燃煤電廠脫硫改造經驗綜述-胡健民

1、燃煤電廠脫硫改造經驗綜述燃煤電廠脫硫改造經驗綜述中國環(huán)保產業(yè)協(xié)會脫硫脫硝委員會 脫硫改造的外因和內因 火電廠大氣污染物排放標準嚴格火電廠大氣污染物排放標準嚴格 受多方面因素的影響，燃煤電廠煤質波動大，普受多方面因素的影響，燃煤電廠煤質波動大，普遍變差遍變差 部分脫硫工程的設計和設備存在不同程度的問題，部分脫硫工程的設計和設備存在不同程度的問題，脫硫系統(tǒng)不能長期、穩(wěn)定、可靠運行，尤其在取脫硫系統(tǒng)不能長期、穩(wěn)定、可靠運行，尤其在取消煙氣旁路后，矛盾更加突出消煙氣旁路后，矛盾更加突出 超低排放超低排放 為增加電廠發(fā)展的環(huán)境容量或爭取城市電廠的生存為增加電廠發(fā)展的環(huán)境容量或爭取城市電廠的生存空間，同時

2、也為改善大氣環(huán)境作貢獻，有些電力集團率先空間，同時也為改善大氣環(huán)境作貢獻，有些電力集團率先提出了超凈排放、近零排放、超低排放、達到燃天然氣燃提出了超凈排放、近零排放、超低排放、達到燃天然氣燃氣輪機標準排放（簡稱燃機標準）等概念。其中燃機標準氣輪機標準排放（簡稱燃機標準）等概念。其中燃機標準的提法是不科學的，因在的提法是不科學的，因在GB132232011標準中，燃煤標準中，燃煤機組的基準氧含量是機組的基準氧含量是6%，而天然氣燃氣輪機組的基準氧，而天然氣燃氣輪機組的基準氧含量是含量是15%，即其空氣過剩系數是燃煤機組的，即其空氣過剩系數是燃煤機組的2.5倍。倍。 天然氣燃氣輪機組的煙塵、二氧化

3、硫、氮氧化物天然氣燃氣輪機組的煙塵、二氧化硫、氮氧化物的允許排放限值分別是的允許排放限值分別是5、35、50mg/Nm3, 換算換算到到6%基準氧含量，其排放限值分別是基準氧含量，其排放限值分別是12.5、87.5、125 mg/Nm3，其中二氧化硫、氮氧化物的允許，其中二氧化硫、氮氧化物的允許排放限值均高于燃煤機組特別排放限值的排放限值均高于燃煤機組特別排放限值的50、100 mg/Nm3，這明顯是誤解了標準。合理的提，這明顯是誤解了標準。合理的提法應是超低排放，但不是標準。法應是超低排放，但不是標準。 眼下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低排放濃度分別是眼下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低排放濃

4、度分別是5、35、50mg/Nm3已被廣泛宣傳，最早是浙江省人民政府發(fā)已被廣泛宣傳，最早是浙江省人民政府發(fā)文要求省內文要求省內600MW及以上燃煤機組于及以上燃煤機組于2017年前達到上述年前達到上述排放要求，并稱于排放要求，并稱于2014年年6月在嘉興電廠百萬機組上已實月在嘉興電廠百萬機組上已實施投運。隨后，江蘇、山東、陜西等地以示范工程、加大施投運。隨后，江蘇、山東、陜西等地以示范工程、加大環(huán)保電價補貼等方式予以跟上。盡管花錢很多、減量不多，環(huán)保電價補貼等方式予以跟上。盡管花錢很多、減量不多，在經濟上不夠合理，但對相關環(huán)保產業(yè)卻是機遇和挑戰(zhàn)，在經濟上不夠合理，但對相關環(huán)保產業(yè)卻是機遇和挑戰(zhàn)

