寧海電廠 600 MW機(jī)組濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化研究

邱振波

(神華國(guó)華北京熱電分公司 寧海項(xiàng)目部,北京 100025)

寧海電廠 600 MW機(jī)組濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化研究

邱振波

(神華國(guó)華北京熱電分公司 寧海項(xiàng)目部,北京 100025)

通過對(duì)寧海電廠 4×600 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)的研究分析,提出了煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化方案,包括工藝的設(shè)備優(yōu)化、系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化、系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化等內(nèi)容。期望通過此優(yōu)化方案,可使 FGD系統(tǒng)簡(jiǎn)化,投資、運(yùn)行費(fèi)用大大減低,并增強(qiáng)機(jī)組和FGD系統(tǒng)本身的安全可靠性。

煙氣脫硫;優(yōu)化;運(yùn)行

0 引 言

燃煤發(fā)電廠節(jié)能減排工作的重要任務(wù)之一就是確保煙氣脫硫系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。由于脫硫技術(shù)主要依靠引進(jìn),有關(guān)脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備建造、施工、調(diào)試、性能試驗(yàn)、運(yùn)行等技術(shù)規(guī)范不夠完善,不少脫硫工程為了搶時(shí)間而倉(cāng)促上馬,系統(tǒng)在調(diào)試、運(yùn)行中暴露出來的問題較多,集中表現(xiàn)為設(shè)備性能差、運(yùn)行不穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性低下等[1]。

寧海電廠一期工程石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng),自 2005年年底第一臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來,到 2006年 11月,1～4號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)都已與主機(jī)同步投入運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行后存在很多問題和隱患,根據(jù)運(yùn)行的情況,提出脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化方案。

1 運(yùn)行過程中主要問題及優(yōu)化方案

1.1 吸收塔腐蝕問題及優(yōu)化

寧海電廠一期工程吸收塔系統(tǒng)取消了一般脫硫工程中使用的氣 -氣加熱器 (GGH)系統(tǒng),雖減少了系統(tǒng)運(yùn)行以后的維護(hù)工作量,提高了系統(tǒng)的可靠性,但同時(shí)也因?yàn)闆]有 GGH,使脫硫后的煙氣溫度較低 (一般在 50℃左右),而且煙氣含水較重,對(duì)管道的腐蝕也相應(yīng)增加。寧海電廠4×600 MW機(jī)組吸收塔出入口煙道采用玻璃鱗片防腐,如今煙道的腐蝕問題比較嚴(yán)重,經(jīng)常出現(xiàn)后煙道泄漏現(xiàn)象 (如圖 1)。同樣,吸收塔壁面也經(jīng)常出現(xiàn)因腐蝕而泄露的問題,造成這種現(xiàn)象的主要原因就是內(nèi)壁起防腐作用的玻璃鱗片被破壞(如圖 2)。

此問題的優(yōu)化方案是：

(1)選用質(zhì)量好的防腐材料是關(guān)鍵。二十多年的應(yīng)用實(shí)踐表明,鱗片涂料襯里是濕法煙氣脫硫系統(tǒng) (FGD)設(shè)備防護(hù)最為經(jīng)濟(jì)有效和可靠的方法。高性能防腐蝕涂料按所采用的樹脂可分為環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂和聚脂樹脂、乙烯基酯樹脂、聚氨脂樹脂等品種。所采用的耐蝕鱗片有玻璃鱗片、不銹鋼鱗片、云母鱗片和石墨鱗片等。按涂料黏度可分為鱗片涂料、鱗片厚漿涂料和鱗片膠泥 3種。可以根據(jù)煙氣流動(dòng)情況進(jìn)行研究分析選擇合適的防腐材料。

(2)對(duì)煙道的改進(jìn)：在 FGD入口煙道上預(yù)設(shè)噴水。運(yùn)行表明,FGD吸收塔入口煙道上積灰嚴(yán)重,同時(shí)過多的飛灰對(duì) FGD系統(tǒng)有不利影響。預(yù)設(shè)噴水不僅可以保證 FGD系統(tǒng)的運(yùn)行,提高脫硫效率,而且可以提高副產(chǎn)品石膏的品位[2](對(duì)石膏回收工藝來說十分重要),同時(shí)在緊急狀態(tài)下,可保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和防腐不受高溫?zé)煔獾膿p壞。

