某1000MW燃煤机组超低排放改造分析

具体设计如下:

（1）燃烧优化调整。首先，优先增大燃尽风量，若燃尽风门已全开，则适当调小其余二次风门开度。其次，着重调平制粉系统，包括风粉均匀和阻力调平，使燃烧器处于最佳运行环境，有效地组织低氮燃烧。在设计煤种和实际燃煤偏差不大的情况下，燃烧优化调整，可降低NOx质量浓度。

（2）燃烧系统改造。在燃烧系统顶端增加一层燃尽风，同时对燃烧器进行局部改造。通过燃尽风及燃烧器改造，可进一步降低NOx排放质量浓度。

（3）为了进一步发挥低氮燃烧器的作用并控制脱硝装置入口NOx质量浓度，对燃烧器部分烧损脱落喷嘴进行更换。

（4）脱硝装置原设计采用东方锅炉厂的SCR装置和德国KWH合资公司制造的蜂窝式催化剂，单台机组催化剂量为832.31m3，催化剂化学寿命为24000h，至今已运行约2年。为实现NOx排放质量浓度≤50mg/m3的目标，通过增加备用层催化剂实现原有催化剂+新增催化剂的整体使用寿命为24000h，新增催化剂约400m3。吸收剂选择液氨。

3脱硫系统改造方案

3.1改造目标

原脱硫装置喷淋层采用3+1+1方案，正常3层喷淋层运行，含硫量较高时4层喷淋层运行，第5层喷淋层为设备安全纯备用，以提高系统可靠性。本次改造设计煤种收到基硫按1%考虑，FGD装置入口SO2质量浓度按2300mg/m3考虑，出口SO2排放质量浓度≤35mg/m3，脱硫效率≥98.48%。FGD装置出口粉尘排放质量浓度≤5mg/m3，脱硫装置综合除尘效率≥75%。

3.2改造方案

脱硫改造核心部分体现在吸收塔上，吸收塔的改造是决定改造工程量、改造投资、改造工期等的关键因素。通过计算，并结合一期现有场地条件，统筹考虑除尘和脱硫改造。

本次改造是在原脱硫系统基础上进行提效改造，吸收塔采用1层托盘+5层喷淋层+高效屋脊式除雾器配置。同时，整体优化喷淋层，并采用单向双头喷嘴，实现入口20mg/m3，出口5mg/m3的除尘要求。在设计中预留1层托盘位置，作为备用。将现有第1喷淋层拆除后增加1层合金托盘(标高22.87m处)，利旧现有2-5层的4台浆液循环泵，更换其对应的4层喷淋层(喷淋母管为碳钢管两面衬胶)及喷嘴(喷嘴为单向双头高效喷嘴)，覆盖率提高至300%。

新增喷淋层安装在现第5层喷淋层的上部(标高33.47m处)，利用原第1层喷淋循环泵，更换相应循环泵电机、减速机，新增喷淋层与原喷淋层流量相同，均为13600m3/h。拆除原吸收塔内2层屋脊式除雾器及净烟道平板式除雾器，更换为三级高效屋脊式除雾器，确保本次改造除雾器出口雾滴质量浓度≤20mg/m3。

本次改造拆除现有最底层喷淋层，拆除位置布置1层合金托盘，现有最高层喷淋层上方新增1层喷淋层，新增喷淋层布置在最高层喷淋层上方2.2m处，此处需增加2.2m。最高层喷淋层至除雾器梁下部由原来1.5m增加为3.0m，此部分增加1.5m。新增除雾器安装空间由3.7m变为4.5m，此次改造增加0.8m。原除雾器顶部与吸收塔底部距离为0.7m，此部分改造后变为3.5m，增加2.8m。故需增加的高度为2.2+1.5+0.8+2.8=7.3(m)。

考虑吸收塔出口水平烟道除雾器工况环境，吸收塔出口增高至11.18m，以降低水平烟道除雾器入口的烟气流速。本次改造拆除水平烟道除雾器，故考虑将吸收塔出口封堵作为吸收塔本体部分以减少吸收塔本体所需增加高度，降低工程量。改造后吸收塔出口烟气量为3972499m3/h，按照15m/s的烟气流速计算，吸收塔出口尺寸为12.62mx5.88m，故吸收塔出口封堵5.3m作为吸收塔本体部分。所以，优化后的吸收塔抬升高度为7.3-5.3=2.0(m)，即吸收塔本体仅需增高2.0m即可满足要求。

进行了计算流体力学(CFD)模拟验证，并在喷淋层间添加聚气环。吸收塔原氧化风机、石膏排除泵利旧，为提高石灰石浆液供给的可靠性和便于吸收塔运行参数控制，将现有单回路供浆系统改为双回路连续供浆系统。

石膏脱水系统只进行部分改造，加装滤液箱、溢流箱管道，使公共系统可以切换，满足系统稳定高效运行的要求。排空系统利旧，工艺水(工业水)系统进行部分改造，其余利旧。为进一步增加此方案的说服力，对改造后吸收塔部分进行流场模拟，其结果如图1所示。

图1吸收塔本体流场模拟

托盘能够有效组织塔内流场分布的均布性。喷淋时，100%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)模拟工况运行条件下，脱硫喷淋塔喷淋层入口、喷淋层间、除雾器入口等截面速度分布均匀度系数介于0.3-0.4之间，处于工程许可范围之内；除雾器入口及除雾器之间气流分布系数约为0.2；喷淋浆液覆盖效果好，气液接触状况较佳；烟气温度在入口干湿界面处受浆液作用，迅速降低至50℃左右。本次改造方案较其他方案塔内阻力小，各截面流场分布更均匀，出口烟道没有回流现象。

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