5、，尤其是脫硫和除塵改造耗資更大，粗估尤其是脫硫和除塵改造耗資更大，粗估1臺臺300MW機組脫機組脫硫和除塵超低排放改造約需硫和除塵超低排放改造約需5000萬元。萬元。 目前實現超低排放，首先要控制燃煤品質、加強運行維護目前實現超低排放，首先要控制燃煤品質、加強運行維護管理，主要技術措施有：煙塵控制采用吸收塔上游除塵器管理，主要技術措施有：煙塵控制采用吸收塔上游除塵器達標排放、提高吸收塔除塵效果、減少吸收塔出口霧滴攜達標排放、提高吸收塔除塵效果、減少吸收塔出口霧滴攜帶量、在吸收塔后加裝濕式電除塵器等；二氧化硫控制采帶量、在吸收塔后加裝濕式電除塵器等；二氧化硫控制采用雙循環(huán)技術進行提效改造、增加液

6、氣比、改善塔內氣流用雙循環(huán)技術進行提效改造、增加液氣比、改善塔內氣流分布、提高吸收劑石灰石品質和活性等；氮氧化物控制采分布、提高吸收劑石灰石品質和活性等；氮氧化物控制采用用3層品質優(yōu)良的催化劑、改善氣流分布和噴氨裝置、控層品質優(yōu)良的催化劑、改善氣流分布和噴氨裝置、控制催化劑通道流速等。制催化劑通道流速等。 試行跨行業(yè)排放權交易制度試行跨行業(yè)排放權交易制度 目前，電力行業(yè)各項污染治理都走在全國前列，但目前，電力行業(yè)各項污染治理都走在全國前列，但鋼鐵、水泥這些污染大戶卻遠遠落在后面。全國環(huán)保一盤鋼鐵、水泥這些污染大戶卻遠遠落在后面。全國環(huán)保一盤棋，只有你電力一家先進，沒辦法改變環(huán)境污染現狀，這棋，

7、只有你電力一家先進，沒辦法改變環(huán)境污染現狀，這就是就是“木桶短板效應木桶短板效應”。由于燃煤電廠電價由國家定，有環(huán)。由于燃煤電廠電價由國家定，有環(huán)保電價補貼，有治理積極性。而鋼鐵、水泥完全由市場定保電價補貼，有治理積極性。而鋼鐵、水泥完全由市場定價，目前行業(yè)不景氣，有的還虧錢，沒錢搞治理?，F在有價，目前行業(yè)不景氣，有的還虧錢，沒錢搞治理?，F在有的電力集團提出超低排放，其真實目的之一是為電廠新上的電力集團提出超低排放，其真實目的之一是為電廠新上機組增加環(huán)境容量。機組增加環(huán)境容量。 如前舉例，粗估如前舉例，粗估1臺臺300MW機組脫硫和除塵超低排放改造機組脫硫和除塵超低排放改造約 需約 需 5 0

8、 0 0 萬 元 ， 這 僅 是 將 煙 囪 入 口 煙 塵 濃 度 從萬 元 ， 這 僅 是 將 煙 囪 入 口 煙 塵 濃 度 從20mg/Nm3降到降到5mg/Nm3，將，將SO2濃度從濃度從50mg/Nm3降降到到35mg/Nm3。1臺臺300MW機組脫硫和除塵排放量每小時機組脫硫和除塵排放量每小時各降約各降約15千克。如果能實行排放權交易，電廠可向鋼鐵廠千克。如果能實行排放權交易，電廠可向鋼鐵廠和水泥廠購買和水泥廠購買SO2和氮氧化物及煙塵排放權增加自身的環(huán)和氮氧化物及煙塵排放權增加自身的環(huán)境容量，鋼鐵廠、水泥廠用這筆錢來建設除塵、脫硫、脫境容量，鋼鐵廠、水泥廠用這筆錢來建設除塵、脫

