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某电厂4×300 MW燃煤机组脱硫系统提效改造实例

更新时间:2009-03-28

针对火电厂大气污染物排放造成的污染,在2014年9月12日,国家发展改革委、环保部、能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划》(2014~2020年),提出将推出更严格的能效环保标准,加快燃煤发电升级与改造。东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放基本达到燃气轮机组排放限值,中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。即在基准氧含量6%条件下,烟尘、SO2、氮氧化物排放质量浓度分别不高于5,35,50 mg/m3或 10,35,50 mg/m3

徐艺真急了,急切地说:“姨父,你和姨妈从小把我拉扯大……得了得了,一大早的,用不着这么煽情吧?我上去了。”

国家对燃煤电厂烟气SO2排放标准越来越高,对原有脱硫工艺进行提效改造满足大气污染物排放标准已势在必行。

1 工程改造概况

陕西某电厂4×300 MW机组脱硫原有脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,一炉一塔,设计煤种硫份为1.0%,入口SO2质量浓度为2738 mg/m3(标态、干基,6%O2),设计脱硫效率 95%,出口 SO2质量浓度为 150 mg/m3(标态、干基,6%O2)。

此次脱硫提效改造后SO2排放质量浓度为35 mg/m3,脱硫入口SO2质量浓度按2738 mg/m3(标态、干基、6%O2)设计,脱硫装置所需脱硫效率为98.73%,同时吸收塔改造要求脱硫装置出口烟气雾滴质量浓度≤50 mg/m3

2 原有脱硫系统总体设计

1) 空载工况下,弹性轮的车轮抬升量相比刚性轮有较大幅度的减少,其中曲线轨道上最多能降低15.69%;定员载荷工况下,弹性轮的车轮抬升量略大于刚性轮,但其最大值仅为7.39 mm,远小于轮缘高度。

宝鸡电厂原有脱硫工艺采用湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺;4台机组烟气脱硫采用1炉1塔方案,锅炉来的原烟气经引风机升压后,进入吸收塔进行脱硫,脱硫后的烟气经塔顶除雾器除雾,再经湿式电除尘器除尘除雾后,净烟气经烟道进入烟囱,排入大气。烟气脱硫吸收塔采用喷淋空塔,浆液池布置在吸收塔底部,由氧化喷枪对浆液进行强制氧化,通过搅拌器搅拌分散氧化空气。塔体上部设置3层喷淋层,从锅炉来的原烟气在吸收塔内进行脱硫反应,脱硫效率不低于95%。

智能工程建造的收尾阶段主要是指对已经建造好的各个智能子系统进行测试和调节,了解所建造的各子系统是否可以按照要求实现其功能作用,以满足业主需求。对收尾阶段的智能工程建造来说,最主要的影响在于建造施工人员对于产品设备的认知情况。首先,政府办公楼在工程设备安装调试阶段对一些终端设备做出了必要的调整。其次,政府办公大楼应用了许多现代先进技术和设备,工程人员在应用这些先进设备和技术之前,需要展开必要的培训,这些培训需要花费较长的时间才能完成。最后,政府办公大楼应用到的技术领域较多,需要不同专业技术人员进行配合衔接才能使建设的各子系统得到有效连接[2]。

在原吸收塔顶部3层喷淋层之间增加2层液体再分布装置,采用2205双相不锈钢材质。吸收塔喷淋浆液壁流现象会减少气液接触的有效传质面积,液气交接面处的传质效率也很低。液体再分布装置是把塔壁上的液膜收集起来重新破碎成液滴,分配到烟气中;一方面靠近塔壁的喷嘴可布置得离塔壁远些,既可减少贴面壁流动浆液,又可减轻对塔壁防腐层的冲刷,另一方面又可使贴壁流动的浆液发挥余热,克服壁流现象造成脱硫效率降低的负面影响。

3 机组脱硫增效改造方案

3.1 增加循环泵及喷淋层

此次改造在脱硫塔入口与最底层喷淋层中间增加一层筛孔托盘,采用2507双相不锈钢材质,托盘支撑梁采用碳钢衬胶材质,托盘开孔率为30%。脱硫塔增加托盘后,塔阻力将增加,托盘的压力损失与与烟气流量、液体流量及自身结构有关,一般为400~800 Pa。

石灰石制浆系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系统为本工程4台炉脱硫系统共用。石灰石制浆系统采用石灰石粉,加水直接制成质量分数为25%的石灰石浆液。石膏脱水系统采用石膏旋流站一级脱水,真空皮带脱水机二级脱水,脱水后石膏重力落至石膏库房内堆存并外运出厂的方案。废水处理系统采用中和、絮凝、沉淀、脱水的处理方案。

