脫硫提效改造技術分析

2022-08-05 02:20:44 字數 3358 閱讀 4587

脫硫系統提效改造可行性研究分析

依據最新頒佈執行的《火電廠大氣汙染物排放標準》(gb13223-2011),從2014年7月1日起,現有火力發電鍋爐so2排放濃度限值為200mg/nm3(廣西壯族自治區、重慶市、四川省和貴州省的火力發電鍋爐除外)。鍋爐so2排放濃度限值由目前的400 mg/nm3降低到200mg/nm3。由於目前煤炭市場供不應求,入廠煤硫份變化幅度較大,鍋爐燃煤無法控制在設計硫份範圍內,現有脫硫裝置很難滿足新的環保標準要求,需要對脫硫系統進行提效改造,滿足新的排放限值要求。

該燃煤供熱發電機組分別於2004年、2005年建成投產。煙氣脫硫島同期建設,採用溼式石灰石-石膏工藝,2005年8月建成移交生產。煙氣脫硫裝置按一爐一塔設定,每臺爐配置增壓風機、ggh、吸收塔、石膏漿液處理系統,工藝水系統、石灰石粉儲存及漿液製備系統、壓縮空氣、閉冷水系統、廢水處理系統為兩臺爐公用,事故漿液箱與一期公用。

脫硫裝置主要設計引數為:設計處理煙氣量為1181776nm3/h(幹標態);入口煙氣so2濃度在燃用設計煤種(sar=1.34%)時為3435mg/nm3(幹態,6%氧量),保證脫硫效率不低於95%;入口煙氣so2濃度在燃用校核煤種(sar=1.

77%)時為4000mg/nm3(幹態,6%氧量),淨煙氣中的so2濃度分別不超過200mg/nm3;當入口煙氣中so2的濃度比燃用設計煤種或校核煤種時煙氣中的so2濃度高25%時,淨煙氣中的so2濃度分別不超過215 mg/nm3或318mg/nm3。

脫硫系統移交生產後總體執行狀況良好,旁路擋板門長期關閉執行,年投運率在98%以上。投運初期,設計燃煤硫分下脫硫效率達到96%,當入口so2濃度達到4000mg/nm3(標幹,6%o2)時,脫硫效率可達到95%以上。隨著執行時間的增加,脫硫效率逐步降低,目前當機組負荷超過250mw時,基本上四臺漿液迴圈泵全部執行,在設計燃煤硫份下,脫硫效率維持在93%左右,當脫硫入口煙氣so2濃度超過4500 mg/nm3時,脫硫效率下降,脫硫出口 so2排放濃度超過400 mg/nm3的排放限值。

造成效率降低的主要原因有兩個:一是漿液迴圈泵採用進口芬蘭蘇爾壽泵業產品,由於材質選用不當,葉輪使用壽命短(8000小時左右),蘇爾壽公司不再為電廠提供備品備件,葉輪由國內泵廠測繪後加工製造,造成泵出力明顯降低,液氣比降低;二是吸收塔噴嘴採用軸向滿錐螺旋形,該噴嘴霧化效果較好,覆蓋率較高,但由於噴嘴入口孔徑較小,易出現堵塞現象,且執行壓力較高,螺旋錐易磨損,每次機組檢修需要檢修、更換部分噴嘴。

2010年脫硫系統效率為93.65%, 出口so2排放濃度為224.17 mg/nm3,2011年4號脫硫系統效率為93.

14%,出口so2排放濃度為212.57 mg/nm3,近兩年全年平均so2排放濃度已超過200 mg/nm3限值要求,且系統沒有進一步調整提升的餘量。按新的排放標準,脫硫系統將長時間超標排放,脫硫系統必須進行提效改造以滿足新的排放標準要求。

1. 電廠位置

2. 機組概況

3. 氣象資料

1. 原設計引數及系統和裝置選型基礎

1) 原設計煙氣引數

2)原裝置主要裝置配置及技術引數

3) 原裝置系統和裝置選型基礎

石灰石供漿系統:以校核煤種bmcr工況下的石灰石耗量作為設計基礎;

漿液迴圈系統:以校核煤種bmcr工況,脫硫效率95%進行迴圈泵設計選型;

氧化空氣系統:以校核煤種bmcr工況下,過氧空氣係數為1.6時的計算氧化空氣量作為設計基礎;

吸收塔漿液排出和一級脫水系統:以校核煤種bmcr工況下需要的排出系統容量作為設計基礎;

