关于脱硫系统单塔与双塔、单塔双循环的的对比选择与建议

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关于脱硫系统单塔与双塔的的对比选择与建议

传统石灰石—石膏湿法脱硫效率通常可以达到97~98%左右。若燃煤的硫份(收到基)范围为1.5-2.0%,则根据1%收到基硫分,脱硫入口硫含量为2200mg/m3测算,以出口

二氧化硫为35 mg/m3为基准,对硫份(收到基)范围为

1.5-

2.0%时,对应脱硫效率为99%~99.2%。脱硫效率超过99%之后,需要对传统石灰石—石膏湿法脱硫工艺进行提效改进,采用传统单塔是不能满足本工程要求的。目前,已经

发展出多种可提高脱硫效率的技术,并在工程中得到应用。主要有单塔双循环技术(国电龙源)、串塔或双塔双循环、单塔双区(上海龙净)、U型液柱塔(重庆远达环保)等多种技术可供选择。

根据《中国大唐集团公司燃煤火电工程典型推荐技术

组合方案(2014 年试行版)》中对脱硫工艺选择的规定如下:

1)方案一,FGD 工艺,每台炉设置一套石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,不设GGH,不设旁路烟道,采用单塔单

循环,FGD 监控用DCS与机组DCS 一体化。

2)可根据煤质含硫量高低、环保排放限值要求,选择单塔或双塔方案;煤质含硫量小于1.3%,单塔脱硫效率在98%以内,能满足排放标准的,采用单塔单循环方案;煤质含硫量大于1.3%,单塔脱硫效率大于98%以上,仍不能满

足排放标准的,可选用单塔双循环或双塔双循环等高效脱

硫技术。

在我厂拟计划采用燃煤的硫份(收到基)范围为2.0%

的情况下,达标排放情况下(二氧化硫为20 mg/m3),脱

硫效率不低于99.64%。

U形塔技术预期脱硫效率与双塔双循环方案相当。该方案存在投资高、运行费用相对较高、运行业绩较少等问题,同时由于液柱塔喷射液柱由所有循环泵母管供给,循环泵

母管故障或单台泵故障均会造成环保指标超标,可靠性较低。

单塔双区技术与普通吸收塔区别仅在于对普通吸收塔

浆池进行了不可靠的分区(提高浆池高度,布置射流泵),使之形成非纯粹的氧化区和吸收区,理论上脱硫效率较单

塔有所提高,但较双循环系统低。一般实际运行情况下能

够达到99.3%脱硫效率,但由于其分区不可靠,一旦分区被打破或紊乱,与普通单塔效率无二。其对二氧化硫浓度适

应性不高,瞬时超标风险较高。故此技术虽然可应用,造

价与普通单塔差别不大,但风险较高。

据以上规定,本着稳定、可靠的达到排放指标的原则,应优先选择单塔双循环或双塔双循环技术。

一、技术路线对比

(一)单塔双循环

本技术实际上是将氧化去和吸收区分别布置,烟气通过了两次SO2 脱除过程,经过了两级浆液循环,两级循环分别设有独立的循环浆池,喷淋层,根据不同的功能,每

级循环具有不同的运行参数。可以通过控制塔内和塔外浆池不同的PH值,实现高效去除效率。

烟气首先经过一级循环(图中下部区域),此级循环的脱硫效率一般在30-70%,循环浆液PH 控制在4.6-5.0,浆液停留时间在5 分钟,此级循环的主要功能是保证优异的亚硫酸钙氧化效果,和充足的石膏结晶时间,根据资料显示,在酸性环境下PH=4.5 时,氧化效率是最高的。

特别是对于高硫煤,氧化空气系数可以大大降低,从而大幅降低氧化风机的电耗,并且同时可以大大提高石膏品质,提高石膏脱水率,据国外资料显示,采用双循环系统后石膏含水率可以从10%降低到6%。经过一级循环的烟气直接进入二级循环(图中上部区域),此级循环实现主要的脱硫洗涤过程,由于不用考虑氧化结晶的问题,所以

PH 可以控制在非常高的水平,达到5.8-6.4,这样可以大大

降低循环浆液量。

单塔双循环FGD 系统具有如下优点:

(1)系统浆液性质分开后,可以满足不同工艺阶段对不同浆液性质的要求,更加精细地控制了工艺反应过程,

用于高含硫量的项目或者对脱硫效率要求特别高的项目是

非常适合的;

(2)两个循环过程的控制是独立的,避免了参数之间的相互制约,可以使反应过程更加优化,以便快速适应煤

种变化和负荷变化;

(3)高PH 值的二级循环在较低的液气比和电耗条件下,可以保证很高的脱硫效率,高硫煤可以达到98.5%左右;

(4)低PH 值的一级循环可以保证吸收剂的完全溶解

以及很高的石膏品质,并大大提高氧化效率,降低氧化风

机电耗;

(5)对SO2 含量的小幅变化和短时大幅变化敏感性不大;即不容易出现瞬时超标。

单塔双循环FGD 系统具有如下缺点:

(1)塔高较高,为了实现吸收区的物理分区,保证以及循环的收集器安装,需要保证较大的高度,从而造成塔

高增加。

(2)由于塔高的增加,上部喷淋层高度升高,配备循环泵增大,电机功率增大,工程造价升高。

(3)存在塔外浆池系统,塔外浆池相当与小型吸收塔,增加占地面积与造价。

下图为单塔双循环实例:右侧为塔外浆池,工程中一

般以浆液循环量与停留时间确定塔外浆池大小,一般容积

为直径10米左右高约10~20米的圆柱体。

(二)双塔双循环技术

双塔双循环技术是在双循环技术上的发展和延伸,非常适用于高含硫煤和高脱硫效率的改造工程。同时对煤种适应性较高,排放指标稳定优点,燃煤硫分高的电厂,通过改造实现双塔双循环的案例较多。集团内,发耳电厂即由单塔改为单塔双循环后最终改为双塔。

其工艺流程示意图如下:

双塔双循环技术原理和单塔双循环类似,只是将单塔里面的第二级循环改到外部另外一个塔内进行。所以比较适合改造项目,可以保留原有吸收塔不动,作为一级循环

吸收塔;新增一座二级循环吸收塔,设计采用逆流喷淋空

塔设计方案。

双塔双循环技术因为新增一个吸收塔,所以阻力相对

单塔双循环较高。采用普通的双塔技术(串塔),可不增

设AFT系统,同时降低部分费用,但无法实现PH分区控制(如我厂八期工程),不能进行精细化调节。

优点:

1)均能满足高效率脱硫的要求,效率达到99.3%以上。

2)均能够实现对脱硫系统的精细化控制,提高石膏品

质、降低钙硫比,降低运行成本。

缺点:

1)均增加系统阻力,其中单塔双循环增加阻力较低,

经咨询约400~500pa。相关资料显示双塔设计阻力范围

为3500~4000pa,实际运行阻力约3000~3500pa。故双

塔阻力增加约1500pa。对应增加风机阻力功率400kw。

2)投资成本均较普通单塔增加。

二、经济性对比:

(一)投资成本

1)以2台35万机组为例,目前双塔建设费用为

5000~6000万/台,以某电厂为例,双塔费用EPC总造

价10200万元(中标价)。

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