9、硫、脫硝裝置，其減排的污染物數量比電廠超低排放的減排量不硝裝置，其減排的污染物數量比電廠超低排放的減排量不知要多多少倍。知要多多少倍。 當然因用的是電廠購買排放權的錢，其工程承包當然因用的是電廠購買排放權的錢，其工程承包宜優(yōu)先考慮業(yè)績多、技術好的電力環(huán)保企業(yè)。美宜優(yōu)先考慮業(yè)績多、技術好的電力環(huán)保企業(yè)。美國自己介紹其環(huán)保搞好的重要經驗之一就是推廣國自己介紹其環(huán)保搞好的重要經驗之一就是推廣排放權交易。環(huán)保部門常說，投資出效益，技術排放權交易。環(huán)保部門常說，投資出效益，技術出效益，管理出效益。推廣排放權交易是體現這出效益，管理出效益。推廣排放權交易是體現這三個效益的一個有益嘗試。三個效益的一個有益嘗

10、試。 為滿足嚴格的環(huán)保要求，適應燃煤煤質的變化，為滿足嚴格的環(huán)保要求，適應燃煤煤質的變化，并結合近年來脫硫裝置在電廠運行的實際情況，并結合近年來脫硫裝置在電廠運行的實際情況，有關單位在脫硫增容提效改造上做了大量工作，有關單位在脫硫增容提效改造上做了大量工作，積累了不少寶貴經驗。中國環(huán)保產業(yè)協(xié)會脫硫脫積累了不少寶貴經驗。中國環(huán)保產業(yè)協(xié)會脫硫脫硝委員會曾組織召開了脫硫改造經驗交流會。主硝委員會曾組織召開了脫硫改造經驗交流會。主要經驗與案例介紹如下：要經驗與案例介紹如下： 1 . .單（雙）塔雙循環(huán)單（雙）塔雙循環(huán) 雙循環(huán)脫硫技術在不改變石灰石作為脫硫劑的條雙循環(huán)脫硫技術在不改變石灰石作為脫硫劑的條

11、件下，能夠充分利用原有的脫硫裝置，有效提高件下，能夠充分利用原有的脫硫裝置，有效提高脫硫效率，減少二氧化硫和粉塵排放量，社會效脫硫效率，減少二氧化硫和粉塵排放量，社會效益和經濟效益顯著。益和經濟效益顯著。 雙循環(huán)技術屬德國雙循環(huán)技術屬德國FBE公司所有，其基本原理如公司所有，其基本原理如下圖所示：下圖所示： 本技術實際上是采用兩級吸收塔串聯(lián)使用，兩級本技術實際上是采用兩級吸收塔串聯(lián)使用，兩級循環(huán)分別設有獨立的循環(huán)漿池，噴淋層，根據不循環(huán)分別設有獨立的循環(huán)漿池，噴淋層，根據不同的功能，每個循環(huán)具有不同的運行參數：同的功能，每個循環(huán)具有不同的運行參數： 煙氣首先經過一級循環(huán)（圖中煙氣首先經過一級循

12、環(huán)（圖中Quench Zone），），此級循環(huán)的脫硫效率一般在此級循環(huán)的脫硫效率一般在30-50%，循環(huán)漿液，循環(huán)漿液pH控制在控制在4.6-5.0，漿液停留時間在，漿液停留時間在5分鐘，此級分鐘，此級循環(huán)的主要功能是保證優(yōu)異的亞硫酸鈣氧化效果，循環(huán)的主要功能是保證優(yōu)異的亞硫酸鈣氧化效果，和充足的石膏結晶時間，和充足的石膏結晶時間， 根據資料顯示，在酸性環(huán)境下根據資料顯示，在酸性環(huán)境下pH=4.5時，氧化效時，氧化效率是最高的。特別是對于高硫煤，氧化空氣系數率是最高的。特別是對于高硫煤，氧化空氣系數可以大大降低，從而大幅降低氧化風機的電耗，可以大大降低，從而大幅降低氧化風機的電耗，并且同時可以

