摘要:全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，是推进煤炭清洁化利用、改善大气环境质量、缓解资源约束的重要举措。大唐国际盘山电厂为达到“河北省2015年底对所有燃煤发电机组除尘、脱硫、脱硝设施实施升级改造和治理，二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放浓度须全部达到超低排放限值要求”的目标对3、4号进行超低排放改造。对大唐盘山电厂超低排放改造工程的技术方案进行综合阐述，并结合现场实际运行数据对系统的设计进行综合总结。
关键词：超低排放；吸收塔串塔；二氧化硫；脱硫；脱硝
1引言
大唐盘电公司2×600MW燃煤汽轮发电机组，锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的亚临界控制循环汽包炉锅炉，分别于2001年12月和2002年6月投产发电。
大唐盘电公司2×600MW机组锅炉烟气系统超低排放改造为EPC工程，脱硫系统入口固体颗粒物浓度为20mg/m3、二氧化硫浓度为3000mg/m3以内条件下，烟囱入口固体颗粒物和二氧化硫排放浓度分别达到5mg/m3(若入口固体颗粒物浓度在30mg/m3，烟囱入口固体颗粒物排放浓度达到10mg/m3)和20mg/m3以下进行改造。对脱硝系统进行改造，在脱硝反应器入口氮氧化物浓度为450mg/m3条件下，确保烟囱入口氮氧化物排放达到50mg/m3以下进行改造。
烟气脱硫采用石灰石－石膏湿法脱硫技术，脱硫剂制备方式为石灰石粉制浆+石灰石湿磨制浆、脱硫副产物为石膏，1台锅炉配置两座吸收塔。脱硫系统于2012年进行了脱硫增容改造(原脱硫系统为浙大网新实施，增容改造为清新环境实施)，采用双吸收塔湿法脱硫工艺，设计吸收塔入口浓度为不大于3300mg/m3，出口SO2排放浓度不大于50mg/m3，脱硫效率98.5%。新建吸收塔为一级吸收塔，老吸收塔作为二级吸收塔。
大唐盘电公司锅炉烟气脱硝采用选择性催化还原法(SCＲ)脱硝工艺，用纯氨作为还原剂，公用系统及装置按2台炉改造整体容量设置。SCＲ按2+1层布置考虑，初装2层蜂窝式催化剂后要求在锅炉任何工况处理100%烟气量条件下脱硝效率不小于80%(单台炉均按照SCＲ入口NOx浓度为450mg/m3)，达到脱硝出口NOx浓度控制在80mg/m3以下，氨的逃逸率小于3ppm，SO2/SO3转化率小于1%。
2设计基础参数
2.1脱硫系统入口烟气参数
本期脱硫改造工程中，FGD入口烟气如表1所示。
表1脱硫系统入口烟气参数
2.2原有系统配置情况说明
一级吸收塔直径为Φ15m，塔高为33.6m。二级吸收塔直径为Φ16.5m，塔高30.8m。
一级吸收塔设2台浆液循环泵，对应2层喷淋层，每台浆液循环泵对应一层喷淋层。循环泵的循环浆液量分别为9000，3900m3/h，对应扬程分别为22.5，24.5m。
二级吸收塔设3台浆液循环泵，循环泵流量9900m3/h，对应扬程分别为19.52，21.32，23.12m。循环泵入口滤网及紧固件采用1.4529不锈钢材质。
两台机组共配置6台氧化风机，罗茨式，流量为7100m3/h，压头为90kPa。
每台锅炉配置2台脱硝反应器，反应器本体尺寸为10m×12.65×12m，每台脱硝反应器设计成2+1层催化剂布置方式，其中下层为预留层，每层催化剂模块布置方式为7×10。
每台锅炉配置有2台离心式稀释风机，为和氨气混合提供稀释空气，运行采取一运一备方式。声波吹灰器共布置有两层，单侧SCＲ反应器每层布置4台声波吹灰器，共16台。蒸汽吹灰器共布置两层，单侧SCＲ反应器每层布置3台蒸汽吹灰器，共12台。
3超低排放改造工程要求和设计参数
3.1改造工程要求