1.2 漿液循環(huán)泵的問題及優(yōu)化

寧海電廠 4臺(tái)機(jī)組的脫硫吸收塔,均配有 3臺(tái)循環(huán)泵,且機(jī)組正常運(yùn)行時(shí) 3臺(tái)循環(huán)泵均投運(yùn),無備用設(shè)備,如果循環(huán)泵出現(xiàn)問題停運(yùn),就會(huì)影響到脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。此問題在通過對(duì)循環(huán)泵基礎(chǔ)、電機(jī)的初步改造,并加入脫硫添加劑,嘗試二運(yùn)一備,可效果不理想,大部分時(shí)間為 3臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行才能保證脫硫效率,并易造成循環(huán)泵出口管路堵塞。

優(yōu)化方案如下：(1)在機(jī)組調(diào)停時(shí)徹底清理管路堵塞問題;在保證吸收塔管路暢通的情況下,加強(qiáng)對(duì)脫硫添加劑的效果實(shí)驗(yàn),提高設(shè)備的節(jié)能指標(biāo)。(2)優(yōu)化漿液循環(huán)泵的運(yùn)行方式。漿液再循環(huán)泵是 SO2吸收系統(tǒng)最主要的耗電設(shè)備,增加循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)即提高液氣比,可以提高脫硫率,使?jié){液 pH值降低,石灰石利用率也隨之提高;反之,則必須提升漿液 pH值,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有諸多不利。在實(shí)踐中應(yīng)充分利用這些工藝參數(shù)之間的邏輯關(guān)系,根據(jù)入口煙氣 SO2的濃度對(duì)循環(huán)泵運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,在保持脫硫率穩(wěn)定的前提下,總結(jié)出循環(huán)泵最佳運(yùn)行方式,運(yùn)行人員按照最佳方式對(duì)循環(huán)泵的切換、組合投運(yùn)方式進(jìn)行控制,可以使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,而且節(jié)電效果顯著。另外可以通過在吸收塔內(nèi)增加托盤,提高液氣接觸面積的方式,投入 2臺(tái)循環(huán)泵就可達(dá)到 95%的脫硫率。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷或原煙氣 SO2濃度短期內(nèi)較高時(shí),運(yùn)行人員可充分運(yùn)用漿液 pH值對(duì)脫硫率的調(diào)控作用,即適當(dāng)提高漿液 pH值,無需增開第 3臺(tái)循環(huán)泵,也能達(dá)到考核的脫硫效率,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行。

1.3 地坑系統(tǒng)存在問題及優(yōu)化方案

在 FGD停運(yùn)時(shí)要進(jìn)行沖洗,沖洗水收集在各自的排水坑內(nèi),吸收塔區(qū)域、石膏脫水區(qū)共設(shè)置5個(gè)排水坑。

(1)脫硫系統(tǒng)各種泵的排污門及罐體的排污都要排入地溝,造成地溝經(jīng)常性的堵塞。優(yōu)化方案：在脫水區(qū)域的地溝處加裝噴嘴,使進(jìn)入地溝的石膏漿液自動(dòng)進(jìn)入地坑。地溝保持暢通,各種泵及罐體的排污能夠正常進(jìn)行,能夠提高檢修工作效率,保證了設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

(2)每臺(tái)機(jī)組均設(shè)置了一臺(tái)地坑泵,沒有備用泵,如果地坑泵需要長(zhǎng)時(shí)間檢修,地坑內(nèi)漿液外溢,造成環(huán)境污染。另外,地坑泵的出力不足,且排水管路太細(xì)窄,遇雨天,液位較難控制,雖然有潛水泵,但不是運(yùn)行長(zhǎng)久之計(jì)。優(yōu)化此問題的方案：一是更換地坑泵且出力至少要超過40m3/h,同時(shí)更換相應(yīng)直徑的管路;二是每臺(tái)機(jī)組增設(shè)一臺(tái)排水坑泵,做到一備一用。

(3)取消脫硫區(qū)域地坑自吸箱液位 W報(bào)警。該報(bào)警頻繁出現(xiàn),而實(shí)際報(bào)警的意義并不大,影響監(jiān)盤人員對(duì)其它報(bào)警的確認(rèn)及判斷。

(4)地坑泵由于自吸罐液位的變化經(jīng)常出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了泵的使用壽命。優(yōu)化方案是：更換控制邏輯,采用液位高低控制,延長(zhǎng)地坑泵使用壽命。

