2×130 t/h熱電鍋爐煙氣脫硫工程調試及優(yōu)化

周 榮,徐喬根,王天東

(浙江環(huán)茂自控科技有限公司,浙江杭州 310012)

2×130 t/h熱電鍋爐煙氣脫硫工程調試及優(yōu)化

周 榮,徐喬根,王天東

(浙江環(huán)茂自控科技有限公司,浙江杭州 310012)

分析了 2×130 t/h鍋爐配套石灰石—石膏脫硫系統(tǒng)調試過程中出現(xiàn)的問題,提出了解決措施并對運行參數(shù)進行了優(yōu)化。結果表明,在實際工況下,燃用中低硫煤,控制吸收塔液位為 7.3m,pH值為 5.4,投運 2臺循環(huán)泵時,脫硫系統(tǒng)運行最為經(jīng)濟有效。

煙氣脫硫;調試;優(yōu)化;除霧器

長江三角洲地區(qū)作為我國經(jīng)濟快速發(fā)展區(qū)域,環(huán)保要求也相應高于國內(nèi)普遍水平。繼火電機組煙氣脫硫之后,杭州市環(huán)保局對燃煤熱電鍋爐、工業(yè)爐窯也提出更高標準的限期整改要求,其中熱電鍋爐SO2排放濃度要求低于 200mg/m3,對于能按期、按要求整改的項目給予專項資金補助[1]。在政策強制性和經(jīng)濟補助時限性的雙重刺激下,熱電鍋爐紛紛安裝脫硫設施,但是為了努力爭取政府補助,脫硫工程普遍存在工期緊、任務重現(xiàn)象,部分項目在施工過程中就開始單體調試、施工未完全結束就進行分系統(tǒng)調試,增加了調試難度,并在調試中暴露出大量問題。本文分析了 2×130 t/h鍋爐配套石灰石—石膏脫硫系統(tǒng)調試過程中出現(xiàn)的問題,提出解決措施,為同類脫硫項目的調試提供參考。

1 工程概況

本期 4、5號爐 2×130 t/h燃煤熱電鍋爐脫硫工程采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術,兩爐一塔工藝。逆流式空塔噴淋,無 GGH,設旁路煙道及旁路擋板,不單獨設置增壓風機,煙氣動力利用原有引風機裕量;采用兩級石膏脫水系統(tǒng),設計負荷范圍為30%～110%。脫硫系統(tǒng)設置兩條控制回路:一是根據(jù)漿液密度控制旋流器的進料;二是根據(jù)漿液 pH值控制石灰石漿液的進塔漿液量。

2 脫硫系統(tǒng)調試分析

2.1 除霧器沖洗試驗

除霧器及沖洗系統(tǒng)為兩層垂直流 PP平板式除霧器,在下層除霧器 (一級)上部、下部及上層除霧器 (二級)下部共設置 3層沖洗層。每個沖洗層對應一組電動閥 (2只),分別控制兩條噴淋母管;總管靠近入塔處設置就地壓力表。吸收塔啟動注水從除霧器補水,進行沖洗試驗,檢查每個沖洗水閥的沖洗流量,試驗結果詳見表 1。

表 1 除霧器沖洗試驗結果

從表 1可以看出,吸收塔除霧器的沖洗水量和水泵出口壓力略顯不足。在除霧器沖洗水泵的出口回流管道上安裝Φ10mm的節(jié)流孔板,使水泵出口壓力增至 0.42MPa,單只閥全開狀態(tài)下沖洗流量滿足沖洗瞬時水量要求。

2.2 石灰石漿液供給調試

石灰石漿液由石灰石漿液泵供給 (一用一備),通過電動調節(jié)閥控制送入吸收塔的石灰石漿液量,調節(jié)閥開度與漿液 pH值聯(lián)鎖,多余的漿液返回制漿罐,返回管路上安裝有節(jié)流孔板。石灰石漿液泵額定流量為 16m3/h,燃用高硫煤、調節(jié)閥開度設置為 100%時,漿液流量最大為 10m3/h。石灰石漿液系統(tǒng)供漿液不足,分析原因為返回制漿罐回流管路上的節(jié)流孔板尺寸過大,原孔徑為Φ25mm。石灰石漿液回制漿罐管路上手動蝶閥設為常開,適當關小開度增大阻力后,進料管路上最大漿液供給量達到 12.5m3/h,滿足需求。由此可確定回流管道上節(jié)流孔板孔徑過大,考慮到漿液的磨蝕性,襯膠蝶閥不適合半開狀態(tài),計算并微調后,在回流管道上換上孔徑為Φ15mm的節(jié)流孔板,并保持手動蝶閥全開狀態(tài),可滿足調節(jié)閥運行壓力、流量要求。