真空皮帶脫水機系統:以設計煤種bmcr工況下的脫水石膏產量的150%作為設計選型基礎。

4) 原裝置各系統配置適應的so2濃度範圍

在保持原有脫硫系統配置不變的情況下,裝置脫硫率不低於95%,出口so2排放濃度不超過200mg/nm3時,裝置各系統能夠適應的so2濃度值如下表所示:

2011年我公司摻燒了大量煤泥和褐煤,入爐煤硫分得到有效控制,全年平均硫分在1.45%左右,脫硫入口平均so2濃度為3320 mg/nm3。因煤炭市場供不應求的緊張形勢,來煤結構很難控制,造成入爐煤硫分很不穩定,2011年脫硫入口so2濃度超過4000 mg/nm3達到975小時,超過4500 mg/nm3達到293小時,最高達到5100 mg/nm3。

結合機組燃煤狀況,提出脫硫裝置提效改造目標是:當脫硫入口so2濃度達到5000mg/nm3(標幹,6%o2)時,出口so2濃度不高於200mg/nm3(標幹,6%o2)。

1. 吸收劑儲存和供漿系統

石灰石粉倉為兩臺爐公用,有效容積為1000m3,按改造設計煙氣引數核算,原有粉倉容積滿足兩臺爐bmcr工況下2.76天左右的設計耗量;石灰石漿液箱原設計為兩臺爐公用,有效容積為240m3,按改造設計煙氣引數核算,漿液箱容積滿足兩臺爐bmcr工況下5.66小時的石灰石漿液耗量。

按照設計規範要求,石灰石粉倉的儲量不宜小於兩臺爐bmcr工況下3天的石灰石粉耗量,石灰石漿液箱有效容積不宜小於兩臺爐bmcr工況下4小時的石灰石漿液耗量。石灰石粉儲備容量略低,考慮到現場很難加裝石灰石粉倉及送粉距離較近,可不增設。

本工程原供漿系統每臺爐各設計一套,設計系統容量為80m3/h,調整原供漿系統迴流管節流孔板就可以滿足較差煤質條件下裝置的供漿要求。

2. 吸收塔系統

原迴圈泵數量和容量均根據原有校核煤種資料計算選取。按改造設計煙氣引數進行理論核算,現有液氣比達不到要求的脫除率,需要增加漿液迴圈量,以達到合理的液氣比保證液氣充分接觸。國產漿液迴圈泵在設計、製造、材質等方面可以滿足脫硫系統執行要求,且備件採購方便、**便宜,在國內脫硫行業得到廣泛應用。

空心錐噴嘴具有精確的葉片角度,噴霧液滴分佈均勻,通道設計最大程度的減少了阻塞現象,使用效果良好,在脫硫裝置選用規範優先推薦採用。

原氧化空氣系統容量和吸收塔氧化風管道佈置按核核煤種的1.6倍進行設計選取,餘量較大,可滿足改造後氧化要求。但氧化風機採用江蘇百事德公司產品,裝置頻繁出現振動大、軸承損壞、轉子損壞等缺陷,裝置可靠性較差,維護成本高,影響到吸收塔漿液氧化,更換兩臺效能可靠氧化風機。

3. 石膏排出及脫水系統

石膏排出系統設計容量和石膏旋流站選型流量均根據原有校核煤種資料計算選取。由於原選型裕量較大,按改造後煙氣引數核算,石膏排出系統和一級脫水系統可滿足改造後煙氣引數要求。

原真空皮帶脫水機處理是根據原設計煤種考慮50%的裕量進行計算選取。若裝置長期燃用改造設計煤種時,原有真空脫水機出力基本滿足石膏脫水100%出力要求,但沒有任何備用裕量,需提高原有脫水機系統總出力。

考慮到現場場地條件及機組負荷率情況,通過加強裝置維護,提高裝置可靠性,可暫不增加真空皮帶脫水機和增容石膏排出系統。

4. 煙氣系統

吸收塔漿液迴圈量增加後,吸收塔噴淋區域阻力增加300pa左右,吸收塔阻力由設計1200 pa增加到1500pa,再加上ggh兩側阻力1400 pa、煙道阻力500 pa,系統總阻力為3400 pa,增壓風機壓頭為3360pa,基本可以滿足要求。

5. 工藝水系統、壓縮空氣系統、閉冷水系統等其它輔助系統滿足要求。

6.原設計和改造後,裝置引數進行對比

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