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        大型CFB鍋爐石灰石添加系統(tǒng)優(yōu)化方案

        2017-03-13 20:18:31趙洪振
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2016年26期

        趙洪振

        摘 要:440T/H級循環(huán)流化床(CFB)鍋爐已在我國商業(yè)化投產(chǎn),其能夠很好地適應(yīng)各種質(zhì)量的煤型,且具備脫硫處理系統(tǒng)。但由于燃煤質(zhì)量種類、顆粒大小不同,且各設(shè)備脫硫系統(tǒng)性能存在個體差異,SO2排放量超標情況時有發(fā)生。該文以兗礦濟三電廠對CFB鍋爐脫硫系統(tǒng)進行的調(diào)查、改造為例,具體論述如何彌補該系統(tǒng)現(xiàn)存的缺陷,達到良好的脫硫效果。

        關(guān)鍵詞:CFB鍋爐 脫硫 技改

        中圖分類號:TQ050 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)09(b)-0050-02

        我國電力生產(chǎn)中,采用先進的潔凈煤發(fā)電技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對電力工業(yè)的必然要求[1]。濟三電力有限公司運作兩臺440T/H循環(huán)流化床(CFB)型鍋爐,該型鍋爐具有煤種適應(yīng)性強、環(huán)保特性好、負荷調(diào)節(jié)范圍廣等特點[2]。直接向鍋爐內(nèi)投入脫硫劑是目前CFB鍋爐最常用的、也是最有效的脫硫方法之一[3],石灰石是最常用的工業(yè)脫硫劑。在CFB脫硫系統(tǒng)中,石灰石經(jīng)由母管氣力輸送裝置,通過返料斜管與燃煤完成混合后進入爐膛。該型鍋爐投產(chǎn)后,脫硫系統(tǒng)固有缺陷導(dǎo)致運作異常頻發(fā),造成SO2排放濃度超標。為控制排放濃度,以增投石灰石為暫行解決方案,但也造成了環(huán)保成本的上升。為充分利用環(huán)保資源,降低不必要的資源損失,筆者所在廠對CFB脫硫系統(tǒng)目前存在的問題進行了分析與改進。

        1 問題描述與分析

        濟三電廠CFB鍋爐投產(chǎn)后,多次由于磨損泄漏和堵管等原因,影響設(shè)備正常投運。對CFB局部管道的改造與被動修補也很難從根本上避免泄漏情況的再次發(fā)生。為了保證CFB設(shè)備穩(wěn)定運轉(zhuǎn),降低人工及維修成本,對CFB脫硫系統(tǒng)進行了周密的分析與問題排查,發(fā)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)缺陷主要有以下5點。

        1.1 氣力輸送管道堵管

        CFB鍋爐氣力輸送管道堵管狀況頻發(fā),整個系統(tǒng)常因氣力管道堵塞而終止投運。通過與廠家共同研究及多方面考察發(fā)現(xiàn),造成堵塞的原因是復(fù)雜的,具體體現(xiàn)在以下3點。

        石灰石進出料程序設(shè)計上存在時間誤差。經(jīng)測算,程序進料時間長、出料時間設(shè)置相對較短。出料時間不足很容易導(dǎo)致脫硫劑灰料不斷沉積,最終造成堵塞。

        輸送壓力小。經(jīng)調(diào)查,氣力輸送管道的輸送壓力為0.15 MPa,該值設(shè)定下很難確保管道輸送過程中遇到阻力時能夠維持管道通暢,造成灰料長久累積最終形成堵塞。

        脫硫劑石灰石的質(zhì)量未達標,石灰石中經(jīng)常夾帶普通石子等各類異物,導(dǎo)致母管道無法正常完成輸送,久而久之造成阻塞。

        1.2 石灰石倉下料不暢

        石灰石緩沖倉在設(shè)備運作中常因石灰石受潮板結(jié)發(fā)生空倉現(xiàn)象。受潮板結(jié)的原因在于倉頂密封條件差,在遇到陰雨天氣時,潮氣極易進入倉內(nèi),導(dǎo)致石灰板結(jié)發(fā)生阻塞。

        1.3 系統(tǒng)管道磨損泄漏

        CFB設(shè)備管道易發(fā)生磨損泄漏情況。經(jīng)統(tǒng)計,各管道當中爐膛石灰石進料段泄漏情況最為突出,該段的泄漏區(qū)域多集中在設(shè)備大小頭、膨脹節(jié)、彎頭處。管道泄漏不僅造成了脫硫劑的浪費,也使得脫硫系統(tǒng)在運行時無法獲得足量的石灰石進料,影響脫硫效果。

        1.4 局部檢修妨礙整體投運

        當系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障需要檢修時,往往無法進行隔離排查。其原因在于輸送管道只存在唯一的支路隔離閥門,且閥門經(jīng)常旋轉(zhuǎn)不良卡塞無效。這導(dǎo)致在進行局部檢修時只能中止整個系統(tǒng)的運作,該系統(tǒng)其他部分管道被迫中止運行,妨礙了設(shè)備的整體投運進度。

        1.5 石灰石粉消耗量較大

        CFB鍋爐設(shè)備采用的是氣力輸送爐內(nèi)噴鈣脫硫模式[4],石灰石粉粒度需控制在1 mm以下。出于上述各種原因,石灰石粉的利用效率較低。為了保證達到國家煙氣二氧化硫排放控制標準,只能增加石灰石投放量,造成額外的石灰石粉消耗。

