電廠×5MW機組除塵改造工程技術(shù)方案

1、2×115MW機組除塵改造工程技術(shù)方案北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司2015年6月2×115MW機組除塵改造工程 方案設(shè)計北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司 2015-06目 錄1.總 述11.1設(shè)計依據(jù)11.1.1 工程設(shè)計條件11.2 標準和規(guī)范22.除塵改造方案描述22.1總體說明22.2 吸收塔系統(tǒng)改造說明22.3 工藝水系統(tǒng)32.4 主要改造設(shè)備清單42.6 改造后性能指標42.7 投資估算43.脫硫工藝方案選擇說明53.1單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)（SPC-3D）技術(shù)介紹53.2示范工程介紹103.3其它工程應(yīng)用情況173.4 工程業(yè)績1821.總 述2×

2、115MW機組煙氣脫硫工程采用石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝（以下簡稱FGD），采用兩爐一塔脫硫裝置。隨著社會環(huán)境保護意識提升及國家法律法規(guī)健全，對本地區(qū)設(shè)施污染物排放控制日益嚴格，電廠煙塵排放控制指標為30mg/Nm3?？紤]現(xiàn)有設(shè)施的適應(yīng)性及現(xiàn)有空氣污染應(yīng)對策略，優(yōu)化脫硫裝置系統(tǒng)，達到高效、節(jié)能、降耗的目的。本除塵改造方案吸收塔入口煙塵含量由80mg/Nm3（標干，6%氧）脫除至30mg/Nm3（標干，6%氧）以內(nèi)，具體技術(shù)方案如下文所述。1.1設(shè)計依據(jù)1) 火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計技術(shù)規(guī)程（DL/T5196-2004）；2） 火電廠大氣污染物排放標準（GB 13223-2011）；3）電廠2&

3、#215;115MW機組煙氣脫硫工程設(shè)計資料；1.1.1 工程設(shè)計條件1）氣象條件 年平均溫度 21.7 年平均壓力 10.21 m水柱2）FGD設(shè)計參數(shù)按機組原有設(shè)計煙氣參數(shù)提升煙囪出口SO2排放指標設(shè)計，其設(shè)計條件參數(shù)見下表：FGD入口BMCR工況煙氣成分（設(shè)計煤，標準狀態(tài)，實際O2）項 目單位干基濕基備注CO2Vol%/O2Vol%10N2Vol%/SO2Vol%3500H2OVol%/FGD入口BMCR工況煙氣參數(shù)FGD入口煙氣量（BMCR，每爐）設(shè)計煤備注Nm3/h350000濕基，實際氧FGD入口煙氣溫度130正常值FGD入口煙氣壓力Pa-2300BMCR工況鍋爐BMCR工況煙氣中

4、污染物成分（標準狀態(tài)，干基，6%O2）項 目單 位設(shè)計煤SO2mg/Nm33500SO3mg/Nm3/Cl(HCl)mg/Nm3/F(HF)mg/Nm3/煙塵（引風機出口）mg/Nm380本次改造后除塵效率%62.5%FGD出口粉塵含量mg/Nm330 注：本次設(shè)計以引風機出口煙氣量為設(shè)計基準，吸收塔空塔流速按3.15m/s考慮。3）工藝水工藝水：氯離子暫按100mg/L考慮，硫酸根離子暫按30mg/L考慮，溶解性總固體暫按100mg/L考慮。1.2 標準和規(guī)范符合中國國家最新標準（GB系列）及部頒標準、及大氣污染物排放地標、DL規(guī)程規(guī)定；2.除塵改造方案描述2.1總體說明為達到煙塵的超凈排放

