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

刘文骏

（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),20mg/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，包括单位容量，年运行时间和不同的排放限值。国内脱硝技术首先计算脱硫超低排放技术改造成本T，然后计算转化后的年收入增长值S.通过比较，计算出最终脱硫超低排放技术改造投资的恢复期。其中，脱硫超低排放技术改造成本T包括设备采购费和工程建设。脱硝效率、运行成本、能耗和二次污染物排放量将通过实践测试获得。分析研究煤中硫含量、灰分含量，并考虑各种因素对脱硫成本和效益的影响，以得到石灰石-石膏脱硫设施的运行状态最佳的。

结束语

综上所述,我国电厂的排放量要求的不断的提高各发电厂也相应对现有脱硫除尘、脱硫技术进行改良。通过超低排放改造项目的测试和结果分析，单塔旋风耦合和管束除尘技术可以实现脱硫的超低排放以及粉尘的超低排放。

参考文献

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[2]宋畅，张翼，郝剑，等。燃煤电厂超低排放改造前后汞污染排放特征[J].2017,30(5):672-677.