西柏坡電廠煙氣脫硫裝置的運行診斷及優(yōu)化

趙景文，吳有奇，胡鴻基

（1.河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊 050000；2.北京朗凈天環(huán)境工程咨詢有限公司，北京 100054）

西柏坡電廠煙氣脫硫裝置的運行診斷及優(yōu)化

趙景文1，吳有奇2，胡鴻基2

（1.河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊 050000；2.北京朗凈天環(huán)境工程咨詢有限公司，北京 100054）

以西柏坡電廠一期2×300MW煙氣脫硫工程為例，對吸收塔運行狀況進(jìn)行運行監(jiān)測及化學(xué)分析，在不進(jìn)行大規(guī)模改造的前提下，通過CFD技術(shù)模擬不同工況下的吸收塔煙氣流場，通過增加導(dǎo)流板優(yōu)化吸收塔煙氣流場的分布，達(dá)到了提高脫硫效率的目的，對已建成的吸收塔進(jìn)行后期優(yōu)化改造，有良好的借鑒作用。

火電廠;脫硫;優(yōu)化改造

前言

河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司一期1、2號機組裝機容量均為300MW，分別于1993年12月和1994年11月投產(chǎn)，后期配套建設(shè)的脫硫裝置于2007年5月投入運行，采用的是魯奇-比曉夫石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝，設(shè)計脫硫效率為95%。

由于項目不設(shè)GGH，原來的煙囪需要防腐，所以采用了濕煙囪技術(shù)設(shè)計，運行了一段時間后，煙囪防腐完成，凈煙氣改為經(jīng)煙囪排放而關(guān)閉吸收塔頂濕煙囪。這種情況在國內(nèi)尚屬首次。

本文簡要介紹了該項目優(yōu)化前的運行狀況，分析了造成脫硫效率低的原因，并且設(shè)計了改善煙氣流場分布從而提高脫硫效率的優(yōu)化方案，經(jīng)運行調(diào)整，取得了良好的優(yōu)化效果。

1 脫硫系統(tǒng)概述

吸收塔（噴淋塔）規(guī)格：12m（直徑）×42.3m（高度）×1357m3（漿池容積）；4層噴淋×4700m3/h（單層）。主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 主要設(shè)計參數(shù)

2 脫硫系統(tǒng)的運行監(jiān)督及診斷

一期脫硫裝置自2007年運行以來已有3年，由于煤質(zhì)硫分的變化較大，煙氣脫硫后經(jīng)常不能滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此需要對一期脫硫系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

2.1 脫硫系統(tǒng)的運行監(jiān)督

西柏坡電廠2號機組的運行過程趨勢見表2，石灰石漿液化驗結(jié)果見表3。分析表中的數(shù)據(jù)得知，脫硫系統(tǒng)在運行過程中存在很多問題，給運行調(diào)整增加了許多困難：1）鍋爐負(fù)荷變化很大，導(dǎo)致煙氣量變化很大；2）煤質(zhì)差別較大，導(dǎo)致入口SO2濃度波動很大；3）pH值難以控制，加大進(jìn)漿量，pH值變化不明顯；4）漿液中的CaCO3含量偏高；5）石灰石品質(zhì)不穩(wěn)定。

表2 西柏坡2號吸收塔優(yōu)化前運行數(shù)據(jù)

表3 石灰石漿液化驗結(jié)果

2.2 脫硫系統(tǒng)的故障診斷

通過采用CFD模擬技術(shù)、按照西柏坡電廠脫硫系統(tǒng)原設(shè)計參數(shù)模擬西柏坡電廠吸收塔的煙氣流場，圖1～圖4為2號吸收塔煙氣優(yōu)化對比圖；圖中左側(cè)為優(yōu)化前圖。

由圖1～圖4模擬的優(yōu)化前煙氣流場可以看出，吸收塔的煙氣在原煙氣的入口就存在流動不均勻的特性，煙氣入口對面塔壁向上氣流的流速明顯過高。

由此可知，西柏坡電廠吸收塔煙氣流場分布有很多問題：煙氣流動不均勻、部分煙氣流速過大、煙氣和霧化漿液接觸時間不足、反應(yīng)不充分等。此外，由于煙氣流速過大，使得吸收區(qū)煙氣的分布更難均勻、氣液接觸傳質(zhì)效果更差，氣流紊亂導(dǎo)致煙氣逃逸，也是不可忽視的原因。