5、，本工程需要對吸收塔系統(tǒng)進行改造，具體見下。2.2 吸收塔系統(tǒng)改造說明改造前：SO2吸收系統(tǒng)主要用于部分脫除煙氣中SO2、SO3、HCl、HF等污染物及煙氣中的飛灰等物質(zhì)?，F(xiàn)有兩臺機組采用兩爐一塔設(shè)計，共一套吸收塔，脫硫后的煙氣依次經(jīng)過除霧器除去霧滴，由煙囪排入大氣。改造后：本次提效改造細節(jié)如下：改造現(xiàn)有吸收塔除霧器的安裝梁作為離心管束式除塵器的安裝梁，在吸收塔內(nèi)除霧器位置安裝離心管束式除塵器，經(jīng)過噴淋的飽和煙氣進入管束式除塵器，通過增速器和分離器使氣流高速旋轉(zhuǎn)，首先將煙氣中的水分離至管束壁面，在壁面形成液膜，隨后煙氣攜帶的粉塵及液滴被分離至管壁并被液膜捕獲吸收；高速旋轉(zhuǎn)的壁面動態(tài)液膜保證同向

6、運動的霧滴接觸后湮滅，不產(chǎn)生二次夾帶；當液膜厚度增大到一定程度時，在重力作用，液膜沿著管束壁逐漸向下運行，最終從管束脫落，實現(xiàn)煙塵的超凈脫除。改造除霧器沖洗水管路用于離心管束式除塵器的沖洗。安裝離心管束式除塵器造成的塔體防腐破壞部分，待安裝結(jié)束后統(tǒng)一修補，修補工作現(xiàn)場完成。1） 吸收塔在吸收塔內(nèi)除霧器位置安裝管束式除塵器，吸收塔最上層噴淋層中心線至出口煙道底面的距離需要6m，若不滿足，吸收塔需要抬高，相比于除霧器（按200Pa計），管束式除塵器增加阻力150 Pa。 在吸收塔的頂部開5m的孔，用于管束式除塵器的安裝和檢修，日常運行時，該孔用盲板封堵。2） 離心管束式除塵器吸收塔內(nèi)設(shè)置有管束式除

7、塵器取代傳統(tǒng)的除霧器，布置于吸收塔頂部最后一層噴淋層的上部。煙氣穿過噴淋層后，再連續(xù)流經(jīng)管束式除塵器除去所含漿液霧滴。在管束式除塵器的內(nèi)部布置沖洗噴嘴，通過沖洗除塵器元件，帶走管壁附著的塵粒。煙氣通過管束式除塵器后，其煙氣攜帶水滴含量低于30mg/Nm3。煙氣粉塵含量低于5 mg/Nm3，管束式除塵器沖洗系統(tǒng)間斷運行，采用自動控制，保證管束式除塵器無結(jié)垢。3） 土建部分：現(xiàn)吸收塔內(nèi)增加管束式除塵器，整體荷載增加58噸，拆除現(xiàn)除霧器后，整體荷載減少約48噸，吸收塔塔壁厚度滿足要求，吸收塔基礎(chǔ)不需改造。4）電氣熱控部分本次電氣部分無改造，熱控部分用于測量煙塵的元件因測量值降低需更換。2.3 工藝水

8、系統(tǒng)新增管束式除塵器，改造除霧器沖洗水系統(tǒng)用于管束式除塵器的沖洗。經(jīng)核算，工藝水泵及除霧器沖洗水泵可滿足改造后要求，本次不改造。2.4 主要改造設(shè)備清單序號名稱規(guī)格及技術(shù)要求單位數(shù)量備注工藝部分吸收塔系統(tǒng)1吸收塔本體 13.6m，套1局部改造管束式除塵器 13.6 m（塔徑），材質(zhì)：高分子材料套1新增除霧器沖洗水管路改造用于管束式除塵器沖洗用套1利舊改造2除霧器拆除套1拆除3材料項14防腐修復管束除塵器部分的防腐,800m2項1工藝水系統(tǒng)1除霧器沖洗水泵Q= m3/h, H= m，N= kW套1利舊熱控部分1CEMS中FGD出口煙塵測量元件套1更換2.6 改造后性能指標A、 原除霧器阻力按20