1.4 石膏脫水系統(tǒng)存在問題及優(yōu)化

石膏漿液緩沖箱泵經(jīng)常出現(xiàn)堵塞和管道、閥門、機(jī)械密封泄露現(xiàn)象,石膏旋流站和廢水旋流站旋流子經(jīng)常堵塞和泄漏,嚴(yán)重時(shí)使石膏漿液不能及時(shí)脫水,影響了 FGD的投用率。原因主要是該泵運(yùn)行工況較為惡劣,流體介質(zhì)石膏漿液濃度高、黏度大,漿液中存在的大量沙子,對(duì)泵體及管道的沖刷力大,磨損嚴(yán)重。針對(duì)此問題,特提出以下優(yōu)化方案。

現(xiàn)在的石膏脫水工藝流程,由 4臺(tái)吸收塔石膏排出泵,將 25%濃度的石膏漿液從吸收塔打入石膏漿液緩沖箱,再用石膏漿液緩沖箱泵輸送到安裝在石膏脫水車間頂部的石膏旋流站進(jìn)行一級(jí)脫水。漿液濃縮到濃度約 55%的底流漿液自流到真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行二級(jí)脫水,經(jīng)二級(jí)脫水后,石膏漿液被脫水到含 90%固形物和 10%水分。

以上脫水系統(tǒng)可以進(jìn)行如下優(yōu)化：將吸收塔內(nèi)生成的固體含量 25%的低濃度石膏漿液,經(jīng)石膏漿液排出泵直接打入位于真空脫水皮帶機(jī)上方的石膏旋流器,使石膏的水份脫至 55%。55%濃度的石膏漿液通過重力自流到真空皮帶機(jī)進(jìn)行二級(jí)脫水,石膏的含水量降至 10%以內(nèi),隨后進(jìn)入石膏倉(cāng)。優(yōu)化后石膏脫水工藝流程主要是去除了中間高濃度石膏漿液緩沖箱儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)。

去掉石膏漿液緩沖箱后需要進(jìn)行各方面的重新設(shè)計(jì),包括排出泵功率的計(jì)算、管材的選取、控制系統(tǒng)的修改等。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,此種運(yùn)行方式較大幅度地降低了生產(chǎn)運(yùn)行、維護(hù)成本,由于簡(jiǎn)化流程和減少設(shè)備而節(jié)約廠用電,避免因石膏漿液泵故障而啟用事故漿液運(yùn)行系統(tǒng),從而節(jié)約事故啟動(dòng)用電量,有一定的經(jīng)濟(jì)性。

1.5 共性問題

(1)管道磨損、堵塞、泄漏問題及優(yōu)化。管道長(zhǎng)期運(yùn)行在惡劣的流動(dòng)介質(zhì)中,受到?jīng)_刷和腐蝕,經(jīng)常出現(xiàn)泄漏、磨損、堵塞問題。對(duì)于襯膠管道,在一定程度上起到了防腐、防磨的效果,但是一旦襯膠破裂、脫落,襯膠會(huì)堵在管道內(nèi)阻止?jié){液的流動(dòng),造成管道堵塞,又給檢修帶來困難。針對(duì)此問題,從脫硫系統(tǒng)的實(shí)際介質(zhì)狀況出發(fā),經(jīng)過反復(fù)比較目前工業(yè)管材的優(yōu)劣,從防腐、防磨、防垢等多方面考慮,建議選用孔網(wǎng)鋼塑復(fù)合管。此品種管道不僅具有防腐、防磨、防垢的特性,主要是管道內(nèi)壁較光滑,內(nèi)磨擦阻力小于金屬管和金屬襯膠管,加上已有孔網(wǎng)鋼塑復(fù)合管在 FGD系統(tǒng)排污管道使用的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)綜合考慮和論證,確認(rèn)孔網(wǎng)鋼塑復(fù)合管也同樣適用于石膏漿液管道。

