1、 单塔湿法高效脱硫技术的新标杆单塔湿法高效脱硫技术的新标杆 大唐马头电厂脱硫增效改造设计与研究大唐马头电厂脱硫增效改造设计与研究福建龙净环保股份有限公司上海龙净环保科技工程有限公司何永胜 一、前言一、前言 一、前言一、前言2014年9月12日，国家发改委、环保部和能源局联合印发了煤电节能减排升级与改造行动计划（20142020年），明确要求东部十一省市煤电在役机组脱硫将执行35 mg/Nm3 标准，脱硫效率高于99%甚至99.5%。面对高效率的要求，目前业内通常认为必须采用串联塔或者“塔+罐”的准串联塔等技术路线，但该路线较复杂、占地大、投资高，增加运行费用和能耗。 一、前言一、前言近一年多来
2、，龙净环保推出了以“单塔双区单塔双区”为核心技术的高效脱硫除尘系统为核心技术的高效脱硫除尘系统技术路线，即仅采用一个吸收塔实现大于99.3%，甚至高于99.5%的脱硫效率。该技术路线具有系统简单、投资低、占地少、能耗低等明显技术优势，实现了“节能减排”而非“耗能减排”的环保理念。以以“单塔双区单塔双区”为核心技术的高效脱硫除尘系统为核心技术的高效脱硫除尘系统，已经过大量工程实践验证。现以大唐河北马头热电9# 300MW脱硫增效改造项目为案例，阐述设计技术方案。 二、马头电厂项目情况与存在的问题分析二、马头电厂项目情况与存在的问题分析 二、项目情况与存在的问题分析二、项目情况与存在的问题分析2.
3、1 项目概况 大唐马头热电公司9# 300MW亚临界供热机组于2010年建设石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统，采用典型空塔喷淋技术。原脱硫烟气系统采用增引合一方式，无GGH。 SO2吸收系统采用变径喷淋空塔，D11.5/13.5mH32.8m，浆池容积1611m3，设置4台侧进式搅拌器、2台罗茨式氧化风机（流量9815Nm3/h，压力90kPa）、设置4层喷淋层及4台循环泵（流量5520m3/h）、两级屋脊式除雾器（菱形布置）。此外与10#机组脱硫装置共用制浆、脱水及工艺水等系统。 由于原设计的出口SO2浓度为不超过200mg/Nm3，无法满足现有环保标准的要求，因此马头电厂决定对原有的脱硫系统进
4、行增容提效改造。 设计保证值：采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，设计燃煤硫分按2.0%考虑，对应脱硫入口SO2浓度4925mg/Nm3（标干，6%O2），要求脱硫效率 99%。 二、项目情况与存在的问题分析二、项目情况与存在的问题分析2.2 原系统存在的主要问题（1）原系统塔内浆液无分区效果；（2）浆液循环总量不足，不满足高效脱硫要求；（3）喷淋层与喷嘴选型配置不当；（4）无措施防止烟气“短路”；（5）塔内流场不佳。 三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案 三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案 按照新标准、新目标要求，在充分分析、计算与研究本项目存在问题基础上，业主方决定
5、采用龙净环保专有的以“单塔双区单塔双区”为核心技术的高效为核心技术的高效脱硫除尘系统脱硫除尘系统对本工程进行脱硫增效改造，以保证高脱硫效率。主要改造方案如下：3.1 系统主要设计参数（1）脱硫入口烟气量1134640 Nm3/h（标况，湿基，实际氧量）；（2）脱硫入口烟气温度133；（3）脱硫入口SO2浓度4925mg/Nm3（标干，6%O2）；（4）脱硫效率99%；（5）吸收区直径11.5m，空塔流速为3.86m/s；（6）吸收塔浆池容积为2389m3，浆池直径为13.5m，浆池正常液位高度为16.7m； 三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案（7）每塔设置5层喷淋层，共5台循环泵
6、，每台循环泵流量为6850m3/h；（8）每塔设置2台氧化风机，一运一备，每台氧化风机流量为11550m3/h，压头87kPa;（9）机械除雾器采用两级屋脊式除雾器+管式除雾器，保证出口液滴含量不大于50mg/Nm3（干基）。 3.2 浆池设置分区调节器，实现单塔双区结构吸收强酸性，氧化结晶弱酸性，吸收输送 高效塔双区工作原理吸收剂消耗+SO2溶解pH：7-84.9-5.5低值区pH=4.9-5.5石膏排放射流浆液抽取高值区pH=5.1-6.3氧化空气射流浆液注入吸收剂（pH=7-8）循环浆液抽取分区关键防止下部浆液向上返混三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案 pH差值浆液酸碱性相
