關(guān)于脫硫系統(tǒng)單塔與雙塔、單塔雙循環(huán)的的對(duì)比選擇與建議

1、關(guān)于脫硫系統(tǒng)單塔與雙塔的的對(duì)比選擇與建議傳統(tǒng)石灰石石膏濕法脫硫效率通常可以達(dá)到9798%左右。若燃煤的硫份（收到基）范圍為1.5-2.0%，則根據(jù)1%收到基硫分，脫硫入口硫含量為2200mg/m3測(cè)算，以出口二氧化硫?yàn)?5 mg/m3為基準(zhǔn)，對(duì)硫份（收到基）范圍為1.5-2.0%時(shí)，對(duì)應(yīng)脫硫效率為99%99.2%。脫硫效率超過(guò)99%之后，需要對(duì)傳統(tǒng)石灰石石膏濕法脫硫工藝進(jìn)行提效改進(jìn)，采用傳統(tǒng)單塔是不能滿足本工程要求的。目前，已經(jīng)發(fā)展出多種可提高脫硫效率的技術(shù)，并在工程中得到應(yīng)用。主要有單塔雙循環(huán)技術(shù)（國(guó)電龍?jiān)矗⒋螂p塔雙循環(huán)、單塔雙區(qū)（上海龍凈）、U型液柱塔（重慶遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保）等多種技術(shù)可供選

2、擇。根據(jù)中國(guó)大唐集團(tuán)公司燃煤火電工程典型推薦技術(shù)組合方案（2014 年試行版）中對(duì)脫硫工藝選擇的規(guī)定如下：1）方案一，F(xiàn)GD 工藝，每臺(tái)爐設(shè)置一套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，不設(shè)GGH，不設(shè)旁路煙道，采用單塔單循環(huán)，F(xiàn)GD 監(jiān)控用DCS與機(jī)組DCS 一體化。2）可根據(jù)煤質(zhì)含硫量高低、環(huán)保排放限值要求，選擇單塔或雙塔方案；煤質(zhì)含硫量小于1.3%，單塔脫硫效率在98%以內(nèi)，能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的，采用單塔單循環(huán)方案；煤質(zhì)含硫量大于1.3%，單塔脫硫效率大于98%以上，仍不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的，可選用單塔雙循環(huán)或雙塔雙循環(huán)等高效脫硫技術(shù)。在我廠擬計(jì)劃采用燃煤的硫份（收到基）范圍為2.0%的情況下，達(dá)標(biāo)排放情

3、況下（二氧化硫?yàn)?0 mg/m3），脫硫效率不低于99.64%。U形塔技術(shù)預(yù)期脫硫效率與雙塔雙循環(huán)方案相當(dāng)。該方案存在投資高、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高、運(yùn)行業(yè)績(jī)較少等問(wèn)題，同時(shí)由于液柱塔噴射液柱由所有循環(huán)泵母管供給，循環(huán)泵母管故障或單臺(tái)泵故障均會(huì)造成環(huán)保指標(biāo)超標(biāo)，可靠性較低。單塔雙區(qū)技術(shù)與普通吸收塔區(qū)別僅在于對(duì)普通吸收塔漿池進(jìn)行了不可靠的分區(qū)（提高漿池高度，布置射流泵），使之形成非純粹的氧化區(qū)和吸收區(qū)，理論上脫硫效率較單塔有所提高，但較雙循環(huán)系統(tǒng)低。一般實(shí)際運(yùn)行情況下能夠達(dá)到99.3%脫硫效率，但由于其分區(qū)不可靠，一旦分區(qū)被打破或紊亂，與普通單塔效率無(wú)二。其對(duì)二氧化硫濃度適應(yīng)性不高，瞬時(shí)超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)較高。

4、故此技術(shù)雖然可應(yīng)用，造價(jià)與普通單塔差別不大，但風(fēng)險(xiǎn)較高。據(jù)以上規(guī)定，本著穩(wěn)定、可靠的達(dá)到排放指標(biāo)的原則，應(yīng)優(yōu)先選擇單塔雙循環(huán)或雙塔雙循環(huán)技術(shù)。一、技術(shù)路線對(duì)比（一）單塔雙循環(huán)本技術(shù)實(shí)際上是將氧化去和吸收區(qū)分別布置，煙氣通過(guò)了兩次SO2 脫除過(guò)程，經(jīng)過(guò)了兩級(jí)漿液循環(huán)，兩級(jí)循環(huán)分別設(shè)有獨(dú)立的循環(huán)漿池，噴淋層，根據(jù)不同的功能，每級(jí)循環(huán)具有不同的運(yùn)行參數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)控制塔內(nèi)和塔外漿池不同的PH值，實(shí)現(xiàn)高效去除效率。煙氣首先經(jīng)過(guò)一級(jí)循環(huán)（圖中下部區(qū)域），此級(jí)循環(huán)的脫硫效率一般在30-70%，循環(huán)漿液PH 控制在4.6-5.0，漿液停留時(shí)間在5 分鐘，此級(jí)循環(huán)的主要功能是保證優(yōu)異的亞硫酸鈣氧化效果，和充足的