2.3 氧化空氣系統(tǒng)調試

調試中發(fā)現(xiàn),當漿液的液位超過 8.7m后,氧化風機出口溫度會過高,達到將近 140℃,出口壓力過大,不利于氧化風機的正常運行。

吸收塔設計正常液位為 8.93m,氧化空氣出口距塔底 1m,則到設計運行液面高度 7.93m,以正常運行最大密度 (1120 kg/m3)換算,阻力 0.088MPa,加上氧化空氣沿程阻力,總阻力小于 0.09MPa,而顯示值為 0.15MPa。檢查氧化風管上所有閥門,排空吸收塔漿液,發(fā)現(xiàn)氧化風管出口無堵塞。分析原因為吸收塔液位顯示不準,實際液位高于顯示值。適當降低吸收塔液面后,風機出口溫度、壓力均降低,當控制漿液液位顯示值為 7.3m時,氧化風機出口溫度、壓力均在正常范圍內(nèi)。

理論上降低液位會縮短石膏停留時間,導致石膏晶核長不大,含水率過高。實際測試結果發(fā)現(xiàn),調整液位后脫硫石膏品質可以達到技術要求,未出現(xiàn)氧化不充分現(xiàn)象,測試結果見表 2。

表 2 脫硫石膏品質分析 %

2.4 煙氣系統(tǒng)調試

煙氣系統(tǒng)按兩爐一塔[2]布置,無增壓風機,利用原引風機提供動力?？紤]到脫硫系統(tǒng)投切操作不當可能會影響鍋爐主機,煙氣系統(tǒng)分別進行了以下步驟調試:單爐通煙、停運;雙爐通煙、停運;1臺爐切換為 2臺爐通煙、2臺爐切換為 1臺爐通煙[3]。具體操作步驟為:4號爐通煙氣、切除;5號爐通煙氣、切除;單臺爐與兩臺爐通煙氣切換,切換后投FGD的煙氣組合如下:4號爐→4號爐、5號爐→5號爐→4號爐、5號爐 →4號爐 →4號、5號爐,有效地模擬了運行中可能出現(xiàn)的各種情況。

4、5號爐煙氣進口擋板、吸收塔出口擋板動作對脫硫系統(tǒng)、主機影響不大,調試中出現(xiàn)的問題是FGD系統(tǒng)的投入和退出 (即旁路擋板的操作)對爐膛負壓影響較大,最大時接近 500 Pa。根據(jù)鍋爐及脫硫系統(tǒng)情況,手動慢關可以解決。引風機自動調整后爐膛負壓回復到正常波動范圍;吸收塔正壓運行,出口壓力大于 50 Pa,煙道連通使其他鍋爐負荷有微小變化。2臺爐同時通煙氣時,煙氣流相對平穩(wěn),阻力相當,鍋爐負壓波動范圍在 ±100 Pa以內(nèi)。在正確的啟、停方式下,FGD系統(tǒng)的投切對鍋爐主機影響不大,引風機根據(jù)爐膛負壓信號自動調整即可克服 FGD系統(tǒng)投切時煙氣壓力波動,保證脫硫系統(tǒng)與整套發(fā)電機組的穩(wěn)定運行。

2.5 脫水系統(tǒng)調試

石膏脫水系統(tǒng)主要是將吸收塔內(nèi)的石膏漿液排出,經(jīng)脫水濃縮后,成為可綜合利用的脫水石膏。石膏脫水系統(tǒng)包括兩級:一級石膏旋流器,配置 A、B、C 3只旋流子;二級真空皮帶機。

旋流站的旋流子工作效果與旋流站入口壓力有直接關系,設計最佳工作壓力為 0.04～0.08MPa。漿液達到設計密度值時,開啟去旋流器的電動閥,一路去旋流站,一路遠程返塔 (靠近旋流器),返塔管路上安裝有常開手動蝶閥孔徑為Φ29mm節(jié)流孔板。調試發(fā)現(xiàn)旋流液入口壓力偏小,適當關小返塔管路上的手動蝶閥開度后,旋流站入口壓力逐步恢復到正常工作范圍,說明返塔管路上節(jié)流孔板孔徑過大、旋流站進料不足。將返塔管路上節(jié)流孔板孔徑變更為Φ15mm,漿液密度低于排放低值時全部返塔,發(fā)現(xiàn)石膏排出泵出口密度迅速上升,說明變更的節(jié)流孔板孔徑過小,石膏漿液固形物在石膏排出泵出口堵塞。進一步核算后,更換孔徑Φ24mm節(jié)流孔板,既滿足旋流子的正常工作壓力,又不會在石膏漿液全部返塔時出現(xiàn)漿液堵塞問題。

