石灰石石膏湿法脱硫改造技术方案分析

石灰石/石膏湿法脱硫改造技术方案分析

魏新

大唐科技产业集团有限公司大唐电力设计研究院北京100097

摘要：而随着全国雾霾的加剧，目前对火力发电厂污染控制得更加严格。为了满足更新的排放要求，，目前大部分脱硫系统都需要进行改造。而我国85%以上的脱硫系统均采用石灰石/石膏湿法，所以对石灰石/石膏湿法脱硫改造技术方案进行研究分析显得尤为重要。本文即针对不同条件下的合理湿法脱硫改造方式方法进行探讨，为做好脱硫改造工程可行性、改造注意事项等提供参考。

关键词：石灰石/石膏湿法脱硫；改造；方案

中图分类号：C35 文献标识码： A

引言

随着《节能减排“十二五”规划》的要求，2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，特别是到2014年，国家对脱硫排放的要求越来越严格。特别是在各地出现雾霾等污染的情况下，对于火力发电厂大气污染的治理也更加严格。现在各地区脱硫排放标准从200mg/Nm3发展到100 mg/Nm3，甚至于东部沿海及重点控制区域已经要求控制在30 mg/Nm3以内。

目前的大部分脱硫岛无法满足上述最新要求，使得脱硫改造项目成为当前脱硫项目的主要工作，也促使脱硫新技术研发新、工艺探索与实践。但技术创新必须建立在对既有技术的消化、吸收基础上，所以需要对既有脱硫技术进行梳理，以便明确创新的方向，开拓创新的思路。

目前的FGD改造主要是因为入口含硫量变大、出口排放标准更加严格造成，所以总体上来说，对于公用系统的改造主要围绕扩容展开；而对于吸收塔的改造，因为涉及到除尘、石膏雨、SO2吸收及氧化等方方面面，也突出体现各个脱硫技术的特点，所以需要重点研究分析涉及到吸收塔的改造。

下面分公用系统和吸收塔区两个方向进行改造方案的探讨。

一、公用系统改造：

公用系统改造主要围绕扩容展开，因为需要吸收的SO2增多，一方面，作为

吸收剂的石灰石（CaCO3）耗量会增加，那么就需要对石灰石制浆、供浆系统进行扩容改造；另一方面，作为脱硫副产品的石膏（CaSO4·2H2O）产量随着反应的SO2增多，也相应增加，就必须对脱水系统进行扩容改造。

1.1石灰石制浆、供应系统的增容改造方案：

石灰石浆液制备一般有2种形式，一种是石灰石粉制浆，一种是石灰石块进行湿磨制浆。

粉制浆的项目，其改造量相对较小，主要依靠增加粉仓容积或粉仓数量，增加石灰石浆液泵流量或数量，完成供浆量的增加；在选择是改造粉仓或增加粉仓数量问题时，主要考虑现场的场地情况，推荐如果场地大，采用增加粉仓的方案，这样原有系统均可利旧，降低工程造价；反之，如果场地限制较大，则可采用加大粉仓容积的方案。加大粉仓容积必然涉及到其基础加固问题，所以土建结构上是否可以实现对原有基础的加固，就成为这种改造项目的限制条件之一。

石灰石块制浆的项目，涉及到的改造量相对较大，因为石灰石块仓及石灰石卸料系统所占空间较大，一般改造这种系统采取增加石灰石卸料系统的方案，同时需要增加湿磨机及其辅助设备，这些都需要现场有足够大的空间。

同样的情况，石灰石块制浆也有增加石灰石卸料系统、湿磨机等设备数量和更换石灰石卸料系统、湿磨机等设备2种方案。选择具体方案时，一方面要结合场地情况，另一方面也是要看土建结构加固情况。特别是对于直接改造原有制浆楼的方案，就要考虑制浆楼现有结构改造的可行性。

1.2脱水系统的增容改造方案：

对于脱水系统的增容改造，主要是石膏旋流器和脱水机等设备的数量增加或者增容更换。

如果原有脱水楼具有较大的预留空间，可以通过增加石膏旋流器、脱水机和石膏库的方法，增加脱水系统的处理能力；如果原有脱水楼空间紧凑，可能只有通过更换石膏旋流器、脱水机，扩大石膏库容积的方法进行改造，此时，就要仔细配合原有土建结构与改造后设备基础荷载情况，同时必须考虑检修起吊设置情况，确保改造后各个操作的正常实现。

二、吸收塔区改造：

初步分析，影响脱硫效果的因素概况起来包括下面：1）液气比，相对较大

的液气比，会提高对SO2吸收效果，从而提高脱硫效率；2）气液接触时间或喷淋覆盖率，相对较长的接触时间或者覆盖率，也同样增加吸收SO2的效果；3）减少烟气的逃逸，防止烟气未经过喷淋吸收而排入净烟道；4）系统单元的细化，即把吸收塔内的吸收和氧化单元进行细分，从而提高各个单元的效果。所以，开展技术分析，需要从上述4个方面入手。

以下即对主要湿法脱硫技术及其改造形式进行的梳理和分析：

一、增加液气比：

增加液气比最典型的例子就是脱硫串塔改造和塔外浆池改造，这种改造适用于大多数脱硫技术，比较典型的是空塔喷淋技术中脱硫系统的改造。

因为烟气中需要脱除的SO2增加了，相应的液气比增加，氧化池需要加大，最直接的改造方案就是加大吸收塔浆液池，那么就有2个方法：增加一个串联的吸收塔或者加塔外浆池。

这个技术的优点非常明显，就是直接增加了对应新增SO2的吸收剂以及增加液气接触，从而实现脱硫效果；然而其缺点也很明显，就是直接增加了烟气阻力，相应地增加了系统电耗，加大了脱硫的厂用电率。

在这种改造方面比较突出的案例是采用串塔的大唐景泰2×660MW机组脱硫改造工程和采用塔外浆池的大唐太原第二热电厂6期脱硫改造工程。

实践证明，增加液气比后，脱硫效率提高（如：景泰改造后，入口含硫量由2200mg/Nm3提高到了4600mg/Nm3，而出口含硫量从200 mg/Nm3降低到了150 mg/Nm3）。

二、增加气液接触时间或喷淋覆盖率：

增加气液接触时间的方法很多，涉及到的脱硫技术特点也较多，主要有：美国巴威（B&W）公司的托盘技术、日本三菱的顺流填料塔及液柱塔技术、国电清新的旋汇耦合器技术以及安德利茨公司的湍流技术。

根据双膜理论，增加接触时间可以提高传质效果，不管是上述哪种形式，都是通过增加气液接触路径长度，延长气液接触时间，来增加SO2吸收效果的。其中托盘技术是在吸收塔内增加一个托盘，使得烟气向上过程中被强制与喷淋下来的浆液进行再次接触；液柱塔则是让烟气通过一个U形的吸收塔，在烟气通过U 形过程中，2次经过喷淋层，增加了接触时间；耦合器则是在吸收塔内设置倾斜