余運(yùn)節(jié),楊寧

(1.浙江天潔環(huán)境科技股份有限公司,浙江諸暨 311825; 2.奧億恩益環(huán)保工程(上海)有限公司,上海 200041)

半干法脫硫技術(shù)在 220MW機(jī)組脫硫改造中的應(yīng)用

余運(yùn)節(jié)1,楊寧2

(1.浙江天潔環(huán)境科技股份有限公司,浙江諸暨 311825; 2.奧億恩益環(huán)保工程(上海)有限公司,上海 200041)

介紹了半干法脫硫技術(shù)在國電靖遠(yuǎn)電廠 220MW機(jī)組脫硫升級(jí)改造項(xiàng)目中的應(yīng)用,分析了脫硫改造選型的依據(jù)和過程,探討了半干法脫硫設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),為同類脫硫改造提供了參考。

半干法脫硫;電除塵器;排放濃度

0 引言

國電靖遠(yuǎn)電廠2號(hào)爐 220MW機(jī)組配套脫硫裝置原采用爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫工藝,裝置投運(yùn)時(shí)間為 2002年 10月。由于尾部增濕系統(tǒng)反應(yīng)煙道短,造成增濕水在反應(yīng)過程中霧化不好,不能完全地反應(yīng),致使煙氣沿水流方向粘灰,進(jìn)而堵塞煙道,導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)不能連續(xù)、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。電廠決定對(duì)2號(hào)爐 220MW機(jī)組脫硫裝置進(jìn)行升級(jí)改造,改造工程于 2009年 5月開始施工,整個(gè)脫硫系統(tǒng)于2010年 8月底通過 168 h試運(yùn)行,至今已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行 10個(gè)多月,脫硫、除塵效果顯著。

本期 2號(hào)爐(1×220MW)脫硫系統(tǒng)升級(jí)改造工程采用技術(shù)成熟的煙氣循環(huán)流化床法 (即半干法)脫硫工藝。半干法脫硫工藝具有脫硫效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單且不需要防腐,投資省、用水量少等特點(diǎn)。改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,脫硫、除塵效果顯著,出口 SO2排放濃度煙、塵濃度均達(dá)到國家環(huán)保要求。該項(xiàng)目的成功實(shí)施為現(xiàn)有機(jī)組脫硫改造提供了參考。

1 機(jī)組設(shè)備參數(shù)及燃煤成分

靖遠(yuǎn)電廠 2號(hào)爐改造前主要設(shè)備參數(shù)見表 1,煤質(zhì)分析見表 2。2號(hào)爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)為王家山、魏家地混煤,校核煤質(zhì)為本地、寧夏、內(nèi)蒙礦混煤。2號(hào)爐與 1號(hào)爐合用一座鋼筋混凝土單管煙囪,煙囪高度180m,出口內(nèi)徑為 3.17m。

表1 2號(hào)爐改造前主要設(shè)備參數(shù)

表2 2號(hào)爐改造前煤質(zhì)成分分析

2 設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)備選型

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)招標(biāo)要求,2號(hào)爐煙氣脫硫系統(tǒng)升級(jí)改造工程擬采用煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝,用生石灰作為脫硫劑。原電除塵做為此脫硫工藝的預(yù)除塵器,脫硫后除塵器采用二室五電場(chǎng)高壓靜電除塵器。

表 3 2號(hào)爐脫硫系統(tǒng)改造工程主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 主要系統(tǒng)及設(shè)備選型

由于國電靖遠(yuǎn)電廠地處西部高原地區(qū),氣壓低,工況煙氣量大,而且改造場(chǎng)地狹小,爐后水泥磚混煙道不得拆除,只能合理利用現(xiàn)有空間進(jìn)行場(chǎng)地布置。針對(duì)電廠這些實(shí)際情況,設(shè)計(jì)選型時(shí)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:

(1)首先確定脫硫塔的選型。脫硫塔包括兩個(gè)重要區(qū)域即煙氣加速區(qū) (文丘里段)和混合反應(yīng)區(qū),文丘里段是塔內(nèi)循環(huán)灰流化的關(guān)鍵區(qū)域,本項(xiàng)目選擇 7個(gè)文丘里管。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)脫硫塔內(nèi)煙氣工況進(jìn)行計(jì)算機(jī)流場(chǎng)模擬,選定合適的文丘里管直徑和循環(huán)灰返塔入口的位置。