13、大大提高石膏品質，提高石膏脫水并且同時可以大大提高石膏品質，提高石膏脫水率，據國外資料顯示，采用雙循環(huán)系統(tǒng)后石膏含率，據國外資料顯示，采用雙循環(huán)系統(tǒng)后石膏含水率可以從水率可以從10%降低到降低到6%，低，低pH值可以有效提值可以有效提高氧化效率的結論已經在其它電廠的實際運行試高氧化效率的結論已經在其它電廠的實際運行試驗中得到了驗證。驗中得到了驗證。 經過一級循環(huán)的煙氣直接進入二級循環(huán)（圖中經過一級循環(huán)的煙氣直接進入二級循環(huán)（圖中Absorber Zone），此級循環(huán)實現主要的脫硫洗），此級循環(huán)實現主要的脫硫洗滌過程，由于不用考慮氧化結晶的問題，所以滌過程，由于不用考慮氧化結晶的問題，所以pH可

14、以控制在非常高的水平，達到可以控制在非常高的水平，達到5.8-6.4，這樣可，這樣可以大大降低循環(huán)漿液量。以大大降低循環(huán)漿液量。 雙塔雙循環(huán)技術是在單塔雙循環(huán)技術上的發(fā)展和雙塔雙循環(huán)技術是在單塔雙循環(huán)技術上的發(fā)展和延伸，非常適用于高含硫煤和高脫硫效率的改造延伸，非常適用于高含硫煤和高脫硫效率的改造工程。能有效的利用原有脫硫裝置，避免了重復工程。能有效的利用原有脫硫裝置，避免了重復建設和資源浪費。建設和資源浪費。 2 .串聯(lián)塔串聯(lián)塔 在原吸收塔前設置預洗滌塔，煙氣順次通過預洗滌塔、原在原吸收塔前設置預洗滌塔，煙氣順次通過預洗滌塔、原吸收塔后去煙囪排放（見下圖）。預洗滌塔的功能是初步吸收塔后去煙囪

15、排放（見下圖）。預洗滌塔的功能是初步降低煙氣中的二氧化硫濃度，使得進入原吸收塔的二氧化降低煙氣中的二氧化硫濃度，使得進入原吸收塔的二氧化硫濃度接近或者低于原塔設計值，避免原塔結構上和大設硫濃度接近或者低于原塔設計值，避免原塔結構上和大設備的改動。在燃煤含硫量約備的改動。在燃煤含硫量約4%、SO2濃度約濃度約9260mg/Nm3的工況下，根據各種工況的模擬分析，預洗的工況下，根據各種工況的模擬分析，預洗滌塔達到滌塔達到64%的脫硫效率、原吸收塔達到的脫硫效率、原吸收塔達到88%的脫硫效率的脫硫效率即可保證系統(tǒng)出口凈煙氣二氧化硫濃度即可保證系統(tǒng)出口凈煙氣二氧化硫濃度400mg/Nm3的預的預期效果

16、。期效果。 此時，預洗滌塔僅需設置此時，預洗滌塔僅需設置2臺流量臺流量10000m3/h的的循環(huán)泵，相對于直接原塔改造，節(jié)約了一臺循環(huán)循環(huán)泵，相對于直接原塔改造，節(jié)約了一臺循環(huán)泵及相應的噴淋層噴嘴等設備。泵及相應的噴淋層噴嘴等設備。 而且，預洗滌塔設置于原吸收塔前，可有效的抵而且，預洗滌塔設置于原吸收塔前，可有效的抵消原吸收塔設備老化對脫硫效果造成的不利影響，消原吸收塔設備老化對脫硫效果造成的不利影響，增加了系統(tǒng)的可靠性。增加了系統(tǒng)的可靠性。 3 .塔外漿池塔外漿池 在環(huán)保排放標準日益提高的前提下，必須保證主在環(huán)保排放標準日益提高的前提下，必須保證主機啟動時脫硫系統(tǒng)同步投運，這就要求脫硫裝置機

