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

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）。

2）以2台35万机组为例，普通单塔脱硫造价根据业
主要求及硫分要求价格在7000~9000万元之间。

经咨
询大唐某电厂脱硫EPC价格为8489万元；建投某热电7890（龙净环保）。

但上述工程均未以含硫量2%进行设计，如达到同样效率，造价必定增加。

3）单塔双循环建设费用4000-5000万/台，国电某热电采用龙源单塔双循环技术，费用EPC总造价13736万元(含湿式电除尘器约3700~3900万元)。

（二）运行成本（单台机组）
结合以上数据分析，可知系统增加电耗基本相同，但
均较单塔脱硫高。

结论:
1、运行成本分析（单台机组）
燃料采用高硫份煤种（硫份2%，热量4800大卡），
较原设计煤种（硫份1.33%，热量5134大卡），石灰石用
量增加约3.97t/h，造成增加石灰石成本476元/小时。

采用双循环技术，石灰石利用率提高1%，降低成本47.6元/小时。

两煤种标煤单价差值约50元/吨，小时煤量约100吨，差值约5000元/小时。

采用双循环系统虽然能耗增加，但远低于燃料差值所
贡献；长期燃用高硫煤可有效降低煤炭成本。

故此本工程
应采用双循环方案，而不是采用普通单塔方案。

而从运行
成本分析，双塔双循环运行能耗较低，故此推荐采用双塔
双循环方案。

2、投资成本分析（两台机组）
而以普通单塔方案来讲，大唐某电厂脱硫系统总造价8498万元。

但其未以含硫量2%进行设计，如达到同样效率，
造价必定增加，目前其喷淋层设计为3层，假设单塔脱硫
系统加装5层喷淋层能够达到99.64%的脱硫效率，此种工
艺方式，大唐某电厂进行过招标，中标价约9400万元，最高报价9800万元。

而采用单塔双循环，其造价与双塔方案基本相当，但
其吸收塔加高，并布置塔内收集装置，造成高位循环泵功
率升高，总体能耗大于双塔。

因其能耗高，造价基本相当，应优先考虑采用双塔方案。

而采用双塔双循环系统，其所带来高硫煤情况下环保
指标稳定性高、石灰石利用率高等，均是普通单塔所不具
备的。