摘 要： 當(dāng)前國(guó)內(nèi)環(huán)保形式日趨嚴(yán)峻，因此我國(guó)政府對(duì)燃煤電廠提出了超低排放的要求，當(dāng)前各大發(fā)電集團(tuán)大都完成了燃煤電廠脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化和改造，實(shí)現(xiàn)了超低排放。超低排放改造后，我國(guó)對(duì)于二氧化硫的排放規(guī)定降低至35mg/Nm3，這對(duì)于我國(guó)大多數(shù)燃煤電廠的脫硫系統(tǒng)來說，成本增長(zhǎng)很大，存在著較大的壓力。因此本文對(duì)超低排放下燃煤電廠脫硫優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行研究，首先分析了我國(guó)燃煤電廠脫硫的運(yùn)行現(xiàn)狀，而后闡述超低排放下燃煤電廠脫硫的優(yōu)化方式，最后通過實(shí)際的工程對(duì)超低排放下燃煤電廠脫硫優(yōu)化的應(yīng)用進(jìn)行分析。

　　關(guān)鍵詞： 超低排放;燃煤電廠;脫硫

　　現(xiàn)如今在環(huán)境保護(hù)方面，我國(guó)已經(jīng)取得了十分優(yōu)異的成績(jī)，但是當(dāng)前的環(huán)境形勢(shì)依然不容樂觀。在人們生活水平不斷提升的背景下，也對(duì)自身生存的環(huán)境提出了更高的要求。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)是以煤為主，這就造成大氣污染物排放總量持續(xù)飆升的情況出現(xiàn)，這為我國(guó)治理大氣污染造成了極大地阻礙。國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部和國(guó)家能源局三部委聯(lián)合于2014年9月頒發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014～2020年)》要求全國(guó)煤電行業(yè)進(jìn)行減排改造，實(shí)現(xiàn)超低排放，使二氧化硫、氮氧化物、煙塵濃度達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)，即35、50、10mg/Nm3。我國(guó)燃煤電廠脫硫技術(shù)在實(shí)施過程中注重的是單一設(shè)備脫除單一污染物的方法，未充分考慮各設(shè)備間協(xié)同效應(yīng)，在達(dá)到相同效率情況下，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，投資和運(yùn)行成本較大，加之環(huán)保稅的正式實(shí)施，在當(dāng)前實(shí)際情況下，運(yùn)行成本逐漸增加，企業(yè)負(fù)擔(dān)加重。因此，我國(guó)燃煤電廠的運(yùn)行必須達(dá)到超低排放的目標(biāo)，將其脫硫系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行和改造。

　　一、我國(guó)燃煤電廠脫硫的運(yùn)行現(xiàn)狀

　　當(dāng)前我國(guó)燃煤電廠所采用的脫硫工藝大都是采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝(FGD)，這一工藝的原理為：煙氣中的二氧化硫經(jīng)過電除塵后，在脫硫塔中被漿液循環(huán)泵噴出的吸收塔漿液(含有一定濃度的石灰石)霧滴進(jìn)行吸收，而后在氧化風(fēng)機(jī)提供的空氣中，氧化成石膏漿液，石膏漿液通過脫水系統(tǒng)脫除多余的水，多余的濾液水一部分返回吸收塔，一部分通過廢水系統(tǒng)排出，干燥的石膏通過綜合利用等方式排出脫硫系統(tǒng)。這一工藝首先由英國(guó)研發(fā)，在幾十年的時(shí)間里，經(jīng)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家不斷地實(shí)踐和完善，其各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)十分成熟，F(xiàn)GD工藝目前在市場(chǎng)中具有超過80%的占有率，在脫硫技術(shù)中，其應(yīng)用的最為廣泛。FGD脫硫系統(tǒng)的主要組成有：煙氣進(jìn)口擋板門、出口擋板門、吸收塔、增壓風(fēng)機(jī)以及各部分輔助設(shè)備，吸收塔是FGD系統(tǒng)中最為重要的組成。在我國(guó)環(huán)保要求愈發(fā)嚴(yán)格以及燃煤中硫含量逐漸增大，摻配煤比例逐漸增大的情況下，大多數(shù)燃煤電廠目前具有的環(huán)保設(shè)施已經(jīng)不能滿足超低排放的要求，因此需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)及優(yōu)化運(yùn)行。