17、啟動時脫硫系統(tǒng)同步投運，這就要求脫硫裝置的增容改造工程在一個大修期內完成，輔助漿液的增容改造工程在一個大修期內完成，輔助漿液循環(huán)箱的脫硫技術設計思路剛好能解決這個問題，循環(huán)箱的脫硫技術設計思路剛好能解決這個問題，該技術具有幾個突出的優(yōu)點：改造工作量小，投該技術具有幾個突出的優(yōu)點：改造工作量小，投資少、工期短（核心工期只需資少、工期短（核心工期只需60天）、并且煙氣天）、并且煙氣處理能力提高。處理能力提高。1-吸收塔 2-漿液循環(huán)箱 3-漿液循環(huán)泵4-漿液噴淋層 5-底部聯(lián)通管 6-頂部聯(lián)通管 輔助漿液循環(huán)箱脫硫裝置工藝簡圖輔助漿液循環(huán)箱脫硫裝置工藝簡圖（1）原吸收塔（以下稱主塔）直徑、塔高、基

18、）原吸收塔（以下稱主塔）直徑、塔高、基礎等主體結構不作變動，只對漿液噴淋層進行礎等主體結構不作變動，只對漿液噴淋層進行改造。工程難度小、周期短；改造。工程難度小、周期短；（2）在不改變主塔主體結構的基礎上，增加一）在不改變主塔主體結構的基礎上，增加一個輔助漿液循環(huán)箱（以下稱輔塔），主塔內漿個輔助漿液循環(huán)箱（以下稱輔塔），主塔內漿液進行氧化，輔塔內不參與氧化過程。液進行氧化，輔塔內不參與氧化過程。 （3）主、輔塔頂部與底部連通，保證漿液在兩塔之間能）主、輔塔頂部與底部連通，保證漿液在兩塔之間能進行循環(huán)流通。進行循環(huán)流通。 （4）更換四臺漿液循環(huán)泵，提高泵的出力及流量，其中）更換四臺漿液循環(huán)泵，提

19、高泵的出力及流量，其中兩臺循環(huán)泵入口連接到主塔，其余兩臺循環(huán)泵入口連接到兩臺循環(huán)泵入口連接到主塔，其余兩臺循環(huán)泵入口連接到輔塔，漿液噴淋層依舊安裝在主塔內。輔塔，漿液噴淋層依舊安裝在主塔內。 （5）增加一臺氧化風機，由原先的一用一備改為兩用一）增加一臺氧化風機，由原先的一用一備改為兩用一備，增大了氧化風量。備，增大了氧化風量。 （6）增加石膏漿液排出能力，并且將兩臺石膏排出泵入）增加石膏漿液排出能力，并且將兩臺石膏排出泵入口分別接在主塔與輔塔底部，保證主、輔塔漿液能按需求口分別接在主塔與輔塔底部，保證主、輔塔漿液能按需求排出。排出。 根據輔助漿液循環(huán)箱脫硫技術的系統(tǒng)特征不難看根據輔助漿液循環(huán)箱

20、脫硫技術的系統(tǒng)特征不難看出，改造后的脫硫裝置明顯提高了液氣比、增大出，改造后的脫硫裝置明顯提高了液氣比、增大了煙氣處理能力，同時，該技術還具備以下常規(guī)了煙氣處理能力，同時，該技術還具備以下常規(guī)脫硫裝置改造不具備的優(yōu)點：脫硫裝置改造不具備的優(yōu)點： （1）采用原塔氧化、輔塔不氧化的方式；）采用原塔氧化、輔塔不氧化的方式； （2）增加輔塔后延長了漿液結晶時間。）增加輔塔后延長了漿液結晶時間。 4 .增加噴淋層和液氣比增加噴淋層和液氣比 經對現有經對現有FGD系統(tǒng)進行詳細分析后，電廠采用了系統(tǒng)進行詳細分析后，電廠采用了增加噴淋層的增容方法。增加噴淋層的增容方法。 FGD系統(tǒng)的主要改造系統(tǒng)的主要改造內容

