烟气深度脱硫工艺优化方案

基于不同系列机组，燃煤品种各异，含硫成分复杂多变，为了提高脱硫增容能力，不少电厂采用单塔双循环或单塔双区方案，甚至采用双塔串联或并联等方案。

1）脱硫塔扩容方案

脱硫塔扩容方案可以通过加大塔的直径、增加喷淋层单塔系统、双塔系统、单塔双循环、单塔双区、加装双托盘、加装浆液再均布装置等措施实现。

（1）加大塔直径和增加喷淋层单塔系统 据调查，脱硫系统诸多问题由反应塔内径偏小、烟速高（4.5～5.5 m/s）引起。为此，改建时应依据燃煤含硫量，确定喷淋层的层数和塔高，扩大塔径，控制烟速为3.2～3.5 m/s，提高浆池高度，有利于提高脱硫效率。

（2）脱硫双塔系统 当场地充裕时，可考虑双塔系统。保留原塔容，副塔仅处理扩容。这样副塔直径较小，高度较低，可减少改造工作量，缩短停机时间，但需要注意两塔之间合理的流量分配。也有双塔并联、二炉配三塔的方案，因其运行操作麻烦而很少釆用［17］。

（3）单塔双循环脱硫系统（见图3-1）在脱硫塔内设置积液盘将脱硫区分隔为上、下循环脱硫区。这种方式德国早已有之。国内如广西合山电厂、广州经济技术开发区300 MW等机组应用。

图3-1　单塔双循环脱硫系统

在该系统下循环脱硫区，由中和氧化池、下循环泵构成下循环脱硫系统，pH值控制在4.0～5.0较低范围内，有利于亚硫酸钙的氧化、石灰石溶解，防止结垢和提高吸收剂利用率。在上循环脱硫区，由新鲜浆池和上循环泵构成上循环脱硫系统，pH值控制在6.0左右，可以高效地吸收二氧化硫，提高脱硫率。

一个脱硫塔内布置相对独立运行的双循环脱硫系统，保证较高的脱硫效率，又降低浆液循环量和系统能耗，并且单塔整体布置还减少了占地，节约了投资；特别适合于燃烧高硫煤烟气脱硫，脱硫效率可达到99%以上［18］。

（4）单塔双区脱硫系统 该系统在沙州电厂投运（见图3-2）。其特点如下：吸收和氧化所需的浆液的pH值不一样。吸收二氧化硫等酸性气体浆液pH值要求较高；氧化结晶区pH值低于5。

图3-2　单塔双区脱硫系统

根据反应过程的要求，在吸收塔浆液池设有分区调节器和射流搅拌，使浆液分成上部pH值为5左右的氧化区，下区pH值为5.5左右的吸收用的浆液，用这种双区的方法达到提高脱硫率和提高吸收剂利用率的作用。

（5）吸收塔加装双托盘改造方案 美国巴威公司单托盘喷淋塔系统在国内已有应用案例。加装多孔托盘，加强塔内烟气与浆液的接触，使脱硫能力增加1.5倍，相当一层喷淋层。改双层托盘，增加石灰石浆液浓度到24%，在脱硫塔底部增加空气喷枪，加大空气量，消除亚硫酸盐致盲等问题后，脱硫率从90%提高到98%［19］。但烟气阻力也增加，引风机也可能要改造。

（6）脱硫塔加装浆液再均布装置 无论哪种方案，塔内均需加装浆液再均布的装置。烟气中心区总面积2/3的区域烟气均匀流速高，喷淋密度大，脱硫效率可达99%。塔壁周边1/3的区域形成层流，液滴贴壁，降低喷淋浓度，脱硫效率大幅度下降，加装这种均布装置，把收集浆液流回中心区又减少烟气漏捕，有利于提高液气交换，提高脱硫效率。双相整流烟气脱硫技术原理及工程实物如图3-3所示。

图3-3　双相整流烟气脱硫技术原理及工程实物(www.xing528.com)

（7）脱硫废水处理 详见第5章“火电厂节水与废污水处理”和第6章“城市生活垃圾清洁发电”。

2）除雾器改造

目前除雾器大多采用的平板式工程塑料易结垢、堵塞甚至坍塌（见图3-4）。应采用防腐蚀钢制屋脊形除雾器，出口雾滴小于45 mg/m3，且配有冲洗水喷淋系统，加强冲洗维护。

图3-4　循环泵叶片腐蚀、除雾器严重堵塞、坍塌情况

3）浆液循环泵选择

浆液循环泵发生的气蚀、磨蚀、化学磨损故障是常见病。高速泵（1 500 r/min）是产生气蚀的主因，建议采用750 r/min的低速泵，但其体积大、价格高；浆液中高浓度粗颗粒烟尘会加速循环泵磨损。建议脱硫塔入口粉尘浓度小于30 mg/m3为好；化学腐蚀较小，影响不大［20］。

4）GGH存在问题与对策

很多新建电厂因GGH投资高且结垢、堵塞而被取消（见图3-5）；而没有取消的大部分GGH运行尚好，改造中不要轻易就把它拆除。许多电厂的垢样分析表明，粉煤灰居多。这与运维没有按规定进行定期冲洗等原因有关。

图3-5　GGH结垢堵塞、腐蚀脱落情况

系统保留GGH，排烟温度提高30℃，烟气抬升高度可增加90 m，利于扩散。烟囱正压区相对减少，对烟囱腐蚀也相应得到改善。

5）关于烟囱防腐

据某电力设计院调查，全国烟囱情况几乎都出现腐蚀问题，甚至复合钛钢板的烟囱都产生外墙（焊缝漏点）点腐蚀；用胶不当，打底不够，造成宾高德玻璃砖脱落现象；其他如聚脲、胶泥、鳞片树脂等材料都脱落。暴露设计中忽视烟温变化产生的热应力，产生接缝拉裂或与底层拉开等热胀冷缩，造成烟囱腐蚀。

建议600 MW和1 000 MW以上机组可考虑采用复合钛钢板组合烟囱，其余机组可考虑用宾高德玻璃砖，配用进口的胶合剂，使用两种材料的膨胀系数大体一致的材料。

6）石膏雨等产生原因及防治

石膏雨产生与烟温、烟速、烟囱结构、防腐材料、除雾器效率、运行工况、扩散条件（环境温度和大气压）等因素关联。除雾器效率低：若其出口烟气中雾滴质量浓度大，则易生成石膏雨；蓝烟主要与氨逃逸相关，需调整运行工况；白烟与排烟温度关系密切，需烟气除湿或排烟温度控制在水露点上；灰烟是除尘效率不佳的原因，需检查系统。