(2)根據(jù)煙氣量和物料平衡計(jì)算,選擇合適的二級(jí)電除塵器?？紤]到脫硫島循環(huán)灰系統(tǒng)有大量的粉塵在脫硫塔內(nèi)產(chǎn)生,將導(dǎo)致進(jìn)入二級(jí)電除塵器的粉塵濃度高達(dá) 800～1000 g/m3。根據(jù)脫硫電除塵器配套使用經(jīng)驗(yàn),陽極板全部采用 480C型,而陰極線分別是前四個(gè)電場(chǎng)采用芒刺線,末電場(chǎng)采用不銹鋼螺旋線。前四個(gè)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)選型主要考慮大量粉塵的收集,末電場(chǎng)主要針對(duì)粉塵中氧化鈣和氫氧化鈣的粘性以及考慮微細(xì)粉塵的細(xì)度,故采用螺旋線以減少二次揚(yáng)塵。同時(shí),采用脫硫電除塵器專用控制器,可根據(jù)脫硫煙氣的工況特性進(jìn)行合理調(diào)整和設(shè)置,滿足 50mg/m3的排放要求。

(3)脫硫塔及電除塵器選型經(jīng)論證確定后,根據(jù)進(jìn)、出口煙道和場(chǎng)地選擇合適的位置,并考慮避開煙囪地基。對(duì)脫硫塔和除塵器進(jìn)行高度和水平尺寸的合理配置設(shè)計(jì)。

(4)增壓風(fēng)機(jī)的選型。增壓風(fēng)機(jī)采用靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī),流量按照BMCR工況增加 15%余量,壓損按照脫硫島系統(tǒng)總壓降增加 20%余量。由于電廠場(chǎng)地限制,增壓風(fēng)機(jī)布置在除塵器末電場(chǎng)下部的地面位置。風(fēng)機(jī)及主電機(jī)的檢修起吊裝置通過電除塵器主鋼構(gòu)實(shí)現(xiàn)承載。

(5)關(guān)鍵設(shè)備均采用進(jìn)口產(chǎn)品。循環(huán)灰返塔采用德國 Claudius Peters公司的MCD500電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥,確?；伊空{(diào)節(jié)的準(zhǔn)確,同時(shí),保證流化床的床壓穩(wěn)定。供水噴入采用美國噴霧公司的高壓回流噴槍,霧滴細(xì)度合理,霧化效果好,運(yùn)行至今無濕壁現(xiàn)象,降溫的同時(shí)更利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。脫硫塔采用一支噴槍結(jié)構(gòu),方便檢修和維護(hù)。

(6)所有設(shè)備的電機(jī)均選用高原電機(jī),防護(hù)等級(jí)為 IP55,絕緣等級(jí)為B級(jí)。

(7)脫硫島設(shè)置再回流循環(huán)煙道,調(diào)節(jié)擋板的執(zhí)行器采用進(jìn)口產(chǎn)品。保證鍋爐在 40%～110%的負(fù)荷下能穩(wěn)定運(yùn)行。脫硫劑粉倉、脫硫灰倉分別按7 d、2 d儲(chǔ)料設(shè)計(jì),以確保物料的供應(yīng)和輸送。

(8)煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過數(shù)字上傳系統(tǒng)直接上傳至環(huán)保局,實(shí)現(xiàn)環(huán)保在線監(jiān)測(cè),環(huán)保部門可隨時(shí)對(duì)脫硫、除塵情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

半干法脫硫關(guān)鍵技術(shù)主要是半干法脫硫塔的選型設(shè)計(jì)、二級(jí)電除塵器的選型設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備譬如循環(huán)灰流量控制閥及噴槍的選型設(shè)計(jì)等。

3.1 半干法脫硫塔

此次我們與奧地利能源環(huán)境公司 (AE&E)合作,使用 AE&E半干法脫硫技術(shù),此技術(shù)具有大(250MW)小(50MW)機(jī)組、高脫硫效率 (98%)、特寒地區(qū)應(yīng)用本工藝的多種實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。單塔處理能力大,脫硫塔內(nèi)部配置 7個(gè)文丘里管的大塔,適合處理大煙氣量,減少單個(gè)文丘里管及其自由射流的高度?？稍龃笥行Х磻?yīng)空間,促進(jìn)煙氣與固體顆粒物的混合;而且脫硫塔內(nèi)沒有任何運(yùn)動(dòng)部件和支撐內(nèi)件,內(nèi)部磨損輕微,沒有堆積死角,使用壽命長(zhǎng)、檢修方便。脫硫效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單且不需要防腐、投資省、用水量少、無污水等特點(diǎn),比較適合國情。

