(大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂河北唐山063028)
摘要：分析了陡河发电厂#7脱硫吸收塔超低排放改造各个方案的优缺点，确定改造方案并梳理改造过程中的难点，为其他同类型机组超低排放改造提供借鉴。
关键词：脱硫；吸收塔；超低排放；
1、前言
陡河发电厂#7机组烟气脱硫装置，由北京国电清新环保技术股份有限公司承包建设，采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫，设计脱硫效率不小于95%，于2004年开始安装，2005年10月投运。原设计燃煤含硫量为1.2%（FGD入口SO2浓度3010mg/Nm3）。2014年陡河发电厂进行了烟气脱硫提效改造，FGD入口SO2浓度按照3400mg/Nm3设计；脱硫效率不低于98.60%、SO2排放浓度不高于50mg/Nm3，脱硫提效改造过程中未进行脱硫吸收塔增高工作，将喷淋层下方的湍流器向下移动1米，更换第二代高效湍流器。湍流器下移后在湍流器与原喷淋层中间增加一层新喷淋及一台循环泵，原三层喷淋层标高不变，对应泵不变，改造后满足脱硫提效要求。河北省环境保护厅于2015年4月下发《燃煤电厂大气污染物排放标准（征求意见稿）》要求现有和新建燃煤发电厂基本达到天然气燃气轮机排放标准，（即烟尘排放浓度不大于10mg/Nm3，SO2排放浓度不大于35mg/Nm3，NOx排放浓度不大于50mg/Nm3）。提效改造后的#7脱硫吸收塔不能满足超低排放要求。
2、超低排放方案选择
2.1除尘方案选择：
陡河发电厂除尘器已经全部进行了改造，由原来的电除尘器改为电袋复合除尘器，根据电袋除尘器设计及保证排放浓度，除尘器出口烟尘排放浓度在20mg/Nm3以下。按照最新的要求，烟气中烟尘排放要达到燃机排放标准，即烟尘排放浓度≤10mg/Nm3。要达到烟尘浓度低于10mg/Nm3的燃机排放标准，就必须在原有除尘设施的基础上，采用高效除尘工艺，提高除尘效率。现场普遍使用的高效除尘工艺有两种：一是增加湿式电除尘系统，另一种是在脱硫吸收塔改用高效除尘除雾装置。
增加湿式电除尘系统需要布置在净烟道上，需改造净烟道及相应烟道支架，工作量大，由于陡河发电厂作为一个老厂，场地空间有限，而且受场地条件影响，施工非常困难，风险极大，改造周期长，并且改造后耗电耗水量较大，后期运行相对复杂。相比之下，增加高效除尘除雾装置只需要在吸收塔内部进行改造，改造工期短，费用低，后期维护费用也较低，适合陡河发电厂的现场改造，陡河发电厂超低排放改造采用高效除尘除雾装置。
2.2脱硫方案选择
提高脱硫效率主要方案有增加副塔和在吸收塔内部改造。由于脱硫现场场地限制，现场无空间增加副塔，只能在原吸收塔上进行改造，提高脱硫效率。
原塔增加效率方法常规方法有：增加一层喷淋层、增加湍流器、增大循环泵流量等。陡河发电厂原吸收塔在脱硫提效过程中已经更换了第二代湍流器，湍流器已经达到目前最大的效果。由于提效改造后已经将湍流器下移，塔内已经无空间增加新喷淋层，塔加高需要的工作量较多，且由于脱硫吸收塔设计问题，将吸收塔加工不可避免的产生烟道加高、吸收塔支撑加固等工作。陡河发电厂决定采用不增加喷淋层的方案进行改造。
改造喷淋层的方案有二种：
方案一：循环泵利旧，提效改造利旧的喷淋层更换，把螺旋锥喷嘴更换为高效离心喷嘴并增加喷嘴数量提高覆盖率。单个喷嘴流量降低，喷嘴总流量不变，不需要改造循环泵及喷淋母管。
方案二：循环泵更换，循环泵流量最大，并更换相应的管道和喷淋层、喷嘴等。增大液气比。
方案一比方案二改造工作量小、投资费用低、运行费用小、改造周期短，且改造后不增加电耗。考虑到两种方案均能达到脱硫效率99%，出口二氧化硫浓度小于35mg/Nm3的要求。在考虑初投资、能耗、维护费用、改造技术的可靠性、改造周期的长短、改造措施经济、合理、有效以及设备检修维护方便性等各方面因素，陡河发电厂决定采用方案一作为改造方案。