9、0Pa計算，由于設(shè)置管束式除塵器增加350Pa，改造后系統(tǒng)阻力增加150Pa（界限吸收塔入口至吸收塔出口）。B、 管束式除塵器沖洗周期為每4小時沖洗2分鐘，平均用水量15m³/h。C、 管束式除塵器適應(yīng)30115%的鍋爐負荷。D、 管束式除塵器約58t（包含梁）荷載。2.7 投資估算3.脫硫工藝方案選擇說明3.1單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)（SPC-3D）技術(shù)介紹SPC單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)是通過一個一體化吸收塔完成全部高效脫硫、除塵過程，煙氣自入口向上依次經(jīng)過第二代高效旋匯耦合脫硫除塵裝置、節(jié)能高效噴淋裝置、離心管束式除塵裝置實現(xiàn)超凈排放。3.1.1 技術(shù)研發(fā)歷程

10、8; 清新環(huán)境公司經(jīng)過多年研究開發(fā)和大量小試、中試，2002年旋匯耦合技術(shù)研發(fā)成功，并取得國家專利（專利號：ZL02282243.7）² 2003年該技術(shù)被國家環(huán)?？偩执_定為國家重點環(huán)保實用技術(shù)² 2004年陡河8#機組200MW脫硫工程采用該技術(shù)一次投運成功-國內(nèi)大型火電廠脫硫行業(yè)的唯一國有技術(shù)應(yīng)用取得成功² 20042009年旋匯耦合專利技術(shù)在國內(nèi)脫硫工程中得到廣泛應(yīng)用² 2010年第二代高效旋匯耦合專利技術(shù)研發(fā)成功（專利號 ZL201020289859.6）同時成功研發(fā)了高效節(jié)能噴淋技術(shù)（專利號 ZL2O1020289853.9）² 20

11、14年研發(fā)成功了離心管束式除塵技術(shù)，已取得了發(fā)明和新型多項國家專利（專利號為：201410427997.9和201420487994.4）在山西大唐國際云岡熱電有限責任公司二期3號機組（300MW）提標改造項目中作為工業(yè)示范工程成功應(yīng)用。² 高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)、高效節(jié)能噴淋技術(shù)、離心管束式除塵技術(shù)，組合形成SPC單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)（專利號 201420487994.4）。3.1.2 技術(shù)原理3.1.2.1 高效旋匯耦合脫硫除塵該技術(shù)基于多相紊流摻混的強傳質(zhì)機理，利用氣體動力學原理，通過特制的旋匯耦合裝置產(chǎn)生氣液旋轉(zhuǎn)翻覆湍流空間，氣液固三相充分接觸，迅速完成傳質(zhì)過程，

12、從而達到氣體凈化的目的。3.1.2.1.1 高效旋匯耦合技術(shù)說明旋匯耦合技術(shù)的理論依據(jù)吸收傳質(zhì)過程可分三個步驟（見下圖1）1溶質(zhì)由氣相主體擴散到氣液兩相界面；穿過相界面；由液相界面擴散到主體。 圖一吸收反應(yīng)很快，在液相中任一點化學反應(yīng)都達到了平衡狀態(tài)，二氧化硫一旦到達界面，就在界面與液體反應(yīng)達到平衡，但由于反應(yīng)是可逆的，界面必有平衡分壓，在界面由于有大量的反應(yīng)發(fā)生，其液相吸收劑的活性組分濃度相應(yīng)減少，而反應(yīng)物濃度相應(yīng)增加。因此，界面二氧化硫的平衡分壓必較液流主體要高一些，這就在液膜中產(chǎn)生了界面未被完全反應(yīng)的二氧化硫組分向液流主體擴散和繼續(xù)反應(yīng)的傾向。取單位面積的微元液膜進行考察，其離界面深度為

13、x，微元液膜厚度為dx，（見圖2）2從界面情況來分析，被吸收組分二氧化硫一達界面，一部分立即被反應(yīng)成平衡狀態(tài)，在界面上，由于活性組分碳酸鈣濃度較低，而產(chǎn)物亞硫酸鈣濃度較高，因此界面處二氧化硫組分必向平衡分壓較低的液流主體方向擴散，同時，界面上已經(jīng)反應(yīng)了的二氧化硫組分將以生成物亞硫酸鈣的形式向液體主體擴散，而未反應(yīng)的二氧化硫則以溶解態(tài)的二氧化硫繼續(xù)向液體主體方向擴散，二氧化硫的吸收速率等于已反應(yīng)了的二氧化硫組分與未反應(yīng)的二氧化硫組分向液膜擴散速度之和，3.1.2.1.2旋匯耦合技術(shù)的關(guān)鍵部件旋匯耦合器工作原理：旋匯耦合器基于多相紊流摻混的強傳質(zhì)機理,利用氣體動力學原理，通過特制的旋匯耦合裝置產(chǎn)生

