燃煤火力發(fā)電廠除灰脫硫設(shè)備優(yōu)化措施研究

劉生璐

（甘肅電投常樂發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅酒泉 735000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人民生活水平的提高對(duì)能源的需求日益增加，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)能源的消耗隨之增長(zhǎng)，而能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是煤炭占比大，且在目前及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，煤炭燃燒發(fā)電仍然是主要的電能供應(yīng)方式。煤炭的燃燒帶來大氣污染，尤其是煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染性氣體，已經(jīng)造成大范圍的霧霾污染，給生態(tài)環(huán)境和百姓的生活帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。火力發(fā)電廠的除灰系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)是關(guān)鍵且重要的環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著火電廠煙塵排放和二氧化硫排放是否達(dá)標(biāo)的重任，而煙氣脫硫能非常有效的以低成本控制二氧化硫污染物的排放。

近年來，國(guó)家對(duì)于火力發(fā)電廠污染物排放的控制越來越嚴(yán)格，同時(shí)煤炭?jī)r(jià)格不斷攀升，這些外部環(huán)境因素對(duì)火電廠的除灰、脫硫設(shè)備的改造和運(yùn)行系統(tǒng)的優(yōu)化提出更嚴(yán)格、更高的要求?，F(xiàn)有的除灰脫硫技術(shù)由于基礎(chǔ)建設(shè)投資成本高、運(yùn)行費(fèi)用貴，加上除灰脫硫系統(tǒng)繁雜，若能將除灰脫硫加以優(yōu)化改造，可以降低經(jīng)濟(jì)成本，改善生態(tài)環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 除灰脫硫設(shè)備優(yōu)化方案

某火力發(fā)電廠自2017 年9 月2 臺(tái)百萬機(jī)組建設(shè)以來，除灰脫硫系統(tǒng)按照行業(yè)內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)要求建設(shè)，已投入商業(yè)運(yùn)行，設(shè)備整體運(yùn)行穩(wěn)定、狀況良好。該系統(tǒng)除塵效率高達(dá)99.92%，脫硫效率≥99.2%，煙塵和二氧化硫的脫硫塔出口處的污染物排放濃度分別低于5 mg/m3和25 mg/m3，完全達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的超凈排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 除塵設(shè)備優(yōu)化

通過對(duì)原有的除塵系統(tǒng)的研究分析發(fā)現(xiàn)，原電除塵系統(tǒng)入口的煙氣溫度較高，高的時(shí)候達(dá)到145 ℃，低的時(shí)候也在135 ℃以上，而高溫不利于除塵效率的提高。為了降低除塵系統(tǒng)的煙氣溫度，在空氣預(yù)熱器出口以及電除塵器進(jìn)口之間的煙道中安裝了低溫、低壓省煤器系統(tǒng)，降低電除塵入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)附近（90 ℃），使煙氣中大部分SO3冷凝形成酸霧，粘附在粉塵表面并被堿性物質(zhì)中和，粉塵特性得到很大改善，比電阻大大降低；工程在建設(shè)初期既定方案為：每臺(tái)爐配置2 臺(tái)電除塵器，該電除塵器為干式臥式三室五電場(chǎng)，電除塵陽極板采用480 大C 形結(jié)構(gòu)，陰極系統(tǒng)由陰極框架、陰極線、陰極砧、陰極懸掛設(shè)施及防擺裝置構(gòu)成。陰極采用剛性小框架，第一電場(chǎng)配置管狀芒刺線，第二、第三、第四電場(chǎng)配置鋸齒線，第五電場(chǎng)配置魚骨針。根據(jù)灰份的特點(diǎn)，合理選擇相適應(yīng)的極板、極線的形式和極配形式，合理的極配形式能提高驅(qū)進(jìn)速度，減緩反電暈的產(chǎn)生，提高清灰效果，電除塵本體漏風(fēng)率≤1%；從而大幅提高除塵效率，從原來的95.16%提高到99.92%。

1.2 輸灰系統(tǒng)優(yōu)化

針對(duì)大部分電廠除塵系統(tǒng)在運(yùn)行期間頻繁發(fā)生輸灰不暢通的現(xiàn)象，甚至發(fā)生管道堵塞故障，為了使輸灰系統(tǒng)正常高效工作，工程采用2 種優(yōu)化方案：①在輸灰倉泵中間安裝泵間雙套管；②在輸灰系統(tǒng)中增加助吹管、補(bǔ)氣管，在助吹的氣源管道上增加氣動(dòng)總閥，該方案可以根據(jù)機(jī)組的具體負(fù)荷情況，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間將適量的煙灰投入到助吹閥的助推系統(tǒng)中。這樣可有效降低輸灰管道堵塞進(jìn)而增加機(jī)組負(fù)荷的不良反應(yīng)，還可提高灰氣比，減少輸灰系統(tǒng)中的損耗。