针对脱硫系统入口固体颗粒物浓度在20mg/m3、二氧化硫浓度在3000mg/m3以内条件下，烟囱入口固体颗粒物和二氧化硫排放浓度分别达到5mg/m3(若入口固体颗粒物浓度在30mg/m3，烟囱入口固体颗粒物排放浓度达到10mg/m3)和20mg/m3以下进行改造。
对脱硝系统进行改造，在脱硝反应器入口氮氧化物浓度为450mg/m3条件下，确保烟囱入口氮氧化物排放达到50mg/m3以下进行改造。工期要求:两台机组停机过渡时间各42天。
本次改造工程中，根据现场预吸塔内的湍流器的实际运行情况，湍流器需要拆除，同时将原有的吸收塔抬升，增加一层喷淋层，喷淋层布置在现有的喷淋层的上方。
为减少一级吸收塔出口浆液携带量大的问题，在喷淋层的上方增加一级屋脊除雾器，除雾器配套上下两层自动冲洗系统。
脱硝系统改造工程，改造内容:3号、4号炉预留层催化剂安装、3号、4号炉各增加耙式蒸汽吹灰器和声波吹灰器、稀释风机、氨空混合器及CEMS部分设备升级改造。
引风机改造工程:因涉及到脱硫系统、脱硝系统和除尘系统的相关改造，引风机烟气系统的阻力发生变化，改造后烟气阻力增加1300Pa。
3.2改造工程设计技术参数
本期超低排放改造工程的详细技术参数如表2所示。
表2改造工程设计参数
4改造后的技术经济参数
本工程将对3号、4号机组的燃烧烟气进行脱硫改造，采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，脱硫率不小于99.35%，净化后单台机组烟气中的含尘浓度分别降低到5mg/m3，SO2浓度小于35mg/m3(设计煤种，干基，6%O2)，净化后的废气经烟囱排入大气。
每年可削减SO2排放量约43385.88t(单台炉，设计煤种，年设备运行小时数按5500h计)。
本工程脱硫前后空气污染物变化一览表见表3。
表3脱硫前后空气污染物变化
4改造后的技术经济参数
本工程将对3号、4号机组的燃烧烟气进行脱硫改造，采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，脱硫率不小于99.35%，净化后单台机组烟气中的含尘浓度分别降低到5mg/m3，SO2浓度小于35mg/m3(设计煤种，干基，6%O2)，净化后的废气经烟囱排入大气。
每年可削减SO2排放量约43385.88t(单台炉，设计煤种，年设备运行小时数按5500h计)。
本工程脱硫前后空气污染物变化一览表见表3。
表3脱硫前后空气污染物变化
5工程设计与运行参数对比
本期改造工程的工程设计参数与工程实际运行参数对比如表4所示。
表4工程设计与工程实际运行参数对比
6工程设计总结
盘山4号机组烟气脱硫系统进行现场实际运行后，结合我院的设计参数，现将该项目的设计总结如下:吸收塔串塔技术用于超低排放改造中，实际运行效果与设计基本相符，并具有一定的提升。
吸收塔内组件的设计:螺旋喷嘴不适合石灰石－石膏法烟气脱硫工艺，容易堵塞。在投资预算允许的条件下，尽可能的采用偏心锥、单头双向、双头双向喷嘴。
一级吸收塔顶部增设一级除雾器，除雾器出口的雾滴含量应小于100mg/m3，以减少一级吸收塔随烟气将大量的浆液携带至二级吸收塔。
喷淋层的设计和喷嘴的布置:喷嘴的覆盖率根据物料平衡计算中，喷嘴的喷射角度为90°，覆盖率建议≥250%，实际的喷射效率≥300%。
二级吸收塔顶部的高效除雾器，在条件许可下，尽可能地满足除雾器厂家要求的空间，以满足出口烟气排放要求。
浆液循环泵的设计:1000kW及其以下的循环泵的布置，如现场场地条件有限，可采用直连的形式，不采用减速机传动，但须设备采购中明确提出。
浆液循环泵采用进口产品，相对于国产产品，现场实际运行效果须进一步明确。
文章来源：《环境工程》2019年
作者简介：汪作胜，男，硕士，工程师，主要从事电力环保脱硫脱硝设计改造工作.