5、石膏結(jié)晶時(shí)間，根據(jù)資料顯示，在酸性環(huán)境下PH=4.5 時(shí)，氧化效率是最高的。特別是對(duì)于高硫煤，氧化空氣系數(shù)可以大大降低，從而大幅降低氧化風(fēng)機(jī)的電耗，并且同時(shí)可以大大提高石膏品質(zhì)，提高石膏脫水率，據(jù)國(guó)外資料顯示，采用雙循環(huán)系統(tǒng)后石膏含水率可以從10%降低到6%。經(jīng)過(guò)一級(jí)循環(huán)的煙氣直接進(jìn)入二級(jí)循環(huán)（圖中上部區(qū)域），此級(jí)循環(huán)實(shí)現(xiàn)主要的脫硫洗滌過(guò)程，由于不用考慮氧化結(jié)晶的問(wèn)題，所以PH 可以控制在非常高的水平，達(dá)到5.8-6.4，這樣可以大大降低循環(huán)漿液量。單塔雙循環(huán)FGD 系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）系統(tǒng)漿液性質(zhì)分開(kāi)后，可以滿足不同工藝階段對(duì)不同漿液性質(zhì)的要求，更加精細(xì)地控制了工藝反應(yīng)過(guò)程，用于高含硫量

6、的項(xiàng)目或者對(duì)脫硫效率要求特別高的項(xiàng)目是非常適合的；（2）兩個(gè)循環(huán)過(guò)程的控制是獨(dú)立的，避免了參數(shù)之間的相互制約，可以使反應(yīng)過(guò)程更加優(yōu)化，以便快速適應(yīng)煤種變化和負(fù)荷變化；（3）高PH 值的二級(jí)循環(huán)在較低的液氣比和電耗條件下，可以保證很高的脫硫效率，高硫煤可以達(dá)到98.5%左右；（4）低PH 值的一級(jí)循環(huán)可以保證吸收劑的完全溶解以及很高的石膏品質(zhì)，并大大提高氧化效率，降低氧化風(fēng)機(jī)電耗；（5）對(duì)SO2 含量的小幅變化和短時(shí)大幅變化敏感性不大；即不容易出現(xiàn)瞬時(shí)超標(biāo)。單塔雙循環(huán)FGD 系統(tǒng)具有如下缺點(diǎn)：（1）塔高較高，為了實(shí)現(xiàn)吸收區(qū)的物理分區(qū)，保證以及循環(huán)的收集器安裝，需要保證較大的高度，從而造成塔高增加

7、。（2）由于塔高的增加，上部噴淋層高度升高，配備循環(huán)泵增大，電機(jī)功率增大，工程造價(jià)升高。（3）存在塔外漿池系統(tǒng)，塔外漿池相當(dāng)與小型吸收塔，增加占地面積與造價(jià)。下圖為單塔雙循環(huán)實(shí)例：右側(cè)為塔外漿池，工程中一般以漿液循環(huán)量與停留時(shí)間確定塔外漿池大小，一般容積為直徑10米左右高約1020米的圓柱體。（二）雙塔雙循環(huán)技術(shù)雙塔雙循環(huán)技術(shù)是在雙循環(huán)技術(shù)上的發(fā)展和延伸，非常適用于高含硫煤和高脫硫效率的改造工程。同時(shí)對(duì)煤種適應(yīng)性較高，排放指標(biāo)穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)，燃煤硫分高的電廠，通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)雙塔雙循環(huán)的案例較多。集團(tuán)內(nèi)，發(fā)耳電廠即由單塔改為單塔雙循環(huán)后最終改為雙塔。其工藝流程示意圖如下：雙塔雙循環(huán)技術(shù)原理和單塔雙循環(huán)類