14、氣液旋轉(zhuǎn)翻騰的湍流空間,氣液固三相充分接觸，大大降低了氣液膜傳質(zhì)阻力，大大提高傳質(zhì)速率，迅速完成傳質(zhì)過程，從而達到提高脫硫效率的目的,該技術(shù)與同類脫硫技術(shù)相比，除具有空塔噴淋的防堵、維修簡單等優(yōu)點外，由于增加了氣體的漩流速度，還具有脫硫效率高和除塵效率高的優(yōu)點。技術(shù)特點1）均氣效果好吸收塔內(nèi)氣體分布不均勻，是造成脫硫效率低和運行成本高的重要原因，安裝旋匯耦合器的的脫硫塔，通過CFD流場模擬顯示，均氣效果比一般空塔提高15%-30%，脫硫裝置能在比較經(jīng)濟、穩(wěn)定的狀態(tài)下運行。2）傳質(zhì)效率高，脫硫效率、除塵效率高煙氣脫硫的工作機理，是SO2從氣相傳遞到液相的相間傳質(zhì)過程，傳質(zhì)速率是決定脫硫效率的關(guān)鍵

15、指標。公司經(jīng)過幾年的反復試驗，獲得了在不同環(huán)境、工藝技術(shù)條件下的技術(shù)參數(shù)，并以試驗獲得的參數(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備，以達到增加液氣接觸面積、提高氣液傳質(zhì)效率的目的，實現(xiàn)高效脫硫的同時對煙塵進行初步的洗滌。3）降溫速度快從旋匯耦合器端面進入的煙氣,通過旋流和匯流的耦合,旋轉(zhuǎn)、翻覆形成湍流都很大的氣液傳質(zhì)體系，煙氣溫度迅速下降，有利于塔內(nèi)氣液充分反應(yīng)，各種運行參數(shù)趨于最佳狀態(tài)。4）適應(yīng)范圍寬不同工藝：由于降溫速度快，有效的保護了脫硫塔內(nèi)壁防腐層，提高了脫硫系統(tǒng)安全性。不同工況：較好的均氣效果，受氣量大小影響較小，系統(tǒng)穩(wěn)定性強。不同煤種：脫硫效率高，受進塔氣二氧化硫含量變化影響小，煤種范圍寬。原料

16、的不同粒徑：石灰石粒度200目325目均可。5）能耗低由于脫硫效率高，液氣比小，溶液循環(huán)量小,比同類技術(shù)節(jié)約電能10%-30%。3.1.2.2 高效節(jié)能噴淋技術(shù)優(yōu)化噴淋層結(jié)構(gòu)，改變噴嘴布置方式，提高單層漿液覆蓋率達到300%以上，增大化學吸收反應(yīng)所需表面積，完成第二步的洗滌，煙氣經(jīng)高效旋匯耦合裝置和高效節(jié)能噴淋裝置2次洗滌反應(yīng)，兩次脫硫效率的疊加，可實現(xiàn)煙氣中二氧化硫可降低至35mg/Nm3以下。3.1.2.3 離心式管束式除塵除霧技術(shù)3.1.2.3.1離心式管束式除塵除霧裝置結(jié)構(gòu)匯流環(huán)控制液膜厚度，維持合適的氣流分布狀態(tài)。管束筒體內(nèi)筒壁面光潔，筒體垂直，斷面圓滑，無偏心。導流環(huán)控制氣流出口狀