综合考虑后陡河发电厂脱硫吸收塔超低排放改造使用的方案是：喷淋层将脱硫提效未改动的三层喷淋层喷嘴更换为高效离心喷嘴，增加喷嘴数量提高喷淋覆盖率，除雾器更换高效除尘除雾装置。
3、施工难点
陡河发电厂#3-#7机组共5台脱硫吸收塔同期进行的超低排放改造，其他机组脱硫吸收塔采用的是更换下面三层喷淋层，吸收塔在前期脱硫提效改造时进行了增高，内部有足够空间安装除雾器，#7脱硫吸收塔更换上面三层喷淋层，吸收塔内部未进行增高，较其他塔内部空间狭小。同样的改造，#7脱硫吸收塔改造难度最大。
3.1由于#7脱硫吸收塔在提效改造过程中进行了湍流器下移后增加喷淋层，喷淋层增加在湍流器层与原下层喷淋层之间，本次改造需要更换最上层的三层喷淋层；#3-#6脱硫吸收塔更换下方三层喷淋层可以直接从人孔门从将旧喷淋管吊出，将新喷淋管运入吸收塔，可以使用湍流器层作为检修平台，搭设脚手板后可以直接工作，#7脱硫吸收塔更换上面三层喷淋层无法使用湍流器层作为检修平台且最下方的喷淋层承重无法保证，不能作为检修平台，人员吊运喷淋管道时不可避免会触碰最下层喷淋层，极易损坏下方喷淋层尤其是喷嘴。
3.2高效除尘除雾装置为三层屋脊式+一级管式除雾器器，原除雾器为两层屋脊式+一级管式除雾器，相比较增加了一层除雾器，#7脱硫吸收塔除雾器层空间有限，为保证除雾器使用空间，在吸收塔不加高的前提下只有三种可能，第一种将最上层除雾器上移，保证安装空间，由于上次除雾器距离吸收塔出口烟道下沿距离较短，为确保除雾器运行效果，不能大量上移。第二种将最下层除雾器下移，由于原除雾器与最上层喷淋层只有1.8米间距，距离较多，如只移动下方除雾器大梁也不能满足安装要求，经过现场测量并结合除雾器运行效果，决定采用第三种方案，上层雾器大梁移，下层除雾器大梁下移，预留安装空间，采用此方案同样存在平台支撑问题，由于最上层的喷淋层需要更换，无借力点，除雾器大梁移动焊接较为困难。
4、采取的方案
由于超低排放检修时间紧，任务重，早一天完成改造就可以早一天投入运行，陡河发电厂技术人员、厂家设计人员、施工单位、监理人员共同在现场进行分析讨论，决定舍弃人孔门作为检修人孔的常规方案，在湍流器层整体铺设脚手板做硬隔离，搭设脚手架并在最下层喷淋层上方整体铺设脚手板做硬隔离。在最下层喷淋层上方西侧塔壁开孔做改造人员进出通道，即通过在湍流器层搭设脚手架将喷淋层上方做为工作底面，所有旧喷淋管、喷嘴均由新开孔的通道吊出，所有新喷淋管、喷嘴也有新开孔的通道吊入。
除雾器改造将使用菱形除雾器替代二层屋脊式除雾器，即使用一级屋脊式+一级菱形+一级管式除雾器节省除雾器层空间，同时将原下层除雾器大梁下移350mm，上侧除雾器大梁上移350mm，两层大梁间距2500mm保证安装尺寸。
改造过程中先搭设湍流器层硬隔离及上层喷淋层上方的硬隔离，喷淋层搭设全部脚手架，在除雾器层将旧除雾器拆除，利用脚手架及旧除雾器层大梁将上三层喷淋层拆除，利用上层除雾器大梁将下层除雾器大梁下移，利用下移后的除雾器大梁安装喷淋层，脚手架搭设、拆除配合进行施工，经过统筹安排、合理施工，22天完成了#7脱硫吸收塔的超低排放改造工作，改造工期与#3-#6机组脱硫吸收塔工期相同，通过大胆创新施工方案，合理安排施工工序，按时完成了改造前认为不可能完成的任务。经过2年多的使用，#7脱硫吸收塔运行稳定，可以确保工况下烟尘排放浓度不大于10mg/Nm3，SO2排放浓度不大于35mg/Nm3，确保达到烟气环保排放的标准，提了本企业的社会效益，实现了企业改善大气环境的责任。
5、总结
通过高效除尘除雾装置的安装可以满足烟尘超低排放，通过把螺旋锥喷嘴更换为高效离心喷嘴并增加喷嘴数量提高覆盖率可以提高脱硫效率，满足将脱硫效率从98.5%提高到99.13%，达到超低排放要求，施工期间要充分考虑现场实际情况，抛弃传统的思维定式，进行创新工作，结合现场实际合理安排工序可以大大提高改造效率。