双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 环境保护 第 41 卷第 10 期 中国电力 Vol ( 41 ， No( 10第 2008 年10 月 10 期 崔一尘等: 双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 2008 ELECTRIC POWER Oct. 双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 崔一尘 ，王祖林 ，汪 洋 ，黄 承 ，吴树志 ，白云峰 ( 北京博奇电力科技有限公司，北京 100022) 摘 要: 提出一种可大大降低脱硫系统能耗的双入口喷淋塔烟道布置方案。 阐述双入口 塔 在 技 术 ...
双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 环境保护 第 41 卷第 10 期 中国电力 Vol ( 41 ， No( 10第 2008 年10 月 10 期 崔一尘等: 双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 2008 ELECTRIC POWER Oct. 双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 崔一尘 ，王祖林 ，汪 洋 ，黄 承 ，吴树志 ，白云峰 ( 北京博奇电力科技有限公司，北京 100022) 摘 要: 提出一种可大大降低脱硫系统能耗的双入口喷淋塔烟道布置
。 阐述双入口 塔 在 技 术 上 的 可 行 性与先进性， 并从投资成本、 运行成本、 占地面积等经济指标方面对双入口塔烟道布 置 方 案 与 单 入 口 塔 烟 道布置方案进行了对比分析。 对于 2×660 MW 烟气脱硫装 置 ， 双 入 口 塔 烟 道 布 置 方 案 与 单 入 口 塔 烟 道 布 置 方案相比， 可使烟气压降降低 400 Pa ， 年节约电耗 500 万 kW h ， 节约占地面积 1 500 m2， 成本与 单 入 口 塔 烟道布置方案相当。 双入口塔烟道布置方式是一种节能、 节约土地资源的烟气脱硫技术， 值得推广。 关键词: 烟气脱硫; 烟道布置; 双入口喷淋塔 中图分类号: X51 文献标识码: B 文章编号: 1004-9649 (2008 )10-0071-04 别引至烟囱排放。设计中考虑烟气脱硫时，烟气脱硫0 引言 系统通常会被设置在引风机与烟囱之间的尾部烟道 内，最常见的烟道布置方案如图 1 所示:2 台引风机 近年来， 随着我们国家经济的快速发展和电力需求 引出的烟气先合并至主烟道， 然后由主烟道进入喷的持续增长，新的火电机组大量建设投产，这些机组 淋吸收塔，吸收塔为 1 个入口 1 个出口，烟气经脱硫大都依照国家环保要求同步建设了脱硫装置。 据国 后排入烟囱。在主烟道上设置旁路烟道，烟气可不经家发展和改革 委 员 会 统 计 ，截 至 2006 年 底 ，已 经 投 吸收塔而直接引入烟囱排放。在吸收塔入口前烟道、运的火电机组脱硫装置容量为 1 亿 kW 〔1〕，其中绝大 吸收塔出口后烟道、旁路烟道上设旁路挡板，这些挡部分为采用了喷淋塔的湿法烟气脱硫系统。 电厂安 板用于控制烟气是进入脱硫系统还是从旁路直接排装运行脱硫系统，满足了环保的政策需求，但脱硫系 放至烟囱。 这种较传统的烟道布置方式主要是基于统的运行给电厂带来了大量的能耗、 水耗和原料消 单入口脱硫吸收塔而设计的， 烟气需要先汇合至主耗，增加了发电成本。节能是发电企业增加经济效益 烟道再进入吸收塔， 因而引风机出口烟道至吸收塔的重要手段，也是应该承担 的 社 会 责 任 ，因 此 ，从 经 入口烟道弯头较多， 造成此部分烟道的局部阻力较济效益和社会效益两方面来看， 都应该发展节能型脱硫技术，降低脱硫系统的能耗和运行成本。 