        2 優(yōu)化方案與效果

        針對以上發(fā)現(xiàn)的5項問題,該廠對其逐一進行了研究實驗,并聯(lián)系廠家合作分析,最終確定了以下優(yōu)化方案。

        為避免氣力輸送管堵塞,通過修改程序以消除氣力輸送時間誤差,確保下料前管道內(nèi)部輸送干凈,降低行程阻力。同時為避免單次輸送量過高的情況發(fā)生,通過調(diào)節(jié)石灰石倉底部給料閥,降低石灰石給料頻率,并在易發(fā)生堵管的爐后側(cè)支管加設(shè)壓風系統(tǒng)對管道進行吹掃,防止小規(guī)?;伊铣练e造成的氣力輸送管堵塞。

        對于石灰石倉下料不暢的問題,通過重焊密封倉頂焊縫,確保輸送壓力穩(wěn)定充足。同時更換石灰石管道逆止閥、旋轉(zhuǎn)倉頂安全閥以保證其封鎖嚴密,防止潮氣滲透入倉。在遇到潮濕天氣時關(guān)閉位于倉頂?shù)牟即諌m器,避免潮氣因倉內(nèi)負壓進入石灰石倉形成板結(jié)。

        為避免管道磨損泄漏,根據(jù)管道泄漏狀況多發(fā)的調(diào)查分析,我們將系統(tǒng)管道分配器彎頭及后支管用內(nèi)襯陶瓷材料重建,并以內(nèi)部不銹鋼式導(dǎo)流板代替管道膨脹節(jié)。為了降低管道輸送過程中的磨損,將石灰石進料管重新設(shè)計為垂直模式(原為斜式管道),避免因管道設(shè)計缺陷帶來的不必要磨損,同時取消石灰石進料管大小頭。

        在需要進行局部檢修時,為了對故障實現(xiàn)局部隔離,從而避免處理過程延誤整個系統(tǒng)進程,同樣出于方便查驗的目的,于輸送管道處加設(shè)內(nèi)襯陶瓷式插板門,以達到分散隔離的效果。內(nèi)襯陶瓷式插板門的具體位置為分配器后、各支路前端以及入爐端。

        為降低石灰石消耗量,需要提高石灰石使用效率。除了CFB設(shè)備本身的脫硫系統(tǒng),我們額外向鍋爐燃料中添加粒徑1~3 mm的石屑,使其在燃煤燃燒過程中輔助石灰石粉共同脫硫。此舉降低了大約50%左右的石灰石粉投入,鈣硫摩爾比由改造前的6.0左右下降至3.0以內(nèi),鈣使用效率大大提升,脫硫效果同樣得到了保證。

        通過上述一系列改造方案的實行,CFB鍋爐暴露出來的幾項缺陷得到了明顯改善,目前運行效果良好。與改造前的具體改善情況如下。

        堵塞、磨損問題得到了很好的改善。經(jīng)過管道改良,堵塞問題基本消失;通過規(guī)避磨損及對設(shè)備的合理改造,管道泄漏情況基本絕跡,系統(tǒng)的正常投運與長時間持續(xù)運行得到了保證。

        石灰石倉下料通暢得到了保證。通過更新石灰石管道逆止閥,確保了設(shè)備質(zhì)量;通過排查倉頂密封性,設(shè)定合理的設(shè)備使用章程,避免了可能的潮氣滲透,確保下料通暢。

        石灰石用量顯著降低。通過鍋爐燃料添加石屑系統(tǒng)和另兩套氣力輸送系統(tǒng)相結(jié)合的創(chuàng)造性舉措,提高了石灰石中鈣元素的使用效率,從而顯著降低了石灰石使用量。排放氣體中二氧化硫濃度保持在50~100 mg/m3以內(nèi),使CFB設(shè)備的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益得到顯著增強。

        3 結(jié)語

        由于每臺CFB鍋爐脫硫系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在不同,控制系統(tǒng)各異,設(shè)備運行方式存在區(qū)別,導(dǎo)致各設(shè)備投運力度不盡相同,對二氧化硫排放量的控制方法也因現(xiàn)實情況而異。濟三電廠通過不斷的研究與實驗,提出了上述針對CFB設(shè)備的優(yōu)化方案,并通過實踐達到了改造的預(yù)期效果。系統(tǒng)原有局部缺陷帶來的負面影響被控制到了最低。此外,通過更科學的脫硫處理方案,提高石灰石使用效率,降低環(huán)保成本的同時也降低了二氧化硫排放量。

        參考文獻

        [1] 張志偉,張縵,姜孝國,等.大型CFB鍋爐增設(shè)脫硝設(shè)備必要性和可行性探討[J].鍋爐制造,2010(2):39-41.

        [2] 孫獻斌.CFB鍋爐熱效率與環(huán)保特性及可靠性分析[J].中國電力,2008,41(10):44-48.

        [3] 王曉龍,李寒冰.增加石灰石的量對CFB鍋爐性能的影響[J].應(yīng)用能源技術(shù),2015(1):15-18.

        [4] 趙學,隨晶晶,吳明亮,等.脫硫石灰石粉控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].機械與電子,2011(5):68-70.

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