300MW機組超低排放改造先進工藝探討

摘要：文章介紹了一種300MW機組超低排放改造的方法，著重對新型的脫硫除塵一體化技術(shù)工藝原理進行講解，采用的技術(shù)投資少運行費用低，值得借鑒。

關(guān)鍵詞：高效脫硫除塵 雙相整流 除霧器

一、概況

某電廠#6機組為300MW亞臨界燃煤發(fā)電機組，2006年2月投運。機組采用低氮燃燒技術(shù)降低氮氧化物生成量，配套建設(shè)高效SCR脫硝工藝、袋式除塵、石灰石-石膏濕法脫硫工藝處理鍋爐廢氣。為進一步改善大氣環(huán)境質(zhì)量，保護生態(tài)環(huán)境，按照國家《2014-2020年煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》要求，電廠積極進行超低排放技術(shù)改造工作。#6機組超低排放改造項目于2016年4月正式開工建設(shè)，6月份完成。本項目設(shè)計指標為煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不大于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。

二、改造內(nèi)容

#6機組進行超低排放改造的主要內(nèi)容為脫硝設(shè)施原SCR兩層基礎(chǔ)上加裝一層催化劑及配套吹灰器，加裝稀釋風機及加熱器。除塵器濾袋由原來的濾布(PPS纖維+PTFE基布)更換為超細、抗氧化、抗腐蝕、抗磨損材質(zhì)(基布：PTFE;纖維：30%PPS超細+30%PPS+40%PTFE混紡)，更換配套袋籠。脫硫設(shè)施拆除原GGH，原兩層屋脊式除霧器更換為三層高效屋脊式除霧器，吸收塔及煙道重新防腐，DCS升級改造，加裝托盤(沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置)。同時對#6機組總排口進行技術(shù)改造和CEMS設(shè)備更換，滿足低濃度污染物排放監(jiān)測的要求。

三、先進工藝探討

此次改造的先進工藝為除塵脫硫一體化的脫硫設(shè)備。本工程原有脫硫吸收塔為液柱塔+噴淋層，吸收塔漿池與塔體為一體結(jié)構(gòu)。吸收塔漿池部分尺寸16.9m×9.9m，配五臺側(cè)入式攪拌器。吸收塔上部尺寸為10.9×9.9m，設(shè)3層噴射層、一層噴淋層，分別配置四臺漿液循環(huán)泵。噴淋層上部布置有兩級除霧器。在一級除霧器的上、下部，二級除霧器下部各布置一層清洗噴嘴，吸收塔的氧化空氣系統(tǒng)有三臺氧化風機。

目前隨著國家超低排放標準的提高,對國內(nèi)脫硫除塵技術(shù)提出了新的要求,脫硫效率及除塵效率需要大幅提高。國內(nèi)各個脫硫廠家都對各自技術(shù)進行了升級開發(fā),在煙氣進行一級袋式除塵基礎(chǔ)上(除塵器出口煙塵濃度不大于10mg/Nm3)，在后續(xù)的脫硫階段分別提出了新型的脫硫除塵一體化技術(shù),即在吸收塔內(nèi)通過特殊的裝置及噴淋系統(tǒng)的組合,既可以高效脫除煙氣中SO2也可以高效脫除煙塵。其中有代表性的技術(shù)有國家電投集團遠達環(huán)保的雙相整流+高效除霧器、國電清新的旋匯耦合脫硫+管束式除塵器、凱迪環(huán)保II代高效沸騰托盤塔+高效除霧器技術(shù)、上海龍凈單塔雙區(qū)+高效除霧器技術(shù)等。

此次改造采用的是雙相整流+高效除霧器技術(shù)，煙氣通過雙相整流裝置與漿液產(chǎn)生均勻混合，提高了氣液固三相傳質(zhì)速率，完成一級脫硫除塵，同時實現(xiàn)了快速降溫及煙氣均布，加之高效除霧器，提高了除塵和脫硫效率。

