余運節(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)

半干法脫硫技術在 220MW機組脫硫改造中的應用

余運節(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在國電靖遠電廠 220MW機組脫硫升級改造項目中的應用,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備的結構、特點及優(yōu)勢,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

國電靖遠電廠2號爐 220MW機組配套脫硫裝置原采用爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫工藝,裝置投運時間為 2002年 10月。由于尾部增濕系統(tǒng)反應煙道短,造成增濕水在反應過程中霧化不好,不能完全地反應,致使煙氣沿水流方向粘灰,進而堵塞煙道,導致脫硫系統(tǒng)不能連續(xù)、穩(wěn)定、安全地運行。電廠決定對2號爐 220MW機組脫硫裝置進行升級改造,改造工程于 2009年 5月開始施工,整個脫硫系統(tǒng)于2010年 8月底通過 168 h試運行,至今已連續(xù)穩(wěn)定運行 10個多月,脫硫、除塵效果顯著。

本期 2號爐(1×220MW)脫硫系統(tǒng)升級改造工程采用技術成熟的煙氣循環(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、設備簡單且不需要防腐,投資省、用水量少等特點。改造后的運行數(shù)據(jù)表明,脫硫、除塵效果顯著,出口 SO2排放濃度煙、塵濃度均達到國家環(huán)保要求。該項目的成功實施為現(xiàn)有機組脫硫改造提供了參考。

1 機組設備參數(shù)及燃煤成分

靖遠電廠 2號爐改造前主要設備參數(shù)見表 1,煤質(zhì)分析見表 2。2號爐設計煤質(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號爐與 1號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號爐改造前主要設備參數(shù)

表2 2號爐改造前煤質(zhì)成分分析

2 設計依據(jù)及設備選型

2.1 設計依據(jù)

根據(jù)招標要求,2號爐煙氣脫硫系統(tǒng)升級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除塵器,脫硫后除塵器采用二室五電場高壓靜電除塵器。

表 3 2號爐脫硫系統(tǒng)改造工程主要設計參數(shù)

2.2 主要系統(tǒng)及設備選型

由于國電靖遠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)有空間進行場地布置。針對電廠這些實際情況,設計選型時主要從以下幾個方面進行考慮:

(1)首先確定脫硫塔的選型。脫硫塔包括兩個重要區(qū)域即煙氣加速區(qū) (文丘里段)和混合反應區(qū),文丘里段是塔內(nèi)循環(huán)灰流化的關鍵區(qū)域,本項目選擇 7個文丘里管。根據(jù)設計參數(shù),對脫硫塔內(nèi)煙氣工況進行計算機流場模擬,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算,選擇合適的二級電除塵器?？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,將導致進入二級電除塵器的粉塵濃度高達 800～1000 g/m3。根據(jù)脫硫電除塵器配套使用經(jīng)驗,陽極板全部采用 480C型,而陰極線分別是前四個電場采用芒刺線,末電場采用不銹鋼螺旋線。前四個電場的設計選型主要考慮大量粉塵的收集,末電場主要針對粉塵中氧化鈣和氫氧化鈣的粘性以及考慮微細粉塵的細度,故采用螺旋線以減少二次揚塵。同時,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行合理調(diào)整和設置,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、出口煙道和場地選擇合適的位置,并考慮避開煙囪地基。對脫硫塔和除塵器進行高度和水平尺寸的合理配置設計。

(4)增壓風機的選型。增壓風機采用靜葉可調(diào)軸流風機,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。由于電廠場地限制,增壓風機布置在除塵器末電場下部的地面位置。風機及主電機的檢修起吊裝置通過電除塵器主鋼構實現(xiàn)承載。

(5)關鍵設備均采用進口產(chǎn)品。循環(huán)灰返塔采用德國 Claudius Peters公司的MCD500電動流量調(diào)節(jié)閥,確?；伊空{(diào)節(jié)的準確,同時,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,霧滴細度合理,霧化效果好,運行至今無濕壁現(xiàn)象,降溫的同時更利于脫硫反應的進行。脫硫塔采用一支噴槍結構,方便檢修和維護。

(6)所有設備的電機均選用高原電機,防護等級為 IP55,絕緣等級為B級。

(7)脫硫島設置再回流循環(huán)煙道,調(diào)節(jié)擋板的執(zhí)行器采用進口產(chǎn)品。保證鍋爐在 40%～110%的負荷下能穩(wěn)定運行。脫硫劑粉倉、脫硫灰倉分別按7 d、2 d儲料設計,以確保物料的供應和輸送。