降低脱硫系统能耗的主要方式有: 使用更先进的脱硫吸收塔， 可使脱硫系统在较低的液气比下仍能保持要达到的脱硫效率， 以此来降低循环浆液泵的能耗 〔2〕;将增压风机和引风机合二为一 ，可降低增压风机的电耗 〔3〕;优化烟道布置，使整个脱硫系统阻力变小，节约引风机电耗。双入口塔烟道布置方式是通过对烟道布置来优化， 达到降低压降并降低能耗的目的。1 单入口塔和双入口塔烟道布置方式简介 图1 采用单入口吸收塔的烟气脱硫烟道布置方式 在一般燃煤电厂设计中， 当不考虑设置烟气脱 Fig.1 Layout of gas duct for FGD system with one-inlet硫系统时， 锅炉尾部烟气经除尘后由 2 台引风机分 spray scrubber收稿日期: 2008-07-30 ;修回日期: 2008-08-07作者简介: 崔一尘(1976-)，男，山东莱阳人，博士，从事环保技术开发工作。71环境保护 中 国 电 力 第 41 卷 大，带来较高的能耗，同时整个脱硫系统占地面积也 拟。 从模拟结果看，在最大烟气负荷工况下，对于吸 较大。 收塔内不同横截面上的烟气流动分布， 双入口塔 都 针对单入口塔烟道布置方式的缺点， 提出了采 要比单入口塔更均匀。 可从流场的模拟分析中得到 用双入口吸收塔的烟气脱硫烟道布置方式 ， 如图 2 结论，在同样的烟气、浆液 及 液 气 比 条 件 下 ，双 入 口 所示。 这种烟道布置方式主要是采用了具有 2 个烟气 喷淋塔的脱硫效果要好于单入口喷淋塔。 使用双入 进 口 的 脱 硫 反 应 塔 ，2 个 引 风 机 出 口 的 烟 气 不 需 要 口喷淋塔， 可采用与相同设计条件下单入口喷淋塔 先汇合至主烟道再进入吸收塔， 而是可直接分别引 相同或更低的液气比， 以维持甚至降低浆液循环泵 入吸收塔的 2 个入口， 这样可把吸收塔放置在原来 的能耗。 主烟道的位置上， 从引风机出口到吸收塔入口的烟 通过模拟分析还发现， 双入口喷淋塔入口左 道就得到了简化， 弯头数量的减少使整个烟气系统 右两侧烟气具有的涡流特点，避免了单入 口 喷 淋 的阻力也降低了。同时，由于吸收塔放置在原来的主 塔中经常发生的由于浆液蒸干而在入口下部形 烟道位置上， 图 1 中原单入口吸收塔及烟道所占用 成固体沉淀的现象，有利于脱硫系统的长 期 安 全 的场地就会被释放开来，如图 2 所示，整个脱硫系统 运行。 更靠近引风机，在空间上更 紧 凑 ，占 地 面 积 更 小 (图 从上述分析可知， 双入口喷淋塔在技术上是完 2 的虚线部分为旁路烟道和吸收塔出口烟道 ， 此部 全可行的，与单入口喷淋塔相比，具有脱硫性能更好 分烟道在实际布置中放置在主烟道和吸收塔的上 和更安全的特点。 方，不需要占用土地资源)。 2.2 经济性分析 从脱硫 系 统 的 投 资 看 ，双 入 口 塔 烟 道 与 单 入 口 塔烟道布置方式相比 ， 吸 收 塔 身 的 投 资 差 别 不 大 ， 主要差别在于烟道系 统 的 用 钢 量 、烟 道 部 件 及 土 地 资源。 从烟道用钢量看， 由于将吸收塔直接布置在原 主烟道位置， 双入口塔布置方式从引风机到吸收塔 入口部分的烟道(热烟道部分)的用钢量要少于单入 口塔布置方式， 旁路烟道部分钢用量也要少于单入 口布置方式， 但从吸收塔出口至脱硫系统出口的烟 道(冷烟道)钢用量要明显多于单入口布置方式。 总 的烟道耗钢量需根据具体工程的场地条件具体分 析，总体来说相差不大。 