此外,進行了開啟不同的旋流子組合試驗,檢查旋流站入口壓力和旋流情況,測試結果見表 3。

表 3 旋流器測試數(shù)據(jù) MPa

從表 3可以看出,A、B、C 3只旋流子的工作情況基本一致。當開啟 2只旋流子時,工作壓力范圍最好;當開啟 3只旋流子時,工作壓力太低。所以,按設計要求兩用一備投用旋流子。

3 運行參數(shù)的優(yōu)化

3.1 液位平衡

吸收塔運行液位為 8.93m,設計工況下吸收塔水平衡的進水量為:吸收塔補給水 7.539 t/h,除霧器沖洗水 4.615 t/h,石灰石漿液水 7.273 t/h,旋流器溢流返塔水為 9.588 t/h,濾液返塔水 1.709 t/h,氧化空氣增濕水 0.527 t/h,總計 31.25 t/h。吸收塔水平衡的出水量為:凈蒸發(fā)水 16.202 t/h,反應水為0.563 t/h,石膏漿液水 14.485 t/h,總計 31.25 t/h。正常運行時要調整吸收塔進、出水量平衡,維持吸收塔液位在穩(wěn)定范圍。

在調試過程中出現(xiàn)吸收塔液位不平衡,首先檢查所有反沖洗水閥門關閉狀態(tài)是否完好,是否存在泄漏現(xiàn)象;手動切除除霧器、石灰石進漿、旋流器溢流回流、濾液回流進塔,石膏排出漿液完全打循環(huán),考慮煙氣蒸發(fā)帶走水分,吸收塔液位應該下降,而實際運行情況液位仍然持續(xù)上升。氧化空氣噴淋加濕、攪拌器軸封總管管徑均為Φ25mm,介質流速為2.5m/s,進水量均可達 4.4m3/h,遠大于設計要求的進水量 0.527m3/h。檢查發(fā)現(xiàn)攪拌器機械密封水進塔,這是不符合要求的。在攪拌器軸封水處加裝截止閥后,可以很好地滿足機械密封要求,進水量可以控制在 2m3/h。在氧化空氣的加濕噴淋水管道上加裝Φ6mm的節(jié)流孔板,既增強了噴淋效果,又可以降溫,還減少了石灰石液漿水量。

3.2 除霧器沖洗周期

除霧器沖洗程序是按沖洗要求[4]及設計工況條件下水平衡設定的。除霧器沖洗水是短時間歇式開啟,各閥完成一次沖洗的程序相同,一個沖洗周期內(nèi)各層沖洗頻次按不同層的沖洗要求來設置。為了優(yōu)化除霧器沖洗程序,將沖洗程序時間間隔設置窗口置于在運行操作界面內(nèi),運行人員可以根據(jù)吸收塔液位的變化幅度,再結合吸收塔高低液位警報、除霧器差壓警報自行設置等控制除霧器較好地滿足沖洗和補水要求。除霧器沖洗水閥采用電動閥,從閥得到開啟指令到閥門全開狀態(tài)時間間隔約為 20～25 s,控制系統(tǒng)在發(fā)出開啟指令 30 s后會自動發(fā)出關閉指令。一般情況下,同層閥門開啟指令時間間隔設置在 60 s或以上,避免出現(xiàn) 1只閥尚未完全關閉,另 1只閥已經(jīng)啟動的現(xiàn)象,造成沖洗壓力不夠。正常工況下,層與層之間的時間間隔設為 1200 s,平均1 h內(nèi)有 6次閥門的啟、停,沖洗流量為 5m3/h,與水平衡中補水量偏差不大。

3.3 pH值優(yōu)化

pH值調整時應兼顧脫硫效率、鈣硫比、石膏品質三者的要求。由于燃用高硫煤,煙氣中 SO2濃度大幅上升,吸收塔漿液 pH值短時間內(nèi)急劇下降,系統(tǒng)自動大量補漿,SO2大量生成,但來不及全部氧化為,導致 CaSO3過飽和而沉積在石灰石顆粒表面,阻礙其溶解,使?jié){液 pH值越來越低。切除石灰石漿液調節(jié)閥自動,手動設置開度為 0,穩(wěn)定一段時間后再手動調整開度少量加入漿液,直到達到正常工況后,設定 pH值為 5.3、投自動,系統(tǒng)又恢復穩(wěn)定運行。試驗結果顯示,吸收塔內(nèi)漿液 pH值控制在 4.9～5.3時,吸收塔漿液中 CaCO3含量較低,石膏品質較好,脫硫效率較高。