圖1 原煙氣進(jìn)口剖面優(yōu)化對比

圖2 原煙氣進(jìn)口截面優(yōu)化對比

圖3 原煙氣出口剖面優(yōu)化對比

圖4 吸收塔25.9m截面處優(yōu)化對比

3 脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

目前，改善塔內(nèi)氣流分布的技術(shù)有很多，如合金托盤、文丘里棒、液體再分配環(huán)ALDR、旋匯耦合器等技術(shù)，這些技術(shù)雖然對煙氣都有很好的整流效果，但皆是改變塔內(nèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，存在一定風(fēng)險性。

在吸收塔內(nèi)不改變?nèi)魏纹渌Y(jié)構(gòu)和噴淋形式，優(yōu)化塔內(nèi)煙氣流場時，要根據(jù)不同工況、不同優(yōu)化方案的流場分析，找出切實可行的辦法。

在原煙氣入口煙道設(shè)計和流場相對應(yīng)的導(dǎo)流板，同時在吸收塔塔內(nèi)噴淋區(qū)域塔壁上增加導(dǎo)流環(huán)，以均勻吸收塔內(nèi)煙氣分布，從而提高運行的效率和塔內(nèi)設(shè)備的保護(hù)，如除霧器。具體方案如下：1）在煙氣入口煙道彎管處安裝半徑為2.1m的導(dǎo)流板；2）在吸收塔25.9m處原煙氣進(jìn)口處正對面、半圓里增加寬500mm的環(huán)形擋板。

3.2 優(yōu)化后效果

由圖1～圖4可以看出，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，吸收塔的煙氣流動均勻性明顯提高。由圖2原煙氣進(jìn)口截面優(yōu)化對比圖可以看出，原煙氣進(jìn)口氣流明顯均勻很多，煙道上側(cè)高速氣流區(qū)域消失。由圖1原煙氣進(jìn)口剖面優(yōu)化對比圖可知，優(yōu)化前煙氣入口對面塔壁向上的高速氣流消失，煙氣整體在吸收塔中心靠攏，并且氣速均勻。圖3、圖4顯示的情況同上，煙氣整體的流動均勻性大幅提高。

pH值是石灰石濕法FGD的重要運行參數(shù)，通過運行調(diào)整優(yōu)化，漿液pH值范圍在5～6之間，且石灰石漿液流量運行穩(wěn)定，Ca/S比維持在1.03左右，提高了石灰石的利用率，節(jié)約了運行成本。故此次優(yōu)化改造效果明顯。

此外，吸收塔優(yōu)化后煙氣中SO2的含量及鍋爐負(fù)荷的適應(yīng)范圍有所提高，脫硫效率和出口SO2濃度也保持穩(wěn)定（見表4），達(dá)到了預(yù)期的效果。

4 結(jié)論

針對新的更加嚴(yán)格的國家排放標(biāo)準(zhǔn)，西柏坡電廠一期2×300MW機組脫硫系統(tǒng)，在沒有對吸收塔系統(tǒng)進(jìn)行很大改造的前提下，通過對煙氣流場進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到了提高脫硫效率的目的。

表4 西柏坡2號吸收塔優(yōu)化后運行數(shù)據(jù)

該項目的成功實施表明，通過對老系統(tǒng)的優(yōu)化改造，如：噴淋層的新型噴嘴的布置，改變噴淋層的煙氣分布、優(yōu)化運行，合理控制CaCO3的耗量等等，也可以提高脫硫效率、達(dá)到節(jié)能減排的目的。

曾庭華，楊華，廖永進(jìn)，等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.（145～158）.

Operation Diagnoses and Optimization of Flue Gas Desulfurization Equipment in Xibaipo Power Plant

ZHAO Jing-wen1, WU You-qi2, HU Hong-ji2
(1. Xibaipo Power Generation Co. Ltd, Shijiazhuang 050000;2. Beijing Langend Environmental Engineering Serbice Co. Ltd, Beijing 100054, China)

Taking FDG plant of 2x300MW in Xibapo power plant as an example, the paper makes operation monitoring and chemical analysis on the absorption tower operation. The flue gas flow field of absorption tower is simulated through the CFD technology. In order to increase the desulphurization efficiency, the transformation at later period should be carried out in the absorption tower.

power plant; FGD; optimization and transformation

X701.3

A

1006-5377（2011）04-0046-03