　　二、超低排放下燃煤電廠脫硫的優(yōu)化方式

　　(一)增加噴淋層或托盤

　　在脫硫塔為單托盤的優(yōu)化中，較多應(yīng)用增加托盤這一方式。即為在原有的托盤上在加入一層合金托盤，其主要原理為：在吸收塔噴淋層的下方放置多孔合金托盤，漿液在吸收塔循環(huán)泵的作用下被打至托盤中，煙氣在托盤的下部均勻通過，此時(shí)接觸到吸收漿液，就會(huì)在托盤的上方形成湍液，充分接觸液滴之后，傳質(zhì)的效果得到強(qiáng)化，進(jìn)而促進(jìn)脫硫效率的提升。脫硫效率主要是通過脫硫漿液的循環(huán)量(液氣比)進(jìn)行保證，在脫硫進(jìn)口煙氣中，二氧化硫的濃度提升，但是出口排放濃度降低時(shí)，那么就需要將系統(tǒng)中的液氣比進(jìn)行提升，這就是增加噴淋層的優(yōu)化方式。在增加托盤或者噴淋層之后，還應(yīng)及時(shí)優(yōu)化噴淋層及噴嘴，使脫硫的效率得以提升，促進(jìn)脫硫塔的安全運(yùn)行。但是通過增加托盤這一方式會(huì)明顯增加煙氣的阻力，因此我國(guó)大多數(shù)燃煤電廠都采用的是增加噴淋層這一方式來進(jìn)行脫硫優(yōu)化，這就需要對(duì)燃煤電廠中的原吸收塔進(jìn)行大幅度的改造。

　　(二)管式格柵均布裝置技術(shù)

　　氣流在吸收塔內(nèi)的分布能夠明顯的影響到脫硫的效率。管式格柵均布裝置的的原理為：在噴淋層的下部進(jìn)行格柵煙氣均流裝置的安裝，促使吸收塔內(nèi)的煙氣流速能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分布，這較好的避免了局部煙氣流速較快而導(dǎo)致的脫硫效率降低。并且格柵煙氣均流裝置的上方會(huì)出現(xiàn)湍流區(qū)，這不僅提升了傳質(zhì)速率，還對(duì)氣液固的接觸進(jìn)行了強(qiáng)化，使二氧化硫的傳質(zhì)過程變得更加高效，有力的提高了脫硫效率。

　　(三)串塔技術(shù)

　　雙吸收塔串聯(lián)技術(shù)(串塔技術(shù))。雙吸收塔串聯(lián)技術(shù)是通過增加一個(gè)輔塔，與原脫硫塔形成一個(gè)順流塔與一個(gè)逆流塔的串聯(lián)。鍋爐煙氣首先進(jìn)入順流液柱塔，在此與液柱順流接觸，先去除70%的SO2，然后通過連接通道進(jìn)入逆流噴淋塔，在逆流噴淋塔里面煙氣與漿液逆流接觸，進(jìn)一步脫除殘余的SO2，整體脫除率達(dá)98% 以上。

　　(四)單塔雙循環(huán)技術(shù)。

　　單塔雙循環(huán)技術(shù)是讓煙氣首先經(jīng)過一級(jí)循環(huán)行預(yù)吸收，去除粉塵、HCl 和HF，部分去除SO2，此級(jí)循環(huán)漿液pH 值控制在4.6～5.0，脫硫效率一般在30%～70%。經(jīng)過一級(jí)循環(huán)的煙氣直接進(jìn)入二級(jí)循環(huán)，此級(jí)循環(huán)石灰石相對(duì)過量，以應(yīng)對(duì)負(fù)荷的變化，循環(huán)漿液pH 值控制在5.8～6.4，與傳統(tǒng)空塔噴淋技術(shù)相比，可以降低循環(huán)漿液量。單塔雙循環(huán)總脫硫效率可達(dá)98%以上。

　　三、超低排放下燃煤電廠脫硫優(yōu)化的應(yīng)用

　　某燃煤電廠為2×300MW國(guó)產(chǎn)亞臨界空冷燃煤發(fā)電機(jī)組，并配套建設(shè)了雙室四電場(chǎng)靜電除塵器、石灰石—石膏濕式煙氣脫硫裝置以及相關(guān)公用系統(tǒng)等。在2013年5月12日，該電廠的1號(hào)機(jī)組正式開始運(yùn)行，其脫硫系統(tǒng)采用一爐一塔的布置形式，使用的是FGD工藝。該廠于2017年10月完成1號(hào)機(jī)組的超低排放脫硫優(yōu)化，在環(huán)保部門的檢測(cè)下，順利驗(yàn)收。該燃煤電廠的入爐煤種較為單一和穩(wěn)定，燃煤煤質(zhì)為極低硫分、中高灰分的煙煤。

　　該燃煤電廠1號(hào)機(jī)組在超低排放優(yōu)化前，脫硫塔中裝置了三層漿液噴淋層，并且配套了兩用一備的漿液循環(huán)泵，每層噴淋層中都具有100個(gè)實(shí)心/中心的切線型噴嘴。吸收塔內(nèi)具有斯塔側(cè)進(jìn)式漿液攪拌裝置。

　　推薦閱讀：《發(fā)電設(shè)備》(雙月刊)創(chuàng)刊于1987年，系由國(guó)家科委批準(zhǔn)、上海市經(jīng)濟(jì)委員會(huì)主管、上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所、中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)編輯出版工作委員會(huì)和機(jī)械工業(yè)發(fā)電設(shè)備情報(bào)網(wǎng)共同主辦的國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的科技期刊。