7、差倍数pH差值浆液酸碱性相差倍数0.320.640.42.50.750.53.20.86.3根据根据pH值计算原理可知，较小的差值也代表浆液的酸碱性有明显差别，如下表值计算原理可知，较小的差值也代表浆液的酸碱性有明显差别，如下表所示：所示：三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案 龙净“单塔双区”高效脱硫技术特点适合高含硫或高效率场合，效率可达适合高含硫或高效率场合，效率可达99.3%以上以上浆池浆池pH值分区，实现值分区，实现“单塔双区单塔双区” 氧化区氧化区4.95.5-生成高纯石膏生成高纯石膏 吸收区吸收区5.16.3高效脱除高效脱除SO2浆池小，停留时间可为浆池小，停留时间可为
8、3min无任何塔外循环吸收装置无任何塔外循环吸收装置配套专有射流搅拌系统，塔内无转动搅拌设施配套专有射流搅拌系统，塔内无转动搅拌设施吸收剂的利用率高、石膏纯度最高吸收剂的利用率高、石膏纯度最高脱硫系统运行阻力低，比塔脱硫系统运行阻力低，比塔+罐或串联塔低罐或串联塔低150Pa600Pa三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案 龙净“单塔双区”高效脱硫技术特点优于单塔优于单塔串联塔或串联塔或“塔塔+罐罐”系统系统 全烟气均采用高全烟气均采用高pH值浆液进行脱硫吸收值浆液进行脱硫吸收 所有石膏结晶均在同一塔低所有石膏结晶均在同一塔低pH值区进行值区进行 无需设置塔外罐（塔）及其配套设施，可
9、节无需设置塔外罐（塔）及其配套设施，可节省电耗约省电耗约230KWh/h（1x300MW机组）；机组）； 无需设置塔外罐（塔），节约占地面积无需设置塔外罐（塔），节约占地面积 1x300MW机组，可节约占地面积机组，可节约占地面积500m2以上；以上； 系统简单，检修方便，运行维护费用低系统简单，检修方便，运行维护费用低三、项目增效改造技术方案三、项目增效改造技术方案 四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施 四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施1. 浆液循环总量浆液循环总量吸收塔内SO2的去除率主要是由吸收塔内循环浆液量（L）同烟气流量（G）的比值、浆液的
10、pH值和原烟气中SO2的浓度决定的。hSO2 = (1-r-K).100 (%) K = V * f1 *.Lf2 * Gact-f3.*pHf4. * CSO2-f5式中可以看出，由于正常运行中V、G、pH和CSO2均为常量，因此浆液循环量是影响脱硫效率的最重要参数，是实现高脱硫效率的基础。 本工程需达到99%的高效脱硫，经循环量计算后，共需设置5层喷淋层，循环总量达到34250m3/h，系统安全余量在系统安全余量在60%左右左右，明显高于常规40%的水平，这是高脱硫效率的直接保证与前提。 2. 浆液喷淋层区强化措施浆液喷淋层区强化措施（1）喷淋层层数采用）喷淋层层数采用5层，每层喷淋覆层，
11、每层喷淋覆盖率盖率250%，通过多层覆盖效果，保证，通过多层覆盖效果，保证烟气在塔内横截面上得到充分的洗涤。烟气在塔内横截面上得到充分的洗涤。四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施 （2）降低喷嘴流量，增加喷嘴密度，提高覆盖率）降低喷嘴流量，增加喷嘴密度，提高覆盖率（3）提高喷嘴背压，降低浆液喷淋粒径提高喷嘴背压，降低浆液喷淋粒径（4）喷嘴布置疏密有致喷嘴布置疏密有致（5）喷嘴型式的选取喷嘴型式的选取流量：75m3/h降至67.15m3/h覆盖率提升11.7%空空心心锥锥实实心心锥锥四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施 3.提效环提效环为防止烟气在塔壁处为
12、防止烟气在塔壁处“短路短路”而降低脱而降低脱硫效率，喷淋层之间设置提效环，在塔壁处硫效率，喷淋层之间设置提效环，在塔壁处阻挡短路烟气，使其向中心区域流动。可有阻挡短路烟气，使其向中心区域流动。可有效防止脱硫效率无谓降低。效防止脱硫效率无谓降低。提效环四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施提效环立面布置提效环立面布置喷淋层上方提效环喷淋层上方提效环喷淋层下方提效环喷淋层下方提效环 四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施4. 烟气空塔流速 在吸收塔的设计中，吸收塔直径是一个较为重要的参数，将直接影响烟气在吸收塔内的流速，即空塔流速。在其他条件如烟气量、烟气温度、
