3.2双塔双循环脱硫增效降低SO2排放质量浓度
在确定了改造原则和设计基础参数的条件下,脱硫超低排放改造方案的选择在公用系统上基本相同,其主要差别体现在脱硫系统核心设备吸收塔上。
目前比较常见的吸收塔脱硫增容提效方法包括增加喷淋层、单塔双循环(塔内增加托盘)以及双塔双循环等。
吸收塔仅增加喷淋层脱硫效率提高有限,单塔双循环与双塔双循环都是通过提高部分浆液pH值提高脱硫效率,而利用另外一部分浆液进行氧化结晶,但通过在吸收塔内设置托盘搜集浆液,从而减少了吸收塔数量。但是由于单塔双循环技术方案建设时需要停机实现吸收塔的增高,无法满足现有环保压力下不允许开启旁路的政策。
而双塔方案相对独立,只要在工程建设期间做好旧塔的维护工作,理论上完全可以满足机组的脱硫系统正常运行,实现不停机改造。因此在本次的脱硫改造中采用双塔双循环的工艺方案。
在2013年的增容提效中已拆除了GGH,本次改造将二级塔建在原GGH框架处,一级塔和二级塔之间通过联络烟道连接。吸收塔内烟气流速控制在3.8m/s以下,以确保烟气和浆液的充分接触。
在二级吸收塔入口烟道顶部与最底层喷淋层之间设置合金托盘,由于托盘可保持一定高度液膜,延长了烟气在吸收塔中的停留时间,当气体通过时,气液接触,可以起到吸收气体中部分污染成分的作用,从而有效降低液气比,提高了吸收剂的利用率,降低了循环浆液泵的流量和功耗。
并在托盘上方形成湍流,与液滴充分接触,大大提高传质效果,获得很高的脱硫效率。同时在顶层喷淋层下方塔壁设置宽约600~1000mm的聚气环,也减少了SO2顺塔壁的逃逸。
在新增二级塔除尘除雾装置的选择上,可以采用三级屋脊除雾器、旋汇耦合、冷凝式除雾器等。不同形式的除雾器配置有不同的工艺条件要求。
首先,因为一级塔塔内流速偏高,造成一级塔出口除雾器液滴含量较高,如使用三级屋脊除雾器则需要对一级塔进行扩径降速处理,工程量大且工程难道高。
其次,由于旋汇耦合除尘除雾器的阻力较大,一层旋汇耦合器和管束式除尘除雾装置的阻力分别为1000Pa和350~500Pa左右,对引风机或者增压风机的压头余量要求较高。在本次改造中复核了电厂的引风机压头,发现现有设备的压头裕量无法满足其压力要求,且引风机在2013年新近改造没有必要再提高能效,因此旋汇耦合系统也不适用。
通过各方技术论证,新增二级吸收塔可配置冷凝式除尘除雾装置。在吸收塔内布置三级屋脊式除雾器及冷凝凝并装置,确保二级塔出口雾滴含量不高于20mg/Nm3、粉尘含量不高于5mg/Nm3。在塔外新增循环水冷却站,用于塔内冷凝凝并装置中的循环水的降温冷却。
烟气在二级塔内的处理过程为:锅炉烟气经电除尘器后粉尘浓度≤30mg/Nm3进入脱硫吸收塔,经过浆液洗涤后形成饱和湿烟气。饱和湿烟气通过冷凝式除尘除雾器的时候携带了大量的液滴,依次经过高效除雾器的除雾及整流后,进一步通过凝并装置进行降温,进而产生了大量的水汽并以粉尘作为凝结核。
雾滴和粉尘形成大的液滴,在通过弯曲流道时产生足够的离心力,使得雾滴被甩在覆有水膜的波纹板上,从而起到拦截粉尘以及雾滴的效果。
经过冷凝式除尘除雾装置作用后的烟气液滴含量低于20mg/Nm3,其中粉尘含量低于5mg/Nm3,完全能够满足超低排放的粉尘排放标准。同时为了避免装置发生堵塞,对每一层除雾器的上下游均设置了合理的冲洗系统。运行期间可根据吸收塔各塔内件分层间的压差大小设置报警定值,采用自动控制系统进行冲洗,以保证冷凝式除尘除雾装置无结垢。
4改造效果
包头发电分公司1、2#机组超低排放改造后,于2016年11月1日进入168h试运行,粉尘、SO2、NOX排放小时均值为1.8mg/m3、17mg/m3和41mg/m3,各项环保指标均优于燃煤机组排放标准,达到设计要求。
5结语