(8)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)通過數(shù)字上傳系統(tǒng)直接上傳至環(huán)保局,實現(xiàn)環(huán)保在線監(jiān)測,環(huán)保部門可隨時對脫硫、除塵情況進行監(jiān)測。

3 關鍵技術

半干法脫硫關鍵技術主要是半干法脫硫塔的選型設計、二級電除塵器的選型設計、關鍵設備譬如循環(huán)灰流量控制閥及噴槍的選型設計等。

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,此技術具有大(250MW)小(50MW)機組、高脫硫效率 (98%)、特寒地區(qū)應用本工藝的多種實際經(jīng)驗。單塔處理能力大,脫硫塔內(nèi)部配置 7個文丘里管的大塔,適合處理大煙氣量,減少單個文丘里管及其自由射流的高度?？稍龃笥行Х磻臻g,促進煙氣與固體顆粒物的混合;而且脫硫塔內(nèi)沒有任何運動部件和支撐內(nèi)件,內(nèi)部磨損輕微,沒有堆積死角,使用壽命長、檢修方便。脫硫效率高、設備簡單且不需要防腐、投資省、用水量少、無污水等特點,比較適合國情。

3.2 二級脫硫電除塵器

針對半干法脫硫粉塵濃度高、粘性大的特點,在常規(guī)電除塵器基礎上自主開發(fā)了半干法脫硫專用電除塵器,采用高效合理的混合極配形式,及前級電場采用BS型新型管狀芒刺線 +480C型極板;末級電場采用螺旋線 +480C型極板。并采用獨特設計的進口氣流分布板及出口集塵均流板。為了防止二次揚塵造成的粉塵超標,在設計時將末電場收集的粉塵通過稀相輸送至灰渣系統(tǒng),同時預留到脫硫塔的接口,而不直接參與流化風系統(tǒng)。在設計循環(huán)灰斗時,充分考慮流化風機的合理選型配置,盡量減少粉塵飛揚,同時避免煙氣的短路。

3.3 關鍵設備的選擇

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,針對此情況工程中采用了全進口的高壓回流噴槍,其優(yōu)點是霧滴相對于雙流體噴槍較大,更適合塔內(nèi)脫硫反應的發(fā)生。同時塔壁上設置了預留孔,可根據(jù)鍋爐運行情況調(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出現(xiàn)時多時少現(xiàn)象,造成床壓不穩(wěn)定,如果系統(tǒng)適應性不好則很容易造成塌床,甚至引起整個脫硫系統(tǒng)的跳停,未經(jīng)脫硫的煙氣不得不走旁路。設計時在考慮流化斜槽流化效果的同時,選擇從德國 CP公司進口的電動調(diào)節(jié)閥,其特點是采用機械硬密封而不是軟密封,不會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。此閥在實際應用中容易控制,可調(diào)節(jié)性好,床壓控制穩(wěn)定。

4 實際應用

2010年 10月 16日,甘肅省環(huán)境保護廳組織甘肅省環(huán)境監(jiān)察局、白銀市環(huán)境保護局、白銀市平川區(qū)環(huán)境保護局等單位對國電靖遠電廠 2號爐脫硫改造工程進行了環(huán)保驗收,驗收監(jiān)測結果: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,平均脫硫效率達到93.7%,各項指標均優(yōu)于設計值。

5 結語

半干法脫硫工藝在國電靖遠發(fā)電有限公司220MW機組脫硫升級改造上成功應用,已連續(xù)穩(wěn)定運行 10個多月,脫硫、除塵效果顯著。實現(xiàn)了環(huán)保部門對排放指標的在線監(jiān)測,真正做到了長期、穩(wěn)定運行。半干法脫硫效率高、設備簡單且不需要防腐,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。實際應用表明,循環(huán)流化床半干法脫硫不但適合小機組的改造,同樣適合大型機組的脫硫改造,特別是適合場地狹小及工期要求非常嚴格的機組改造。

[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,2009,25(2):23-25.

[2]吳忠標.大氣污染控制技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.

[3]陳秋,楊杰,張志強.半干法脫硫技術的應用與分析[J].電力環(huán)境保護,2008,24(2):9-10.

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

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