13、和烟气成分和吸收塔内喷淋层布置均不变的条件下，烟气中的SO2吸收时间与空塔流速成反比，即吸收塔直径越大，空塔流速越低，SO2吸收时间越长，脱硫效果越好，但吸收塔直径的增加会直接导致造价升高、占地加大，此外机械除雾器厂家要求的空塔流速也有一定范围，不宜过低。 本工程是在原有吸收塔的基础上，进行利旧改造，经计算空塔流速为3.86m/s，基本满足高效脱硫的流速要求。 四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施5. 塔内流场分布 塔内流场均匀性指标由速度离散偏差Cv值来表示，常规Cv值达到0.3即可接受，但高效脱硫时，应使得塔内流场Cv值为 0.2。本工程流场均布采取如下措施：5.1 调
14、整喷淋层数量，新增一层喷淋层，利用多层喷淋层覆盖，保证流场均布；5.2 优化喷淋层喷嘴布置，根据流场分析情况，采用非像性均布来布置喷嘴；5.3 增加吸收区高度2m，提高浆液烟气接触时间；5.4 除雾器前增加1.5m直段长度，提高除雾器前流场均布性；5.5 设置防止烟气短路的提效环。 四、高效脱硫其他六大保证措施四、高效脱硫其他六大保证措施6 除雾器与氧化风机的改造6.1原有两级屋脊式除雾器拆除；6.2吸收塔抬高1.5m，重新安装两级屋脊式+一级管式除雾器，保证脱硫塔出口烟气液滴含量不大于50 mg/Nm3。6.3原有氧化风机无法满足脱硫增效改造的需要，为提升能力并节能降噪，龙净环保改用2台大流
15、量离心式氧化风机。 五、项目运行后情况简述五、项目运行后情况简述 五、项目运行后情况简述五、项目运行后情况简述 本项目是采用龙净环保专有的以“单塔双区单塔双区”为核心技术的高效脱硫除尘系统为核心技术的高效脱硫除尘系统的最新投运的项目之一，改造前后吸收塔外形图如图所示。改造后的马头电厂脱硫装置表现出优异的脱硫性能，该项目投运以来仅需投运3台循环泵，在接近设计值的条件下，脱硫效率就可稳定达到99.3%以上至99.83%，在同类湿法脱硫项目中处于明显的领先水平，成为单塔湿法高效脱硫的新标杆和重大突破单塔湿法高效脱硫的新标杆和重大突破。 由于循环泵投运数量的降低，因此马头项目不仅满足排放要求，还明显降
16、低设计能耗，实现了真正意义的“节能环保节能环保”！马头项目环保测试期间的实际运行参数截屏如下，由西安热工研究院有限公司负责的系统性能测试及报告将在十二月中旬最终完成并提交。 大唐河北马头电厂9#机组脱硫改造项目业主：大唐马头热电分公司机组：1300MW烟气量：1134640Nm3/h（标湿实际氧）入口SO2浓度：4925mg/Nm3（标干6%O2 ）设计脱硫效率：99%出口SO2浓度：50mg/Nm3（标干6%O2 ）五、项目运行后情况简述五、项目运行后情况简述SO2入口入口 4556.4mg/Nm3 ，出口，出口 10.46mg/Nm3，脱硫效率，脱硫效率99.78%（三（三台循环泵）台循环
17、泵）单塔双区技术最新应用案例单塔双区技术最新应用案例同类湿法脱硫项目中处于明显的领先水平同类湿法脱硫项目中处于明显的领先水平 大唐河北马头电厂9#机组脱硫改造项目五、项目运行后情况简述五、项目运行后情况简述SO2入口入口 5020mg/Nm3 ，出口，出口 12.1mg/Nm3，脱硫效率，脱硫效率99.76%（BMCR工况）工况） 六、其他单塔双区高效脱硫项目六、其他单塔双区高效脱硫项目 六、其他单塔双区高效脱硫项目六、其他单塔双区高效脱硫项目 序号项目名称设计入口SO2浓度mg/Nm3设计脱硫效率%实际入口SO2浓度mg/Nm3实际出口SO2浓度mg/Nm3实际脱硫效率%备 注1张家港沙洲电
18、厂（2x630MW）285098.324531699.3循环泵设计5台，运行4台；2大唐清苑电厂（2x300MW）632698.4246282799.4循环泵设计5台，运行4台； 3河北沙河电厂（2x600MW）5306953697.450.598.6循环泵设计5台，运行3台4华电可门电厂一期（1x600MW）241598.627003298.82目前，该目前，该“单塔双区单塔双区”高效脱硫技术已在沙洲、清苑、可门等高效脱硫技术已在沙洲、清苑、可门等20多个项目上得到成功应用。多个项目上得到成功应用。 七、结论七、结论 七、结论七、结论 通过马头电厂脱硫改造等高效脱硫实践证明：采用龙净环保专有的以“单塔双区”为核心技术的高效脱硫除尘系统，运行稳定，技术成熟可靠，经济性能好，完全可以实现99.3%以上的高脱硫效率。 根据实际项目的验证，即使在入口即使在入口SO2浓度为浓度为5000mg/Nm3的情况下，的情况下，采用采用“单塔双区单塔双区”技术，出口技术，出口SO2浓度浓度可稳定在可稳定在35mg/Nm3以下。以下。 最后，祝各位：最后，祝各位： 身体健康，万事如身体健康，万事如意！意！