3.2 采用SIC空心锥双向喷嘴

在FGD系统中,吸收塔喷淋喷嘴将循环吸收浆液雾化成细小的液滴,以提高气液之间的传质面积。喷嘴的选型、材料对浆液雾化效果有很大的影响,喷嘴喷出的液滴直径越小,雾滴与粉尘接触的可能性越大,除尘效率越高。电厂在大修时,检修人员对原有喷淋层喷嘴进行检查,发现原有喷淋层喷嘴被固体颗粒物堵塞严重,此次改造对原有喷淋层喷嘴全部更换,采用SIC空心锥双向喷嘴;此喷嘴是一个喷嘴有2个出口,2个出口喷出来的喷雾方向是相反的,自由通径较大,雾滴直径小,有利于提高除尘效率。采用双头喷嘴,同等能耗下,能获得更小的雾滴直径。可以明显获得密集的二次雾化效果,烟气均匀分布、最佳的脱硫吸收效率。

3.3 扩大吸收塔浆池容积

原有吸收塔直径12.5 m,浆液高度为11.5 m,浆池容积为1410 m3,循环浆液停留时间为4.2 min。改造后增加了1台浆液循环泵,如果原浆池容积保持不变,循环浆液停留时间将降为3.16 min,浆液循环停留时间太短,对吸收剂的利用率、石膏纯度、石膏结晶的长大和脱水都有影响,石灰石工艺的停留时间一般为3.5~7 min,较高的停留时间有利于在一个循环周期内,在反应罐中完成氧化、中和和沉淀析出反应,有利于CaCO3的溶解和提高石灰石的利用率。因此需要扩大吸收塔浆池容积,浆液高度增加到15.5 m,浆池体积增至1900 m3,循环浆液停留时间仍保持为4.2 min。

3.4 喷淋层之间增加增效环

长江拥有独特的生态系统,是我国重要的生态宝库。长江全长6 300km,蜿蜒贯穿中国大陆地势的三级阶梯,流域辽阔,地貌和地质条件差异大,各地气候多样、独特;从高原到河口有成千上万条支流汇入,中下游地区历史上有众多湖泊与长江相通,水系发达,径流充足,形成了满足不同生物生长、繁衍的条件,生物多样性极其丰富。

3.5 增加筛孔托盘

(1)提高脱硫效率。托盘上的液膜增加了烟气在吸收塔中的停留时间,气液得到充分接触,从而提高脱硫效率,有效降低液气比,降低循环浆液泵的流量和功耗。另一方面,石灰石的溶解速率与浆液内水合氢离子(H+)的浓度成正比,而托盘上浆液的pH值比反应池浆液的pH值低,这可以大大加速石灰石的溶解,从而提高脱硫效率。例如:如果反应池内的pH值为5.2,那么托盘上浆液的pH值约为4.0,pH值为4.0条件下石灰石的溶解速率是pH值为5.2条件下的28倍以上。

托盘是一种两相逆流筛孔板,在筛孔板上表面设有单元隔离板,将上表面隔离一个个单元,烟气在托盘上表面形成泡沫层,同时浆液也从中落下。气流和液流之间有规律脉动,气流和液流间歇通过小孔。托盘上的隔离板是为了防止脉动过大造成气流流通量不均匀。特别当脱硫直径增大后,若无隔离板,即会出现有些孔只通气,不落液的现象,而有些刚刚好相反,这势必将严重影响气液间传质,降低脱硫效率。筛孔托盘的具有以下功能:

(2)提高除尘效率。托盘通过液膜捕捉对大于2 μm的粉尘具有较高的捕集效率,对于细小粉尘也有一定的捕集效率。通过与下游高效除雾器的配合可显著提高脱硫系统除尘效率。

(3)均布流场效果。常规脱硫塔均采用单侧进气方式,通过托盘的强制均布气流,可有效改善塔内流场环境,提高脱硫系统的脱硫除尘效率。

在脱硫系统工艺参数中,液气比对脱硫效率的高低有重要影响,循环浆液量的多少决定了洗涤烟气的体积大小,在其他参数恒定的条件下,增加吸收塔内喷淋量相当于提高了液气比,从而增大了气液传质表面积,提高了脱硫效率。原脱硫系统吸收塔体设置3台浆液循环泵,上部设置3层喷淋层,采用单元制形式,喷淋层间距1.7 m;液气比为15 L/m3。此次改造保持原有喷淋系统不变,在吸收塔原有最上层喷淋层上方增加2 m高度加装一层喷淋层,相应增加一台浆液循环泵,流量选择6690 m3/h(与原有一致),液气比提高为20 L/m3,增加了气液接触时间,提高了SO2吸收效率。