3.2 二級(jí)脫硫電除塵器

針對(duì)半干法脫硫粉塵濃度高、粘性大的特點(diǎn),在常規(guī)電除塵器基礎(chǔ)上自主開發(fā)了半干法脫硫?qū)Ｓ秒姵龎m器,采用高效合理的混合極配形式,及前級(jí)電場(chǎng)采用BS型新型管狀芒刺線 +480C型極板;末級(jí)電場(chǎng)采用螺旋線 +480C型極板。并采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的進(jìn)口氣流分布板及出口集塵均流板。為了防止二次揚(yáng)塵造成的粉塵超標(biāo),在設(shè)計(jì)時(shí)將末電場(chǎng)收集的粉塵通過稀相輸送至灰渣系統(tǒng),同時(shí)預(yù)留到脫硫塔的接口,而不直接參與流化風(fēng)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)循環(huán)灰斗時(shí),充分考慮流化風(fēng)機(jī)的合理選型配置,盡量減少粉塵飛揚(yáng),同時(shí)避免煙氣的短路。

3.3 關(guān)鍵設(shè)備的選擇

半干法脫硫系統(tǒng)除了脫硫塔外主要就是供水系統(tǒng)和循環(huán)灰系統(tǒng),而供水系統(tǒng)最主要的就是噴槍的選擇。由于機(jī)組煙氣量大,噴霧效果的好壞直接影響脫硫的降溫和脫硫效率,針對(duì)此情況工程中采用了全進(jìn)口的高壓回流噴槍,其優(yōu)點(diǎn)是霧滴相對(duì)于雙流體噴槍較大,更適合塔內(nèi)脫硫反應(yīng)的發(fā)生。同時(shí)塔壁上設(shè)置了預(yù)留孔,可根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況調(diào)整噴槍的位置,避免濕壁現(xiàn)象發(fā)生。

循環(huán)灰系統(tǒng)主要是循環(huán)灰流量調(diào)節(jié)閥的選擇,閥如果選擇不好返料會(huì)出現(xiàn)時(shí)多時(shí)少現(xiàn)象,造成床壓不穩(wěn)定,如果系統(tǒng)適應(yīng)性不好則很容易造成塌床,甚至引起整個(gè)脫硫系統(tǒng)的跳停,未經(jīng)脫硫的煙氣不得不走旁路。設(shè)計(jì)時(shí)在考慮流化斜槽流化效果的同時(shí),選擇從德國 CP公司進(jìn)口的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,其特點(diǎn)是采用機(jī)械硬密封而不是軟密封,不會(huì)因高溫造成密封泄露和磨損,調(diào)節(jié)性能好,且具有閥位開度反饋和故障反饋。此閥在實(shí)際應(yīng)用中容易控制,可調(diào)節(jié)性好,床壓控制穩(wěn)定。

4 實(shí)際應(yīng)用

2010年 10月 16日,甘肅省環(huán)境保護(hù)廳組織甘肅省環(huán)境監(jiān)察局、白銀市環(huán)境保護(hù)局、白銀市平川區(qū)環(huán)境保護(hù)局等單位對(duì)國電靖遠(yuǎn)電廠 2號(hào)爐脫硫改造工程進(jìn)行了環(huán)保驗(yàn)收,驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果:煙塵、SO2的最大排放濃度分別為 46.3mg/m3和 153mg/m3,脫硫效率在 91.7%～95.0%之間,平均脫硫效率達(dá)到93.7%,各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語

半干法脫硫工藝在國電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司220MW機(jī)組脫硫升級(jí)改造上成功應(yīng)用,已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行 10個(gè)多月,脫硫、除塵效果顯著。實(shí)現(xiàn)了環(huán)保部門對(duì)排放指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè),真正做到了長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。半干法脫硫效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單且不需要防腐,投資省、用水量少、無污水、石灰用量較其他干法或半干法少,比較適合我國國情。實(shí)際應(yīng)用表明,循環(huán)流化床半干法脫硫不但適合小機(jī)組的改造,同樣適合大型機(jī)組的脫硫改造,特別是適合場(chǎng)地狹小及工期要求非常嚴(yán)格的機(jī)組改造。

[1]陳招妹,張永,李文勇,等.循環(huán)半干法煙氣脫硫裝置脫硫效率的回歸分析[J].電力環(huán)境保護(hù),2009,25(2):23-25.

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Application of semi-dry desulfurization process on 220MW units reformation project

Application of the sem i-dry desulfurizat ion technology on 220MW units in J ingyuan Power Plant desulfurizat ion upgrade projectwas described.The desulfurization process of transformation and selection basis were analyzed.The structure,characteristics and advantages of sem i-dry desulfurization equipment were introduced.It provided reference for s im ilar desulfurization reformat ion p rojects.〗

sem i-dry desulfurization;ESP;em ission concentration〗

X701.3

B

1674-8069(2011)05-023-03

2011-07-20;

2011-09-05

余運(yùn)節(jié) (1972-),男,安徽望江縣人,工程師,長(zhǎng)期從事脫硫、除塵技術(shù)研究及工程管理工作。E-mail:tianjieep@126. com