(2)機(jī)械密封泄漏問題及優(yōu)化。脫硫系統(tǒng)中各種泵的機(jī)封均存在不同程度的泄漏問題,尤其是吸收塔攪拌器的機(jī)封更是經(jīng)常性的泄漏,有的機(jī)封使用不到一個(gè)月就出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象,浪費(fèi)了大量的人力物力,嚴(yán)重時(shí)甚至造成脫硫效率降低。另外,石膏漿液緩沖箱泵機(jī)封、排出泵機(jī)封、廢水緩沖箱泵機(jī)封、地坑泵機(jī)封等均存在泄漏問題。究其原因,主要是機(jī)械密封的制造質(zhì)量及工藝存在問題,同時(shí),檢修人員的安裝水平也存在問題。對(duì)此,特提出優(yōu)化方案：a.選擇名牌產(chǎn)品,更換質(zhì)量好的機(jī)械密封。同時(shí),對(duì)檢修人員進(jìn)行檢修工藝的培訓(xùn),因?yàn)闄C(jī)械密封的安裝技術(shù)水平要求較高,需要進(jìn)行專門培訓(xùn)后方可進(jìn)行工作。目前,寧海電廠一期維護(hù)班組中能夠獨(dú)立進(jìn)行此項(xiàng)工作的員工數(shù)量有限。b.因?yàn)檫M(jìn)口機(jī)械密封的價(jià)格昂貴,國(guó)產(chǎn)設(shè)備又存在質(zhì)量問題,可以和研究院或者大專院校進(jìn)行合作交流,找出解決此問題的辦法。c.閥門內(nèi)漏問題及優(yōu)化。脫硫系統(tǒng)由于其大部分管路中傳輸?shù)亩际嵌嘟橘|(zhì)石灰石漿液和石膏漿液,對(duì)管路和系統(tǒng)內(nèi)的閥門腐蝕和沖刷作用較大,致使系統(tǒng)內(nèi)的閥門經(jīng)常發(fā)生內(nèi)漏現(xiàn)象。根據(jù)國(guó)內(nèi)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行狀況,主要系統(tǒng)如漿液循環(huán)系統(tǒng)、漿液供應(yīng)系統(tǒng)、漿液排放系統(tǒng)等閥門均應(yīng)采用進(jìn)口閥門或質(zhì)量相對(duì)較好的國(guó)產(chǎn)閥門。

2 工藝參數(shù)的合理調(diào)整

漿液 pH值、密度、液氣比、漿液停留時(shí)間等是脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵工藝控制參數(shù),不但影響脫硫性能,與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系也非常密切。通過脫硫調(diào)試和運(yùn)行實(shí)踐,總結(jié)出主要運(yùn)行參數(shù)與脫硫性能、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系見表 1。運(yùn)行人員可根據(jù)這一規(guī)律,綜合考慮脫硫性能和電耗、粉耗等經(jīng)濟(jì)性因素,適時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。

表 1 濕法脫硫的主要運(yùn)行參數(shù)與脫硫性能的關(guān)系表Tab.1 Relationshipbetween themain operating param eters of FGD and desulphurization perform ance

運(yùn)行實(shí)踐證明,液氣比、漿液 pH值和鈣硫比控制在一定的范圍內(nèi)時(shí)可以起到最佳效果。寧海電廠 600 MW機(jī)組額定負(fù)荷時(shí)入口煙氣 SO2的濃度約為 1 710 mg/m3,當(dāng)進(jìn)料石灰石粒徑為 40 mm、氣液比為 12.89、鈣硫比為 1.03時(shí),石灰石粉耗為 23.96 t/h,電耗為 19 195 kW/h,此時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,脫硫效率在 95%以上,而且節(jié)電效果顯著。

3 國(guó)產(chǎn)化研究

因系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)口率高達(dá) 80%,采購(gòu)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)缺陷等因素,嚴(yán)重制約著除灰脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行,同時(shí)高額的進(jìn)口配件費(fèi)用使生產(chǎn)成本劇增。為降低運(yùn)行成本,防止因進(jìn)口設(shè)備備件影響設(shè)備的正常運(yùn)行,要做好設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。從設(shè)備運(yùn)行和劣化分析入手,提出需國(guó)產(chǎn)化設(shè)備清單,編制相應(yīng)計(jì)劃,利用國(guó)內(nèi)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù),促進(jìn)脫硫設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率。