17、態(tài)，防止捕悉液滴被二次夾帶增速器確保以最小的阻力條件提升氣流的旋轉(zhuǎn)運動速度分離器實現(xiàn)不同粒徑的霧滴在煙氣中分離3.1.2.3.2離心式管束式除塵除霧裝置原理1）使用環(huán)境的特點管束式除塵裝置的使用環(huán)境是含有大量液滴的50飽和凈煙氣，特點是霧滴量大，霧滴粒徑分布范圍廣，由漿液液滴、凝結(jié)液滴和塵顆粒組成；除塵主要是脫除漿液液滴和塵顆粒。2）細小液滴與顆粒的凝聚大量的細小液滴與顆粒在高速運動條件下碰撞機率大幅增加，易于凝聚、聚集成為大顆粒，從而實現(xiàn)從氣相的分離。3）大液滴和液膜的捕悉除塵器筒壁面的液膜會捕悉接觸到其表面的細小液滴，尤其是在增速器和分離器葉片的表面的過厚液膜，會在高速氣流的作用下發(fā)生“散

18、水”現(xiàn)象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來，在葉片上部形成了大液滴組成的液滴層，穿過液滴層的細小液滴被捕悉，大液滴變大后跌落回葉片表面，重新變成大液滴，實現(xiàn)對細小霧滴的捕悉4）離心分離下的液滴脫除經(jīng)過加速器加速后的氣流高速旋轉(zhuǎn)向上運動，氣流中的細小霧滴、塵顆粒在離心力作用下與氣體分離，向筒體表面方向運動。而高速旋轉(zhuǎn)運動的氣流迫使被截留的液滴在筒體壁面形成一個旋轉(zhuǎn)運動的液膜層。從氣體分離的細小霧滴、微塵顆粒在與液膜層接觸后被捕悉，實現(xiàn)細小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。5）多級分離器實現(xiàn)對不同粒徑液滴的捕悉氣體旋轉(zhuǎn)流速越大，離心分離效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，運行阻力越大，越容易

19、發(fā)生二次霧滴的生成；因此采用多級分離器，分別在不同流速下對霧滴進行脫除，保證較低運行阻力下的高效除塵效果。3.1.2.4 SPC單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)技術(shù)特點及優(yōu)勢1）脫硫效率高、除塵效率高吸收塔入口SO2濃度在150015000mg/Nm3時，脫硫效率高達99.8%；吸收塔入口煙塵濃度在50mg/Nm3以下時，出口煙塵濃度5mg/Nm3，凈煙氣霧滴含量30mg/Nm3。2）改造工期短、工程量小可利用原有吸收塔改造，不改變吸收塔外部結(jié)構(gòu)。布置簡潔，工程量小，改造工期為2030天。3）投資低、運行費用低該技術(shù)改造吸收塔內(nèi)構(gòu)件，實現(xiàn)脫硫除塵一體化，投資比常規(guī)技術(shù)低30-50%。且離心管束式

20、除塵器不耗電，阻力與除霧器相當，運行費用是常規(guī)技術(shù)的15%30%。4）系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠性高對煙氣污染物含量和負荷波動適應(yīng)性強，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作簡單，可靠性高。目前已運行項目實現(xiàn)了投運率100%。SPC-3D單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)因其投資少、占地小、改造工期短、脫硫效率高、除塵效率高等優(yōu)勢，是工業(yè)煙氣脫硫除塵的優(yōu)選技術(shù)。3.2示范工程介紹山西大唐國際云岡熱電有限責任公司二期3號機組（300MW）提效改造項目3.2.1改造內(nèi)容高效節(jié)能噴淋層改造 增加1層噴淋層，由變頻循環(huán)泵根據(jù)煙氣流量和SO2濃度調(diào)整噴淋強度。 湍流器層改造 拆除原有舊式湍流器，更換為二代新式湍流器； 離心管束式除塵器