1.3 灰斗系統(tǒng)優(yōu)化

受脫硫系統(tǒng)的限制，除塵設(shè)備經(jīng)常發(fā)生煙氣溫度遠(yuǎn)低于露點(diǎn)溫度95.18 ℃的現(xiàn)象，此時(shí)容易造成煙斗積灰或塔橋，甚至造成電廠短路跳閘等故障。對(duì)電廠運(yùn)行故障分析原因后，為了避免煙氣短路，灰斗內(nèi)裝有阻流板，它的下部盡量遠(yuǎn)離排灰口?；叶沸北谂c水平面的夾角不小于60°。相鄰壁交角的內(nèi)側(cè)，作成圓弧形，圓角半徑為200 mm，以保證灰塵自由流動(dòng)。

1.4 脫硫設(shè)備優(yōu)化

工程的脫硫系統(tǒng)采用的是噴淋式吸收塔，煙氣在塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)降溫、SO2吸收、煙氣洗滌及除霧等功能；借鑒國(guó)內(nèi)1000 MW 及660 MW 機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在煙氣入口處安裝2 層托盤，以達(dá)到煙氣更加均勻分布的目的，這種設(shè)置可以通過增加煙氣的擾動(dòng)，從而提高煙氣與漿液接觸的時(shí)間和面積，提高脫硫效果，并增加循環(huán)泵噴頭數(shù)量，新建的脫硫裝置布置在煙囪兩側(cè)，減少了中間煙道的流程，能有效降低煙氣阻力，托盤增加煙氣擾動(dòng)提高脫硫效果，噴淋塔內(nèi)噴頭數(shù)量的增加提高了SO2的吸收去除。吸收塔托盤層、噴淋層布置以及脫硫流程如圖1 所示。

圖1 吸收塔托盤層和噴淋層布置

2 系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化

2.1 系統(tǒng)pH 值優(yōu)化

借鑒其他電廠濕法脫硫系統(tǒng)，冷凝水的pH 值基本上小于5.0，且水量較大，酸性凈煙氣冷凝水對(duì)煙道的腐蝕比較嚴(yán)重。因此系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)，為了防止吸收塔內(nèi)部結(jié)垢沉淀及酸蝕，要合理控制脫硫漿液的pH 值在5.0～5.6：pH 值低于5.0 容易加重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)腐蝕，pH 值高于5.6 又容易致使系統(tǒng)內(nèi)部沉淀結(jié)垢。

2.2 系統(tǒng)漿液密度優(yōu)化

脫硫系統(tǒng)優(yōu)化過程中，對(duì)脫硫吸收塔的漿液密度進(jìn)行調(diào)控，盡量降低其數(shù)值，并進(jìn)行了為期一個(gè)月的監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)漿液密度的變化會(huì)影響脫硫效率，漿液密度和脫硫效率關(guān)系見表1。

表1 漿液密度和脫硫效率關(guān)系

由表1 可知，脫硫吸收塔內(nèi)漿液密度在1050～1265 kg/m3波動(dòng)，從漿液密度的平均值和脫硫效率之間的關(guān)系可見，隨著脫硫吸收塔內(nèi)漿液密度的控制和降低，脫硫效率得到有效提高。

3 改造結(jié)果及分析

3.1 檢測(cè)結(jié)果

該火力發(fā)電廠投入運(yùn)行以后，經(jīng)過除塵和脫硫系統(tǒng)的裝備改進(jìn)和系統(tǒng)優(yōu)化后，經(jīng)過3 個(gè)月的試運(yùn)行后，除塵和脫硫系統(tǒng)保持較好的穩(wěn)定度，運(yùn)行效果良好。經(jīng)多次檢測(cè)，其中污染物SO2和粉塵顆粒物的檢測(cè)結(jié)果見表2。

3.2 改造結(jié)果

表2 數(shù)據(jù)顯示：①該火力發(fā)電廠的除塵、脫硫設(shè)備經(jīng)改造后其除塵、脫硫效果顯著，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定；②改造優(yōu)化的設(shè)備的除塵率達(dá)到99.55%，粉塵顆粒的排放值也達(dá)到了天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組粉塵顆粒的排放標(biāo)準(zhǔn)；③經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)后建設(shè)的系統(tǒng)脫硫效果顯著提高，去除率達(dá)到99.2%，SO2污染物的排放值也達(dá)到了燃煤火電機(jī)組二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 除塵、脫硫檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié)束語

該百萬機(jī)組火力發(fā)電廠經(jīng)過除灰、脫硫系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化施工建設(shè)，主要包括：除塵設(shè)備改進(jìn)、輸灰系統(tǒng)優(yōu)化、灰斗裝置改進(jìn)及脫硫系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)；并經(jīng)過系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，主要包括：pH 值的控制和漿液密度的調(diào)控，除灰、脫硫運(yùn)行以來一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，運(yùn)行效果良好，除塵效果達(dá)到99.92%，脫硫效果達(dá)到99.2%，且煙塵和二氧化硫的排放濃度分別小于5 mg/m3和25 mg/m3，均達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，可為老舊設(shè)備的改良提供參考。