脱硫超低排放技术改造及经济性研究

脱硫超低排放技术改造及经济性研究

发表时间：2019-07-08T16:29:59.837Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：刘文骏

[导读] 摘要：本文以我电厂为例，分析了脱硫超低排放技术改造的具体方案，大致介绍了改造后的效果，分析了改造的经济效益。

（大唐甘肃发电有限公司景泰发电厂甘肃景泰 730400）

摘要：本文以我电厂为例，分析了脱硫超低排放技术改造的具体方案，大致介绍了改造后的效果，分析了改造的经济效益。

关键词：脱硫超低排放技术;经济性;现状;

1 引言

受大唐景泰发电厂委托，中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司于2016年12月11日～14日对2号机组进行了超低排放改造后脱硫系统性能测试。本次测试是为了检验大唐景泰发电厂2号机组脱硫系统性能是否满足保证值要求，为脱硫系统达标投产提供技术依据。

2 现状分析

调查统计显示,燃煤电厂投产的烟气脱硫装置占全国火电机组容量的82.8％，占全国燃煤电厂装机容量的92.8％。新建于2015年并于当年投入运行的火电厂烟气脱硫装置产能接近5500万千瓦。截至年底，全国投入运行的火电厂烟气脱硫装置的容量高达8.2亿千瓦。其中,石灰石-石膏湿法所占的比例高达93%,此外,还包括烟气循环流化床法、氨法、海水法。自"十三五"实施以来,我国二氧化硫排放量呈下降趋势,这与电力行业脱硫改造技术的提升密切相关。我国燃煤脱硫机组容量正呈现不断增长的趋势,为达到严格的污染物排放标准。

2.1 当前脱硫技术

超低除尘技术主要是电袋复合深层除尘技术、电除尘+湿式除尘技术、管束深层除尘技术等，近年来取得了良好的性能。静电除尘袋式除尘+湿式电除尘技术是电力系统的主要除尘设施。袋式除尘器是近十年来开发的除尘技术，但目前仅有的两种技术都达到了超低排放标准。大多数采用混合技术或结合湿式静电除尘技术实现烟尘的超低排放，但存在系统复杂、占地面积大、投资大、能耗高等问题。管束深度除尘技术是近几年来发展起来的深度除尘技术,由于其效果稳定、设备结构简单、占地面积不增加、因此发展迅速。目前，应用此案例的电力系统较多，效果良好。此外，电力系统的主要脱硫技术还包括石灰石 - 石膏脱硫系统。实现超低排放的主要途径是单塔旋风联结回路、单塔单回路、托盘塔技术和双塔双循环。托盘塔技术在吸收塔中增加了一层多孔合金托盘，使烟气均匀分布在托盘的横截面上，并在烟气从托盘底部流动时有效吸收二氧化硫。目前，Babcock-Wilcox的专利技术托盘应用是最常见的，而中国的武汉凯迪电力环保有限公司也推出了这项技术。火电机组可在现有脱硫塔的基础上进行改造，提高SO2吸收效率，降低脱硫能耗等。日前,该技术在长兴电厂、玉环电厂的实际应用结果显示:排放烟气中p(SO2),20 mg/Nm3,表明该项技术在超低排放方面取得了巨大的突破,实现了燃煤机组"超低排放"。

3 脱硫除尘超低排放技术改造分析

3.1 合理选择改造方案

(1)超低脱硫系统及介绍

1)单塔流程的主要优点:流程简单，由于富吸收油和脱吸气不进入气压机出口的冷凝冷却器,所以,冷凝冷却负荷较小。但最明显的缺点是:吸收和解吸为两个相反的过程,吸收所具有的条件为低温、高压;解吸需要的条件为高温、低压。因此在同一塔内此矛盾难以得以解决。如果想要提高C3的吸收效率,C2的解吸率就要受到一定影响；相反,要保证C2的解吸率,就会影响C3的回收率。操作中较难同时达到最佳的C3吸收率和C2解吸率。

2)双塔流程较复杂,但吸收和解吸条件可分别调整,解决了相互干扰问题。因此,可以提高吸收率和解吸率。但由于解吸气要进入气压机出口的冷凝冷却器,所以解吸塔的操作压力较吸收塔高,这对解吸塔是不利的。但可用提高温度的办法来解决，提高压力并不影响解吸的选择性。

3)单塔旋汇耦合脱硫效率高,一般高达95-98%，塔内无偏流现象(大直径塔)；能耗低,比同类脱硫装置总体降低耗电量8-10%；适应性强,旋适用于不同工况、不同的直径原料、适用于各种各样的煤种、系统稳定性强；系统设备国产化率在90％以上，设备国产化率高。基于多相湍流混合的强传质机理，耦合器采用气体动力学原理，通过特殊的旋风耦合装置为气液旋转吨位产生空间。气体、液体和固体完全接触，大大减少了气体和液体。防止膜传质，提高传质速率，快速完成传质过程，从而达到提高脱硫效率的目的。与同类脱硫技术相比，该技术具有Mitta-jet的防堵功能和维护简单的优点。由于分裂速度的提高，还具有脱硫效率高，重量除去效率高的优点。随着超低排放改造的逐步实施，热电厂的原始CEMS设备，特别是基于非分散红外吸收（NDIR）分析原理的多组分分析仪，难以满足超低排放监测的要求以及低排放、监督要求。主要表现在两个方面：一是范围过大，特别是超低排放出口范围过大，其次是测量精度不足。因此，需要修改或替换原始CEMS系统。从CEMS分析原理来看，采用稀释提取法的CEMS分析仪可以轻松满足超低排放的要求。

(2)超低除尘系统

旋汇耦合及管束除尘一体化技术

当前我国的烟气治理的趋势为多种污染协同治理,超净脱尘。在于已经在役的火电机组,烟气治理系统如果按传统方案经行改造,将包含静电除尘器改造、除雾器改造、脱硫塔改造,有些电厂可能还需要加装湿式电除尘器。这种传统的改造方案存在的主要问题是不仅改造工期长，而且投资大,改造也难度大,运行费用高。于是某公司提出并采用了脱硫除尘一体化深度净化解决方案。该技术方案达到超净排放的同时,还具有投资省、改造工期短、改造难度小、不额外用改造用地、运行简便、维护简便等优点。此项技术只需要利用原有吸收空间进行改造,系统只需在塔内进行改造,不改变吸收塔外部任何结构；既不增加新系统,也不改变塔外的原系统,操作简便,系统稳定可靠。可解决电厂当前问题。通过对单塔流程进行改造,脱硫率可高达99%,脱硫除尘二者皆达到超净排放指标,彻底消除"石膏雨"。

4 改造分析

根据实际背景工程的实际情况，单塔自旋耦合脱硫超低排放技术改造主要涉及三个方面：（1）提高脱硫高度，增加喷射层上方的管道除尘装置，实现深层粉尘清除；（2）在喷涂层下加入脱硫效果环，保持原有的4层脱硫喷淋系统不变，并根据吸收塔的入口高度增加旋流耦合装置；（3）进行其他辅助改造，如内部冲洗系统，超洁净在线监测系统等。

5 经济性分析

本研究所采用数据皆通过调研、统计等方法获取,因素定值设定如下:煤质发热量Q。取20934kJ/kg,燃煤锅炉,根据现行市场价格调研,石灰石价格取130元/t,工艺水价格取5元/t,上网电价取0.3365元/(kW﹒h),经计算A值为0.1633。本文选择了影响脱硫设施运行的一些关键因素，包