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        脫硫系統(tǒng)水平衡分析與調(diào)整措施

        2015-10-13 06:52:54李福臻
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年20期

        李福臻

        摘 要:隨著我國電力消費市場放緩及清潔能源的發(fā)展,我國火力發(fā)電行業(yè)機組負荷率快速下降,部分石灰石-石膏濕法煙氣脫硫設施在機組長期低負荷運行期間因系統(tǒng)蒸發(fā)量低、運行調(diào)整不當?shù)纫蛩兀斐擅摿蛳到y(tǒng)水平衡被破壞,可用于除霧器沖洗的水量受限,嚴重的會造成除霧器堵塞、坍塌等事故,給機組安全、環(huán)保、經(jīng)濟運行帶來隱患。

        關鍵詞:火力發(fā)電;脫硫;水平衡

        0 引言

        某2×660MW空冷機組采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,無煙氣換熱器(GGH),按原煙氣二氧化硫濃度為1200mg/Nm3、脫硫效率不低于95%設計。兩臺機組于2010年投入運行,受當時煤炭市場影響入爐煤硫份遠高于設計值,脫硫設施超標排放現(xiàn)象時有發(fā)生。為達到《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)規(guī)定的排放標準和提高低價高硫煤的摻燒量,該公司對脫硫系統(tǒng)進行改造,改造按原煙氣二氧化硫濃度6600 mg/Nm3、脫硫效率不低于97.80%設計,方案為每臺機組新建一臺吸收塔(三層噴淋層、一層除霧器)與原有吸收塔串聯(lián)運行,同時對制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)增容改造,改造工程于2014年7月結(jié)束并投入運行后,逐步出現(xiàn)系統(tǒng)水平衡被破壞、可用于除霧器沖洗的水量受限等問題。本文從該脫硫裝置改造前后各系統(tǒng)水量變化為依據(jù),繪制改造前后機組滿負荷及50%負荷下脫硫系統(tǒng)水平衡圖,對脫硫裝置在機組長期低負荷運行工況下的水平衡調(diào)整進行分析,并提出切實有效的調(diào)整措施。

        1 脫硫系統(tǒng)水平衡概述

        脫硫系統(tǒng)水平衡是指進入脫硫系統(tǒng)的所有水量(包括原煙氣帶水、設備沖洗水、氧化風增濕水、皮帶濾布沖洗水、真空皮帶密封水、除霧器沖洗水、供漿漿液所含水等)等于脫硫系統(tǒng)水損失量(包括石膏內(nèi)外在水、脫硫外排廢水、凈煙氣蒸發(fā)攜帶水)。由于脫硫系統(tǒng)水損失量中煙氣蒸發(fā)損失約占總損失的90%以上,而決定該損失水量的因素為原煙氣成分、溫度、濕度和煙氣量,脫硫運行專業(yè)除多排脫硫廢水外無其他調(diào)整手段來控制脫硫系統(tǒng)水損失量,故脫硫運行中只能從控制進入系統(tǒng)的水量入手來維持系統(tǒng)水量處于動態(tài)平衡。

        在實際運行中控制脫硫系統(tǒng)水平衡主要根據(jù)系統(tǒng)水損失量來控制進入系統(tǒng)的水量使兩者保持動態(tài)平衡。即在總進水量等于總損失量的前提下通過控制進入系統(tǒng)的其他水量,如減少或杜絕直接排入系統(tǒng)的工藝水和工業(yè)水、降低設備啟停頻次以降低設備管道沖洗水量、合理控制皮帶濾布沖洗水量、杜絕沖洗水閥門內(nèi)漏等,盡可能提高通過除霧器沖洗方式進入系統(tǒng)的水量。

        2 脫硫設施水系統(tǒng)構(gòu)成

        該公司2×660MW空冷機組脫硫設施水系統(tǒng)包括工業(yè)水系統(tǒng)和工藝水系統(tǒng),其中工業(yè)水由廠工業(yè)水補水,主要用于脫硫系統(tǒng)轉(zhuǎn)機機械密封、減速器冷卻、油站冷卻等,其回水匯流至工藝水箱;工藝水系統(tǒng)補水包括高含鹽廢水(包括精處理排水、水處理排水、輔機冷卻塔排水等)和工業(yè)水回水,主要用于系統(tǒng)中除霧器沖洗、石灰石制漿用水、真空皮帶脫水機濾布沖洗、漿液管道沖洗、氧化風增濕冷卻、事故噴淋等。

        3 脫硫設施改造前系統(tǒng)水平衡狀況

        該公司脫硫改造前機組滿負荷、50%負荷情況下根據(jù)設計和各系統(tǒng)實際用水量和水損耗量繪制的水平衡圖。通過對比,在機組50%負荷運行時由于煙氣溫度、煙氣量的降低,導致脫硫系統(tǒng)水損耗量和進入系統(tǒng)的總水量較滿負荷運行時降低約40%,。其中脫硫系統(tǒng)進水項目中可用于除霧器沖洗的水量分別為75.33t/h、40.19 t/h,按照吸收塔除霧器完整沖洗一次約60 t/h的水量計算,在滿負荷和50%負荷下除霧器分別約48分鐘、90分鐘就可沖洗一次,完全滿足吸收塔除霧器沖洗頻次和水量要求。在實際運行中除霧器也未出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象。

