（内蒙古京泰发电有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯 017100）
摘要：为了全面落实《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发〔2015〕164号）的通知要求，对某电厂2×300MW循环流化床机组脱硫系统进行脱硫协同除尘超低排放〔1〕改造，主要包括吸收塔系统、石膏浆液排出系统和石膏脱水系统。改造后的性能考核试验结果表明，脱硫装置入口SO2浓度达到3750mmg/Nm3时,出口二氧化硫、烟尘浓度分别不高于35 mg /Nm3、10mg /Nm3，各项指标均达到排放要求。
关键词：超低排放；旋汇耦合器；离心管束式除尘除雾器；二氧化硫
1 设备概况
某电厂为东方锅炉厂自主研发的型号为DG1089/17.4—Ⅱ1型亚临界、一次中间再热、自然循环、单炉膛双烟道、汽冷式旋风分离器，采用床下风道燃烧器点火的CFB锅炉。在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况(BMCR)、处理100%烟气量条件下，除尘器出口含尘浓度≤30mg/Nm3。石灰石-石膏湿法脱硫工艺，1炉1塔，全烟气脱硫，未设置GGH和增压风机。吸收塔采用喷淋塔方案，设置四层喷淋层，塔顶部布置两层屋脊除雾器。一炉一塔配置。吸收剂制浆方式采用购粉制浆液；同时设置脱硫废水处理系统。
2 现状分析
国家最新排放标准环保排放标准为：基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于5 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50mg/Nm3，目前该电厂一期工程2×300MW循环流化床机组环保排放烟尘＜30 mg/Nm3、二氧化硫＜200 mg/Nm3〔2〕，该标准已无法满足新排放标准要求，优先对#2脱硫脱硫系统进行协同除尘超低排放改造。
3 改造方案选择
本次脱硫装置改造主要有3种方案可供选择：新型管式托盘[3]改造方案、单塔增设一级旋汇耦合器[4]+离心管束式除尘除雾改造方案、单塔双区[5]改造方案。方案一和方案二结构简单、脱硫效率高。但方案一吸收塔增高、顶部塔径增大，需对吸收塔基础重新加固，冬季施工成本高、施工隐患风险大，同时净烟道与吸收塔顶部连接，增加了烟道材料使用量，工程造价高；方案三运行维护比较复杂，同一个浆池上下两层浆液PH值控制在不同的范围比较困难。本次改造采用单塔增设一级旋汇耦合器+离心管束式除尘除雾改造[6]工艺。
4 旋汇耦合器+离心管束式除尘除雾烟气处理原理
4.1 工艺流程
待处理的烟气进入吸收塔首先与旋汇耦合器旋流后的石膏浆液逆向接触后，再与上方五层喷淋浆液逆流接触，去除烟气中的SO2。在吸收塔后设有离心管束式除雾器，除去出口烟气中的雾珠后，由吸收塔上方进净烟道排入烟囱。
4.2 旋汇耦合器工作原理
原烟气进入吸收塔后，首先进入旋汇耦合区，通过旋流和汇流的耦合，在湍流空间内形成一个旋转、翻覆、湍流度很大的有效气液传质体系。在完成第一阶段脱硫的同时，烟气温度迅速下降，在旋流耦合装置和喷淋层之间的烟气均气效果明显增强。烟气在旋流耦合装置反应中，由于形成的亚硫酸钙在不饱和状态下汇入浆液，避免了旋流耦合装置。第二阶段进入吸收区，来自吸收塔上部喷嘴的雾化浆液在吸收塔中均匀喷淋与均匀上升的烟气继续反应。由于旋流耦合装置的作用，均气效果的增强，提高了吸收区脱硫效率。
4.3 工艺特点
通过建立超强湍流传质场，使气液在传质场中高速撞击，形成气相、液相都分散的状态，实现在最短的时间、最小的空间、最小的液气比下，达到气液充分接触，进行高速传质，实现最小能耗下的高除尘脱硫效率。脱硫后的烟气通过管束式除尘除雾器将烟气中粉煤灰颗粒、雾滴的凝聚、捕悉和湮灭的3种运动状态，在烟气高速旋流、剧烈混合、旋转运动的过程中，将烟气中携带的雾滴和粉尘颗粒脱除。从而达到高效除尘目的。
5 改造内容
5.1 吸收塔系统
5.1.1拆除两层屋脊式除雾器及其冲洗水管道，更换为管束式除尘装置。
5.1.2喷淋层改造：增加一层喷淋层和一台循环泵，优化原有喷淋喷淋系统。21#、22#、23#浆液循环泵利旧，更换24#浆液循环泵，新增25#浆液循环泵。 24#浆液循环泵改造前流量为6000 m、扬程为24.99m,更换后流量为6000 m、扬程为27m；25#循环泵流量8000m3/h、扬程26.8m。吸收塔高度增加2m。
5.1.3增加一层旋汇耦合器
5.2石膏排出系统
原设计每个吸收塔配置2台石膏排出泵，流量为50m3/h，扬程：48m，一运一备。根据工艺需要，将2台石膏排出泵更换为流量为120m3/h，扬程为50m的新泵。原设计每个塔配1台旋流器，处理能力30 m3/h，根据需要更换为121 m3/h的旋流器。
6 改造效果
该电厂脱硫协同除尘超低排放改造完成后，对#2机组进行性能考核试验，锅炉负荷在100%、75%、50%时，出口SO2浓度平均为13.18mg/Nm3、出口烟尘浓度平均为3.06 mg/Nm3、脱硫效率平均为99.33% （见表1）；改造前耗电率为0.88% ，改造后耗电率为0.72% ，耗电率下降0.16%（见表2）；改造前石灰石粉消耗率平均为 12.683 g/kwh，改造后石灰石粉消耗率平均为 11.887g/kwh，下降6.28%。
本次设计保证烟气脱硫入口SO2浓度≤3750mg/m3, 入口烟尘浓度≤10mg/m3条件下，出口SO2≤35mg/m3。满足设计要求，性能试验各指标均达到了超低排放标准。
7结束语
通过机组性能测试，此次脱硫协同除尘超低排放改造的试验数据满足国家超低排放要求。火电厂进行超低排放改造应根据各电厂实际情况，因地制宜，经过充分技术论证和调研，制定合理方案，避免造成重复投资和浪费。其中增设一级旋汇耦合器+离心管束式除尘除雾烟气是脱硫协同除尘是可以选择的方案之一。
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参考文献:
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[5]刘俊,彭炯,陈晋南,薄以匀.湿式脱硫除尘装置内非等温流场的数值研究[J].中国科技信息,2007(13):19-21.
论文作者:寇汉弟,原小强,康俊涛,贾磊,白永军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：吸收塔论文; 烟气论文; 浆液论文; 耦合器论文; 超低论文; 方案论文; 浓度论文; 《电力设备》2019年第23期论文;