3.6 除雾器更换为三级高效除雾器

原脱硫塔除雾器采用二级普通屋脊式除雾器。本次改造为出口净烟气中液滴质量浓度低于50 mg/m3,将原有二级普通屋脊式除雾器更换为3级高效除雾器。此高效除雾器的优点:①尽可能地增加除雾器的实际流通面积,从而提高除雾器的整体效率,高效除雾器要求除雾器有效布置率达到82%~88%;②将第1级屋脊除雾器设计为“人字形”结构,第2,3屋脊除雾器设计为“菱形”结构。更能有效地去除雾滴,保证出口雾滴性能。为满足高效除雾器安装空间,此次改造对脱硫塔上部整体抬高4 m,因此相应对出口烟道也需进行改造。

4 脱硫改造前后效果对比

此次脱硫改造前后效果数据参见表1。

 

表1 陕西某电厂4×300 MW燃煤机组脱硫改造前后对比

  

项目 参数 单位 改造前 改造后1223855145160160180 FGD入口处污染物浓度(6%O 2,标态,干基) SO 2最大烟尘浓度m 3·h-1 FGD入口烟气数据烟气量(标态,湿基,6%含O 2量)FGD工艺设计烟温烟气通流能力设计温度最高烟温故障烟温℃℃℃℃mg·m-3 mg·m-3 2738<70化学计量比Ca CO 3/去除的SO 2 SO 2脱除率FGD装置可用率SO x以SO 2表示烟尘除雾器出口液滴质量分数(标态、湿基、实际含O 2量)mol·mol-1一般数据%%FGD出口污染物浓度(6%O 2,标态,干基、设计煤种)mg·m-3 mg·m-3 mg·m-3 1.03>9598<15050751.02~1.03>98.73100<353050

工程实践表明,通过对陕西某电厂4×300 MW机组脱硫塔系统的整体改造,现脱硫装置运行可靠稳定,实际运行入口SO2质量浓度基本在2000 mg/m3以内,脱硫装置出口机组SO2排放质量浓度在35 mg/m3以内,满足现有排放标准要求;烟尘质量浓度控制在30mg/m3,减轻了装置出口湿电除尘器处理量,为湿电除尘器能更好的降低烟尘浓度奠定了基础。

5 结语

陕西某电厂4×300 MW机组脱硫改造项目,充分利用厂区原有各种设施和便利条件,通过增加托盘、提高液气比、更换除雾器等脱硫提效技术改造后,在满负荷运行状态下,每台锅炉每年可削减排放SO2 985 t,烟尘170 t,有效的控制和减少了该电厂含硫废气对当地大气的污染排放量,有利于改善当地的大气环境,环境效益提升显著。

(六)适时补料 母猪的泌乳量于分娩后逐渐增加,至21 d左右达到泌乳高峰,后逐渐下降,哺乳仔猪生长迅速,对营养物质的需求与日俱增,母猪的奶水已不能满足需要,对哺乳仔猪必须进行补料,提前补料具有促生长的作用。仔猪由于牙床发痒而啃咬硬物或拱掘地面,常引起下痢,提前补料有益于保健。仔猪开食早,哺乳期间日采食饲料量高,增重亦快,据报道,7日龄训练仔猪吃料,30日龄日采食量为0.24 kg,14日龄训练吃料,30日龄日采食量为0.18 kg;7日龄训练吃料,60日龄个体重15.0 kg,20日龄训练吃料,60日龄个体重13.5 kg,30日龄训练吃料,60日龄个体重10.0 kg。

[参考文献]

[1]国家发改委.煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020 年)[R].北京:国家发改委,2014.

[2]王东歌,朱法华,王 圣,等.煤电机组烟尘超低排放改造及其技术经济分析[J].环境科技,2015,28(3):27-30.

[3]周至祥.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京:中国电力出版社,2006.

[4]田晓曼.火电厂湿法脱硫系统增容提效改造技术方案[J].中国环保产业,2015(8):19-21.

[5]李 刚.适应燃煤电厂SO2排放新标准的湿法脱硫技术[J].江苏电机工程,2016(1):98-100.

[6]项 玮,韩宝平,朱雪强.燃煤电厂脱硫粉煤灰理化特性及排放特征[J].环境科技,2011,24(6):22-25.

 
张丽珍
《环境科技》 2018年第02期
《环境科技》2018年第02期文献

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