(1)石膏漿液循環(huán)泵國(guó)產(chǎn)化。利用 FGD停役的機(jī)會(huì),拆卸石膏漿液循環(huán)泵進(jìn)口短管,對(duì)其過流部件進(jìn)行檢查,拍照存檔并錄入劣化跟蹤。由于脫硫石膏漿液循環(huán)泵一直處于滿負(fù)荷運(yùn)行,加上石灰石粉品質(zhì)、進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞等因素,造成脫硫石膏漿液循環(huán)泵葉輪嚴(yán)重磨損和氣蝕,已影響到 FGD正常運(yùn)行和脫硫效率。根據(jù)石膏漿液循環(huán)泵的使用工況,積極尋求國(guó)內(nèi)專業(yè)制泵廠商,通過技術(shù)上的論證以及制造商的業(yè)績(jī),以最可靠的設(shè)備、最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量、最佳經(jīng)濟(jì)性為標(biāo)準(zhǔn),各項(xiàng)主要參數(shù)不得低于進(jìn)口設(shè)備為宗旨,進(jìn)行綜合評(píng)定。目前已完成漿液循環(huán)泵葉輪的國(guó)產(chǎn)化,運(yùn)行效果良好。

(2)機(jī)械密封的國(guó)產(chǎn)化。FGD系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備較多,動(dòng)靜部分的密封均采用機(jī)械密封,各種規(guī)格和型號(hào)有二十余種,使用的工況和介質(zhì)又有所不同,密封形式各異。針對(duì)上述特點(diǎn),精心選用,確定有關(guān)廠商的產(chǎn)品,主要應(yīng)用于石膏漿液循環(huán)泵、工藝水泵、吸收塔攪拌器、廢水旋流泵、廢水泵、石灰漿液循環(huán)泵、排出泵等。目前已完成對(duì)脫硫系統(tǒng)各漿液泵和吸收塔攪拌器的機(jī)械密封的國(guó)產(chǎn)化,但是效果不太理想,尤其是吸收塔攪拌器機(jī)械密封,更換不到一個(gè)月就出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。對(duì)此,應(yīng)當(dāng)通過綜合分析確定機(jī)械密封的選擇。

(3)其他部件的國(guó)產(chǎn)化。在日常維護(hù)中,也對(duì)其他設(shè)備出現(xiàn)的缺陷尋求國(guó)產(chǎn)化對(duì)策。石膏漩流站及廢水漩流站漩備件、吸收塔攪拌器槳葉、槳葉調(diào)節(jié)閥、除霧器和吸收塔噴嘴等設(shè)備均已完成了國(guó)產(chǎn)化。但是在國(guó)產(chǎn)化的過程中,需要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行選擇。

4 總 結(jié)

火電廠 SO2的控制勢(shì)在必行,FGD技術(shù)將大規(guī)模地得到應(yīng)用。然而 FGD系統(tǒng)的投資大,一定程度上制約了 FGD系統(tǒng)的應(yīng)用。加快對(duì)已有技術(shù)的消化吸收,實(shí)現(xiàn)脫硫技術(shù)和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化,并開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 FGD技術(shù)。同時(shí)可以通過本文提出的 FGD系統(tǒng)優(yōu)化的思想,進(jìn)行 FGD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化,將使 FGD系統(tǒng)投資運(yùn)行費(fèi)用大大減低,增強(qiáng)機(jī)組和 FGD系統(tǒng)本身的安全可靠性。

[1]舒惠芬.脫硫工程后評(píng)估的必要性及對(duì)后評(píng)估工作的建議 [J].中國(guó)電力,2005,38(11)：66-68.

Shu Huifen.Necessity of post-FGD engineering evaluation and suggestions for evaluating measures[J].Electric Power,2005,38(11)：66-68.

[2]周至祥.濕式石灰石—石膏法排煙脫硫裝置的問題和對(duì)策 [J].四川電力技術(shù),2001(1)：19-25.

Zhou Zhixiang. Major Prob lem and countermeasure on flu gas desulphurization equipmentwith wet limestone gypsum method.SICHUAN Electric Power Technology,2001(1)：19-25.

Research on Optim ization ofWet FGD System in Ninghai Power Plant

Qiu Zhenbo
(Ninghai Project Department,ShenHua GuoHua Beijing Power Plant,Beijing 100025,China)

The current problem s in the processes of the FGD system in Ninghai 4×600 MWpower plant are analyzed.The optim ization programs of the FGD system are proposed.Including the equipmentoptimization,operation optimization and localization of the system.With this optimization solutions,the FGD systems can be simplified.Investment and operating costs can be reduced greatly.The safety and reliability of the Units and FGD system also be enhanced.

flue gas desulphurization;optimization;optimum

X701.3

A

2009-12-04。

邱振波 (1979-),男,工程師,從事脫硫系統(tǒng)維護(hù)工作,E-mail：zb_qiu@163.com。