21、如下：內容如下： （1）SO2吸收系統(tǒng)：每臺吸收塔在原有吸收系統(tǒng)：每臺吸收塔在原有3層噴淋層噴淋層之上增設層之上增設1層噴淋層和相應的層噴淋層和相應的1臺漿液循環(huán)泵臺漿液循環(huán)泵（12000m3/h），吸收塔塔體加高），吸收塔塔體加高1.7m，吸收塔，吸收塔的液的液/氣比由原來的氣比由原來的9.5l/m3提高到提高到13.9l/m3，SO2吸收時間延長了吸收時間延長了0.5s左右，原塔徑左右，原塔徑16.5m和和漿池高度漿池高度11.5m保持不變。保持不變。 每臺吸收塔原有每臺吸收塔原有2臺氧化風機保留臺氧化風機保留1臺，取消臺，取消1臺，臺，新增新增2臺大容量的氧化風機，并更換所有氧化空臺大容

22、量的氧化風機，并更換所有氧化空氣管道（包括吸收塔內、外）和相關閥門。另外氣管道（包括吸收塔內、外）和相關閥門。另外在吸收塔每層噴淋層下方均增設一層在吸收塔每層噴淋層下方均增設一層ID環(huán)，可讓環(huán)，可讓煙氣流場更均勻和防止煙氣逃逸現象。煙氣流場更均勻和防止煙氣逃逸現象。 改造前改造前/后吸收塔主要參數對比情況如下：后吸收塔主要參數對比情況如下： 噴淋層由噴淋層由3層改為層改為4層；層； 循環(huán)泵由循環(huán)泵由3臺臺8500m3/h，改為，改為4臺，即增臺，即增1臺臺12000m3/h； 液氣比由液氣比由9.51L/m3增到增到13.91L/m3； 漿液循環(huán)時間由漿液循環(huán)時間由5.78min減少到減少到3

23、.93min。 （2）煙氣系統(tǒng)：因吸收塔整體增高，凈煙氣出）煙氣系統(tǒng)：因吸收塔整體增高，凈煙氣出口煙道也相應提高口煙道也相應提高1.7m，對加高部分煙道進行防，對加高部分煙道進行防腐處理。腐處理。 （3）石灰石漿液制備系統(tǒng)：）石灰石漿液制備系統(tǒng)： 本次改造在本次改造在2座石灰座石灰石粉倉附近新增石粉倉附近新增1個石灰石漿液制備箱及個石灰石漿液制備箱及2臺石灰臺石灰石漿液輸送泵（石漿液輸送泵（1運運1備）和相關管道。備）和相關管道。 （4）石膏脫水系統(tǒng)：由于石膏的產生量大幅增）石膏脫水系統(tǒng)：由于石膏的產生量大幅增加，原有兩套加，原有兩套214.2t/h石膏脫水系統(tǒng)出力不能石膏脫水系統(tǒng)出力不能滿足

24、要求，因而，更換原有滿足要求，因而，更換原有3臺石膏旋流器及臺石膏旋流器及2臺臺真空皮帶脫水機，真空皮帶脫水機出力按真空皮帶脫水機，真空皮帶脫水機出力按3臺爐臺爐BMCR工況下工況下75的產量選型。的產量選型。 5. .有托盤的吸收塔提高脫硫效率的改造有托盤的吸收塔提高脫硫效率的改造 對于已有托盤的吸收塔，可以通過降低托盤的開對于已有托盤的吸收塔，可以通過降低托盤的開孔率來提高脫硫效率。降低開孔率使煙氣通過托孔率來提高脫硫效率。降低開孔率使煙氣通過托盤的速度加快，從而強化了氣液傳質效果，可有盤的速度加快，從而強化了氣液傳質效果，可有效地提高脫硫效率。根據使用經驗，在一定范圍效地提高脫硫效率。根據使用經驗，在一定范圍內（托盤開孔率內（托盤開孔率2835%），托盤開孔率每降低），托盤開孔率每降低1%，脫硫效率可提高約，脫硫效率可提高約0.8%1%。 整個托盤系統(tǒng)由多個模塊