8、似，只是將單塔里面的第二級(jí)循環(huán)改到外部另外一個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行。所以比較適合改造項(xiàng)目，可以保留原有吸收塔不動(dòng)，作為一級(jí)循環(huán)吸收塔；新增一座二級(jí)循環(huán)吸收塔，設(shè)計(jì)采用逆流噴淋空塔設(shè)計(jì)方案。雙塔雙循環(huán)技術(shù)因?yàn)樾略鲆粋€(gè)吸收塔，所以阻力相對(duì)單塔雙循環(huán)較高。采用普通的雙塔技術(shù)（串塔），可不增設(shè)AFT系統(tǒng)，同時(shí)降低部分費(fèi)用，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)PH分區(qū)控制（如我廠八期工程），不能進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：1）均能滿足高效率脫硫的要求，效率達(dá)到99.3%以上。2）均能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)脫硫系統(tǒng)的精細(xì)化控制，提高石膏品質(zhì)、降低鈣硫比，降低運(yùn)行成本。缺點(diǎn)：1）均增加系統(tǒng)阻力，其中單塔雙循環(huán)增加阻力較低，經(jīng)咨詢約400500pa。相關(guān)資料顯示雙塔

9、設(shè)計(jì)阻力范圍為35004000pa，實(shí)際運(yùn)行阻力約30003500pa。故雙塔阻力增加約1500pa。對(duì)應(yīng)增加風(fēng)機(jī)阻力功率400kw。2）投資成本均較普通單塔增加。二、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比：（一）投資成本1）以2臺(tái)35萬(wàn)機(jī)組為例，目前雙塔建設(shè)費(fèi)用為50006000萬(wàn)/臺(tái)，以某電廠為例，雙塔費(fèi)用EPC總造價(jià)10200萬(wàn)元（中標(biāo)價(jià)）。2）以2臺(tái)35萬(wàn)機(jī)組為例，普通單塔脫硫造價(jià)根據(jù)業(yè)主要求及硫分要求價(jià)格在70009000萬(wàn)元之間。經(jīng)咨詢大唐某電廠脫硫EPC價(jià)格為8489萬(wàn)元；建投某熱電7890（龍凈環(huán)保）。但上述工程均未以含硫量2%進(jìn)行設(shè)計(jì)，如達(dá)到同樣效率，造價(jià)必定增加。3）單塔雙循環(huán)建設(shè)費(fèi)用4000-500

10、0萬(wàn)/臺(tái)，國(guó)電某熱電采用龍?jiān)磫嗡p循環(huán)技術(shù)，費(fèi)用EPC總造價(jià)13736萬(wàn)元(含濕式電除塵器約37003900萬(wàn)元)。（二）運(yùn)行成本（單臺(tái)機(jī)組）項(xiàng)目單塔雙循環(huán)雙塔雙循環(huán)普通單塔形式56噴淋層+一套除霧器（3+3）布置56層噴淋層+兩套除霧器3+3布置35層噴淋層電耗增加攪拌器30kw×3；AFT泵30kw×1；阻力電耗100kw；共增加220KW；攪拌器30kw×3；AFT泵30kw×1；阻力電耗400kw；循環(huán)泵功率降低350kw；共計(jì)增加170KW；基準(zhǔn)石灰石耗量-38萬(wàn)元/年-38萬(wàn)元/年基準(zhǔn)運(yùn)行電費(fèi)+60.3/年（估算）+46.5萬(wàn)/年（估算）基準(zhǔn)

11、結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析，可知系統(tǒng)增加電耗基本相同，但均較單塔脫硫高。結(jié)論:1、運(yùn)行成本分析（單臺(tái)機(jī)組）燃料采用高硫份煤種（硫份2%，熱量4800大卡），較原設(shè)計(jì)煤種（硫份1.33%，熱量5134大卡），石灰石用量增加約3.97t/h，造成增加石灰石成本476元/小時(shí)。采用雙循環(huán)技術(shù)，石灰石利用率提高1%，降低成本47.6元/小時(shí)。兩煤種標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)差值約50元/噸，小時(shí)煤量約100噸，差值約5000元/小時(shí)。采用雙循環(huán)系統(tǒng)雖然能耗增加，但遠(yuǎn)低于燃料差值所貢獻(xiàn)；長(zhǎng)期燃用高硫煤可有效降低煤炭成本。故此本工程應(yīng)采用雙循環(huán)方案，而不是采用普通單塔方案。而從運(yùn)行成本分析，雙塔雙循環(huán)運(yùn)行能耗較低，故此推薦采用雙塔雙循環(huán)方案。2、投資成本分析（兩臺(tái)機(jī)組）而以普通單塔方案來(lái)講，大唐某電廠脫硫系統(tǒng)總造價(jià)8498萬(wàn)元。但其未以含硫量2%進(jìn)行設(shè)計(jì)，如達(dá)到同樣效率，造價(jià)必定增加，目前其噴淋層設(shè)計(jì)為3層，假設(shè)單塔脫硫系統(tǒng)加裝5層噴淋層能夠達(dá)到99.64%的脫硫效