1、主要改造內(nèi)容

(1))吸收塔入口煙道上方和第一次噴射層之間的塔體加高2.5m，安裝雙相整流裝置1套，包含其支撐系統(tǒng)及防腐等。使進入吸收塔的煙氣經(jīng)過該設(shè)備后流場分布更均勻，同時煙氣與在該設(shè)備上形成的漿液液膜撞擊，促進氣、液兩相介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，提升吸收塔整體脫硫效率，而且還能避免煙氣偏流短路現(xiàn)象，為了達到較高的脫硫效率，改造三層噴射層的漿液循環(huán)泵，加大了噴淋量，原一層噴淋層保留。

(2)將原吸收塔采用的兩級屋脊式除霧器更換為三級高效屋脊式除霧器，更換后可滿足吸收塔出口液滴含量出口霧滴小于≤15mg/Nm3。由于除霧器高度增加，除霧器區(qū)域高度由原有2.5m增加到4.5m，結(jié)合除霧器空間距離要求，#6吸收塔上部總增高3.2m。

(3)沸騰式傳質(zhì)構(gòu)件支撐利舊原有12.279m層預(yù)留支撐梁進行安裝。沸騰式傳質(zhì)構(gòu)件采用模塊化進行安裝布置，模塊與梁采用螺栓連接，模塊與吸收塔壁預(yù)焊角鋼亦采用螺栓連接，模塊與模塊之間用2205鋼板制作的加固肋進行加固。沸騰式傳質(zhì)構(gòu)件按照脫硫效率不低于10%設(shè)計，同時兼?zhèn)涑龎m功能，開孔孔徑35mm。沸騰式傳質(zhì)構(gòu)件上下段設(shè)置4處壓力測點

2、沸騰式泡沫脫硫除塵一體化裝置原理

沸騰式泡沫脫硫除塵一體化技術(shù)核心在于雙相整流+三級高效除霧器。其主要原理在于氣液兩相充分結(jié)合，有利于更小煙塵的去除。雙相整流裝置讓吸收塔內(nèi)煙氣分布更均勻，通過CFD模擬，可以使吸收塔入口截面的不均勻度由36.4%降低到6.2%，因此除霧器不會產(chǎn)生局部超流現(xiàn)象。三級高效除霧器出口液滴含量不大于20mg/Nm3。

技術(shù)主要構(gòu)成和原理圖示：

雙相整流脫硫技術(shù)是利用一種在脫硫吸收塔內(nèi)安裝的多孔薄片狀設(shè)備，使進入吸收塔的煙氣經(jīng)過該設(shè)備后流場分布更均勻，同時煙氣與在該設(shè)備上形成的漿液液膜撞擊，促進氣、液兩相介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，達到脫除一部分二氧化硫的目的。該技術(shù)具備了噴淋塔和鼓泡塔的特點，對提高脫硫效率、減少漿液循環(huán)量有顯著的效果，能降低投資并節(jié)約運行成本。

四、監(jiān)測情況

設(shè)備改造后，發(fā)電公司委托資質(zhì)單位對煙氣排放情況分機組不同工況進行了監(jiān)測。在90%、75%、50%三種負荷，燃燒近兩年最差煤質(zhì)、設(shè)計煤質(zhì)、近期常用煤質(zhì)三種煤質(zhì)的條件下，#6機組總排口煙塵排放濃度最大值為3.71mg/m3，二氧化硫排放濃度最大值為29mg/m3，氮氧化物排放濃度最大值為38mg/m3，均滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規(guī)定的天然氣鍋爐及燃氣輪機組“在基準氧含量為6%的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度不高于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3”的標準限值要求。2016年7月17日，資質(zhì)單位對#6機組總排口CEMS進行了比對檢測，并通過當?shù)丨h(huán)境監(jiān)控中心現(xiàn)場審核驗收。

五、結(jié)語

本文介紹的超低排放改造工藝，工期短投資少并能節(jié)約運行成本，目前超低排放改造后，設(shè)備運行正常可靠，值得同類型機組借鑒。