3.4 密度優(yōu)化

吸收塔漿液密度的調整,除補充適量吸收劑外,還可以通過脫水系統(tǒng)的正常投運來實現(xiàn)。滿負荷運行時,石灰石進漿濃度控制在質量分數(shù) 20%,吸收塔漿液 pH值控制在 5.4左右,自動控制石灰石進漿量;漿液密度為 1090～1120 kg/m3,達到高值1120 kg/m3時,進入石膏脫水系統(tǒng)處理,降回到低值全部回流返塔,間歇出料,整個 FGD系統(tǒng)能保持平衡運行工況。

3.5 循環(huán)泵投運臺數(shù)經(jīng)濟性分析

循環(huán)泵是脫硫系統(tǒng)的主要耗電設備之一,其投運臺數(shù)是系統(tǒng)經(jīng)濟運行的考察重點。調試過程中,吸收塔入口 SO2平均質理濃度為 1820mg/m3,低于設計值 3145mg/m3,滿負荷運行時,pH值為 5.3,噴淋層數(shù)與脫硫效率、排放濃度的測試步驟為:按噴淋層由高到底依次啟動循環(huán)泵,每次啟動循環(huán)泵待運行穩(wěn)定后測得 SO2排放濃度和脫除效率。結果發(fā)現(xiàn),循環(huán)泵投運臺數(shù)依次為 1、2、3臺時,出口 SO2濃度分別為 203、125、61.6mg/m3,SO2脫除效率分別為 86.4%、93.6%、95.3%;開啟 2臺循環(huán)泵運行時,SO2脫除效率和排放濃度均滿足要求。一般情況下,電廠實際運行中摻煤燃燒,通常為中硫煤,密切關注進、出口 SO2濃度和脫硫效率,在 SO2排放濃度和脫硫效率雙達標下,燃煤硫分較低時 (入口 SO2質量濃度低于 1800mg/m3)開啟 2臺循環(huán)泵,燃煤硫分較高時 (入口 SO2質量濃度高于 1800mg/m3),開啟 3臺循環(huán)泵,根據(jù)工況調整投運臺數(shù),可以節(jié)約電耗、經(jīng)濟運行。

4 結語

脫硫系統(tǒng)調試過程能暴露其存在的問題,導致問題存在的因素來自多個方面:設計上考慮不周,安裝過程中協(xié)調不足,或是儀表、設備本身存在缺陷等,更多的問題或者更隱蔽的問題可能要經(jīng)過長期的運行后才能顯現(xiàn)出來。由于設計資料與實際運行工況存在偏差,要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,也需要對主要控制參數(shù)進行優(yōu)化調整。熱電鍋爐脫硫工程調試,不僅提高了系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行,同時也為同類機組脫硫工程的設計、調試及運行積累了經(jīng)驗。

[1]杭州市人民政府辦公廳.關于印發(fā)杭州市加快燃煤鍋爐脫硫工作實施方案的通知.http://www.hzepb.gov.cn/zwxx/wrkz/zywrw/200812/P020101202410941007100.doc,2008-12-10.

[2]姜天云,傅文玲.兩爐一塔式石灰石濕法脫硫煙氣系統(tǒng)的特點分析[J].電力設備,2006,7(6):44-47.

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

[4]張啟玖,張瑞明.石膏濕法脫硫吸收塔石膏漿液 pH及液位調節(jié)分析[J].華北電力技術,2005,34(10):25-27.

[5]周志祥,段建中,薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊 [M].北京:中國電力出版社,2006.

[6]李喜,路蘭卿,何常青,等.煙氣脫硫系統(tǒng)調試方法 [J].電力環(huán)境保護,2009,25(1):16-17.

Commissioning and optimization of flue gas desulfurization project in 2×130 t/h thermal boiler

The problem s appeared in the comm issioning p rocess of FGD system in 2×130 t/h thermalboilerwere analyzed and discussed.The countermeasures were put forward.The equipments were adjusted and the operating param eters were opt im ized.The actualworking status is at BMCR,and the coal contained little sulfur,the most econom ical and efficient operating param eters are were summarized as bel low:the slurry level in absorber is 7.3m,pH value is 5.4 and only 2 pumps were employed.

flue gas fesulfurization;comm issioning;opt im izat ion;m ist el im inator〗

X701.3

B

1674-8069(2011)05-035-04

2011-04-29;

2011-08-27

周榮 (1985-),女,湖北仙桃人,助理工程師,碩士,從事煙氣治理技術研究及工程設計。E-mail:zrong1985@gmail.com