电除尘器空间较为紧张，因为根据除尘技术效果和现场条件，1号机除尘改造采用吸收塔内一体化除尘技术。

4 改造前后数据对比

4.1 三项污染物的平均排放数据

根据1号机改造前在线监控数据整理出三项污染物的平均排放数据如表1。改造完成后7月12日委托中国大唐集团科学技术研究研有限公司华东分公司进行了性能测试，测试结果均达到超低排放标准要求，测试结果见表2。

4.2 省煤器烟气挡板调试试验结果

50%-100%BMCR工况，省煤器烟气挡板开度100%，SCR入口烟温均保持在300℃以上，满足投脱硝要求，且省煤器壁温偏差均控制在15℃以内;40%THA工况下，省煤器烟气挡板开度10%，SCR入口烟温可保持在299℃以上，满足投脱硝要求，省煤器壁温偏差控制在40℃以内。

5 结束语

燃煤电厂在进行超低排放改造时，要充分了解目前政策要求，要对不断推出的新技术进行充分的调研，避免出现改造后不能稳定达到标准要求的情况，避免二次改造。在不同类型的机组上应结合现有设备及环保排放情况，以安全、经济、环保为原则，选择最适合本企业的优化方案，达到最佳的改造效果。

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