21、安裝 拆除原有除霧器，及其沖洗水3層； 安裝離心管束式除塵器一套，改造原有第2層沖洗水管路作為離心管束式除塵器的沖洗用。3.2.2運行情況 大唐國際云岡電廠3號機組現(xiàn)在運行的FGD入口二氧化硫濃度保持在2500-3000mg/Nm3,在開啟3臺漿液循環(huán)泵的情況下，F(xiàn)GD出口二氧化硫濃度控制在30mg/Nm3以內(nèi)；FGD入口煙塵濃度保持在20-30 mg/Nm3，F(xiàn)GD出口煙塵濃度控制在4 mg/Nm3以內(nèi)。3.2.2.1云岡電廠3#機組脫硫除塵改造前后設(shè)計參數(shù)對比項目原設(shè)計參數(shù)改造后設(shè)計參數(shù)入口煙氣量：1080000Nm³/h1160000Nm³/h入口SO2：3000mg

22、/Nm³3000mg/Nm³入口塵：50mg/Nm³30mg/Nm³出口SO2：100mg/Nm³35mg/Nm³出口塵：25mg/Nm³5mg/Nm³3.2.2.2 改造前運行數(shù)據(jù)2.2.3改造后運行數(shù)據(jù)3.2.2.4 改造前后廠用電率 大唐國際云岡電廠經(jīng)過超低排放改造，實現(xiàn)了煙囪入口煙氣中的二氧化硫濃度低于35mg/Nm3(標干，6%氧)，煙塵濃度低于5 mg/Nm3(標干，6%氧)，脫硫廠用電率基本不增加。3.2.3第三方性能測試3.2.3.1 大同市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測結(jié)果3.2.3.2 華北電科院性能測試結(jié)果3

23、.2.3.3 中電聯(lián)技術(shù)評審會結(jié)論3.3其它工程應(yīng)用情況3.3.1大唐國際托克托發(fā)電廠1號1×600MW機組除塵改造工程3.3.2神華國華孟津電廠2×600MW機組脫硫吸收塔除塵除霧裝置改造工程3.4 工程業(yè)績3.4.1國電清新99%以上的高效脫硫業(yè)績表序號項目名稱入口SO2設(shè)計值mg/Nm3脫硫效率1包頭稀土鋁業(yè)有限責任公司2×350MW機組7號爐脫硫工程 347999%2山西古交電廠二期2×600MW脫硫裝置增容改造工程 630099.17%3洛陽伊川龍泉坑口自備發(fā)電有限公司3機組煙氣脫硫工程 600099%4華潤電力湖北有限公司二期工程2×

24、;1000MW煙氣脫硫工程 545599.3%5大唐重慶石柱發(fā)電廠2×350MW機組煙氣脫硫工程 1160099.6%6大唐國際下花園發(fā)電廠1×220MW機組煙氣脫硫工程 360099.3%7大唐國際遷安熱電1X220MW煙氣脫硫工程 340099.6%8大唐國際云岡熱電廠3#機組320MW機組煙氣脫硫工程 298199.6%9大唐國際陡河2X250MW+4X200MW組煙氣脫硫工程 340099%10大唐國際豐潤2×300MW機組煙氣脫硫工程 300099.4%3.4.2國電清新脫硫除塵一體化工程業(yè)績表序號所屬集團項目名稱SO2性能指標（入口/出口/效率）mg/

25、Nm3煙塵性能指標（入口/出口）mg/Nm31大唐大唐國際云岡熱電廠3#機組320MW機組脫硫除塵一體化工程 3000/35/98.9%30/52大唐托克托電廠1#機組600MW脫硫除塵一體化工程 2360/118/95%50/53大唐國際張家口發(fā)電廠8號機組1×300MW除塵除霧裝置改造工程 2750/35/98.73%30/54大唐國際云岡4#機組1×300MW脫硫除塵一體化工程 2360/118/95%50/55河北大唐國際張家口熱電廠脫硫除塵一體化改造工程2512/38/98.5%30/56神華神華萬州2×1000MW脫硫除塵一體化工程 1894/50/97.2%30/57神華皖能安慶2×1000MW脫硫除塵一體化工程 2285/50/97.8%39/58神華國華孟津電廠2×600MW機組脫硫吸收塔出口除塵除霧裝置改造工程 1440/17/98.82%25/59神華羅源灣2×1000MW脫硫除塵一體化工程2080/10/99.52%20/310國華國華太倉2×630MW脫硫除塵一體化工程 200