图2 采用双入口吸收塔的烟气脱硫烟道布置方式 从烟道其他组件看，如图 1 、2 所示，双入口塔烟 Fig. 2 Layout of gas duct for FGD system with two-inlet 道布置方式比单入口塔多使用了 1 个入口挡板和 1 spray scrubber 个旁路挡板， 但双入口塔烟道布置方式所使用的入 口 挡 板 和 旁 路 挡 板 均 比 单 入 口 塔 小 50 左 右 ， 因 2 双入口塔烟道布置方式技术经济性分析 此，投资上相差很大。其他有关烟道的投资如烟道防 腐和保温，差别也不明显。 2.1 技术分析 对于土地使用面积紧张的电厂， 双入口塔烟 双入口塔烟道布置方式在技术方面最大的不同 道布置方式的优势更明显。 由于将脱硫系统移至 在于采用了具有 2 个烟气入口的喷淋吸收塔， 现分 原 主 烟 道 位 置 ，整 个 脱 硫 系 统 占 地 面 积 大 大 减 小 ， 析说明双入口喷淋吸收塔在技术上的可行性。 可按照实际节地面积和当地的地价计算节约的投 不同烟气入口方式对烟气脱硫的影响大多数表现 资额。 在对烟气在吸收塔内流动的影响， 而烟气在吸收塔 从脱硫系统的运行成本看， 双入口塔系统由 内的流动特性是影响循环浆液吸收烟气中 SO2 效果 于 在 系 统 压 降 上 比 单 入 口 塔 低 300,700 Pa ， 能 耗 的主要的因素。烟气在吸收塔内分布得越均匀，则浆液 也 必 然 低 于 单 入 口 塔 。 对 于 600 MW 机 组 ，其 增 压 对烟气的吸收越充分;反之，如果烟气在吸收塔内分 风 机 能 耗 约 降 低 350,800 kW ， 按 脱 硫 系 统 年 运 行 布得不均匀， 则会出现不一样的区域浆液吸收率差别较 6 000 h 计 算 ，1 台 机 组 1 a 约 可 节 电 210 万 ,480 万 大，进而影响最终的整体脱硫效率。 kW ， 按 0.4 元 / (kW h )计 算 ，1 台 脱 硫 机 组 1 a 可 h 崔一尘、汪洋等人采用数值模拟方法，对双烟气 节约 84 万 ,192 万元， 大幅度的降低了脱硫系统的能耗 入口和单烟气入口喷淋塔的气液流场分别进行了模 运行成本。 72 环境保护第 10 期 崔一尘等: 双入口脱硫喷淋塔烟道布置方式的技术经济分析 表2 2 种烟道布置方案烟道部件对比3 双入口塔烟道布置工程实例经济性分析 Tab. 2 Comparison of duct parts for the two kinds of FGD layout 国内首个采用双入口塔烟道布置湿法烟气脱硫 项 目 尺寸 / (mm×mm×mm ) 数量 / 个项目已于 2007 年 7 月开工。 此工程为 2 台 660 MW 双入口塔方案 FGD 入口挡板 6 600×6 400×6 4超超临界机组，吸收塔采用逆流式喷淋塔，设计 4 层喷 单入口塔方案 FGD 入口挡板 6 000×10 000×6 2淋层，设计最大烟气量为 2 807 908 m3/h (
状态)， 双入口塔方案出口挡板 12 000×5 500×6 2吸收塔内烟气流速 3.8 m/s 。 此项目在设计阶段按单 单入口塔方案出口挡板 8 800×6 000×6 2入口塔烟道布置和双入口塔烟道布置作了 2 套设计 双入口塔方概月返舶?6 000×5 000×6 4方案，其双入口塔立面的烟道布置方案如图 3 所示。 单入口塔方案旁路挡板 6 000×10 500×6 2 从这 2 种方案的占地面积看， 在除去废污水处理 系 统 、石 灰 石 浆 液 制 备 系 统 、 石 膏 脱 水 系 统 等 的 情 况下，单入口塔方案占地 2 816 m2，双入口塔方案 占 地 1 326 m2，双入口塔方案节约占地 1 490 m2。 如按 土 地 2 000 元 / m2 计 算 ，则 在 土 地 费 用 上 ，双 入 口 塔 方案节省了 298 万元的初投资。 为分析脱硫系统运行的经济性， 需对整个烟 气系统的压降做多元化的分析。 