        4 脫硫設施改造后系統(tǒng)水平衡狀況

        在脫硫系統(tǒng)進行改造后,原煙氣溫度、濕度及煙氣量較改造前無明顯變化,凈煙氣溫度下降1-2℃,脫硫系統(tǒng)水損失量較改造前略有上升,進水項目中除供漿因可采用回收水制漿可降至0 t/h外,新增吸收塔氧化風量大、風機出口溫度高造成增濕冷卻水量上升幅度大,真空皮帶增容造成濾布沖洗水量上升,設備管道沖洗水量也有所上升,導致可用于除霧器沖洗的水量大幅下降,而該部分水量還得分配至兩套除霧器用于沖洗,單套除霧器沖洗水量遠不能滿足設備要求。

        改造后由于脫水、氧化風等系統(tǒng)出力的增大相應的進入系統(tǒng)的水量上升,導致用于除霧器沖洗的水量下降。如改造后機組負荷660MW運行時,可用于除霧器沖洗的水量約為64t/h,按預洗塔、吸收塔除霧器完整沖洗一次水量為55t/h、60t/h計算,需間隔107分鐘才能對除霧器進行一次沖洗;機組負荷330MW運行時,可用于除霧器沖洗的水量約為34t/h,需間隔200分鐘才能對除霧器進行一次沖洗,這還是在無沖洗水閥門內(nèi)漏、無直接排入系統(tǒng)的工藝水或工業(yè)水、水無其他途徑進入脫硫系統(tǒng)的前提下才能實現(xiàn),此工況下長時間運行,勢必存在除霧器堵塞的風險。

        5 脫硫水系統(tǒng)運行調(diào)整措施

        (1)降低直接排入系統(tǒng)的工藝水或工業(yè)水量。降低直接排入系統(tǒng)的水量,如轉(zhuǎn)機冷卻水、密封水、地面沖洗水等,可以將該部分水回收后再通過沖洗等途徑補充至系統(tǒng),使進入系統(tǒng)的水起到應有的沖洗效果。該公司吸收塔漿液循環(huán)泵及氧化風機的冷卻水直接排入地溝后進入系統(tǒng),該水水質(zhì)較好、溫度較低,利用檢修期間對該部分水回收至工藝水箱,減少直接進入脫硫系統(tǒng)水量約5t/h,節(jié)約的水量可增加除霧器沖洗1次/天。如圖1、2,系統(tǒng)改造前后圖片。

        目前直接排入系統(tǒng)的水量主要包括漿液循環(huán)泵、供漿泵、回收水泵等泵的機封水,運行中可根據(jù)泵運行狀態(tài)調(diào)整該部分水量,并嚴格控制因搞衛(wèi)生、沖洗地面等排入系統(tǒng)的水量。

        (2)根據(jù)沖洗效果降低濾布沖洗水量。在濾布、皮帶沖洗干凈的前提下降低沖洗水量,同時加強對沖洗系統(tǒng)的維護,避免濾布沖洗水量分布不均勻,沖洗水量大但未完全起到?jīng)_洗的效果。如圖3沖洗水量過大,圖4沖洗水因噴嘴堵塞、缺失導致分布不均勻,影響沖洗效果。

        (3)及時發(fā)現(xiàn)、消除沖洗水閥門內(nèi)漏。根據(jù)工藝水泵電流判斷閥門內(nèi)漏情況,在脫水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)停運時,1、2、3號工藝水泵電流基本在34A、36A、35A,若異常升高則需排查原因、查找內(nèi)漏閥門。

        對于除霧器沖洗閥門內(nèi)漏可以在檢修后啟動前進行沖洗,記錄不同閥門沖洗時流量和沖洗水泵電流,在運行中若流量或電流與初始值偏差大,則需排查、消除閥門內(nèi)漏。

        (4)降低制漿用水。無特殊情況時制漿采用回收水進行制漿,調(diào)整脫水系統(tǒng)運行時間段與制漿系統(tǒng)運行時間段一致。

        (5)在脫硫廢水系統(tǒng)正常運行的前提下加大廢水排出量。

        (6)脫硫工業(yè)水箱補水來自廠工業(yè)水,可考慮在高含鹽水質(zhì)、溫度適宜、漿液氯離子濃度低時工業(yè)水箱采用高含鹽水補水(要注意油站換熱器結(jié)垢程度),在減少脫硫消耗新鮮水的同時有利于保持全廠水平衡,實現(xiàn)全廠廢水零排放。

        參考文獻:

        [1]周祖飛.濕法煙氣脫硫廢水的處理[J].電力環(huán)境保護,2002(02).

        [2]朱光濤.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)的應用[J].東北電力技術(shù),2002(12).endprint

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