吸收塔含除雾器的阻力按 设 计 经 验 可 取 650 Pa ，挡 板 门 压 降 可 取 40 Pa ，其 他 烟道和烟道内各构件， 按照锅炉最大连续蒸发量 (BMCR )下的烟气流速进行局部阻力及烟道摩擦 阻 图3 双入口吸收塔立面布置方案 力计算。计算中假定了如下 2 种状态:关闭旁路挡板 Fig. 3 Vertical view of FGD system with two-inlet spray 并打开入口挡板与出口挡板，即使用烟气脱硫系统; scrubber 打开旁路挡板并关闭入口挡板和出口挡板， 即使用 2 种烟道布置方案的烟道用钢量和烟道挡板对 旁路系统。计算结果如表 3 所示，双入口塔方案在烟比分析数据如表 1 、2 所示。 从表 1 可知， 对于此工 气走旁路系统时比单入口塔方案总压降高约400 Pa ，程， 双入口塔方案中的冷烟道钢用量大大多于单入 而在走脱硫系统时压降低于单入口塔方案约 400 Pa ，口塔布置方案， 而旁路烟道和热烟道用钢量则少于 如果图 3 中吸收塔出口到烟囱采用高位出口的设单入口塔方案，总的来看，双入口塔方案的耗钢量为 计， 双入口塔方案的走脱硫系统时的压降将比单入794 t ，略少于单入口方案的 810 t 。 而从表 2 中烟道 口塔方案低 540 Pa 。挡板门的参数来看， 双入口塔烟道布置使用的入口 表3 2 种烟道布置方案压降对比挡板和旁路挡板均比单入口塔小 50 左 右 ，虽 然 双 Tab. 3 Comparison of pressure drop for the two kinds of入口塔烟道布置方式比单入口塔多使用了 2 个入口 FGD layout挡板和 2 个旁路挡板，但投资上相差不大。因此从烟道 钢 耗 量 和 挡 板 门 的 分 析 来 看 ，2 种 烟 道 方 案 的 投 双入口塔方案 单入口塔方案资差别较小。 走脱硫系统压降 /Pa 1 440 1 830 表1 2 种烟道布置方案烟道对比 走旁路系统压降 /Pa 810 420Tab.1 Comparison of ducts for the two kinds of FGD layout 项 目 烟道尺寸 / (mm×mm×mm ) 重量 /t 假定脱硫系统年运行 6 000 h ，忽略烟 气 走 旁 路 双入口塔方案热烟道 6 000×5 000×6 106.0 的 运 行 时 间 ，电 价 按 0.4 元 / (kW h )计 算 ，节 约 电 耗 单入口塔方案热烟道 8 600×6 900×6 139.6 和运行的成本以吸收塔单入口方案为基准， 则双入口 双入口塔方案冷烟道 7 500×7 500×6 346.0 塔布置方式的运行经济性比较见表 4 。 从表 4 可看 单入口塔方案冷烟道 5 500×9 500×6 169.6 到 ， 双 入 口 塔 脱 硫 系 统 每 年 节 省 电 费 达 200 万 元 。 双入口塔方案旁路烟道 6 000×5 000×6 342.0 随着脱硫系统年运行小时数的增加， 节省的电费也 单入口塔方案旁路烟道 6 000×12 000×6 520.0 相应增加。 双入口塔方案总烟道 - 794.0 对 2×660 MW 超超临界机组的烟气脱硫系统经 单入口塔方案总烟道 - 810.0 济性分析看到， 采用双入口塔方案在烟道耗钢量和 73环境保护 中 国 电 力 第 41 卷 表4 2 种方案运行经济性对比 有很好的经济效益。 Tab. 4 Comparison of operation economy for the two kinds 从技术方面考虑， 双入口塔方案只是改变了烟 of FGD layout 气在吸收塔内的流动方式.
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