余运节,杨宁

(1.浙江天洁环境科技股份有限公司,浙江诸暨 311825; 2.奥亿恩益环保工程(上海)有限公司,上海 200041)

半干法脱硫技术在 220MW机组脱硫改造中的应用

余运节1,杨宁2

(1.浙江天洁环境科技股份有限公司,浙江诸暨 311825; 2.奥亿恩益环保工程(上海)有限公司,上海 200041)

介绍了半干法脱硫技术在国电靖远电厂 220MW机组脱硫升级改造项目中的应用,分析了脱硫改造选型的依据和过程,探讨了半干法脱硫设备的结构、特点及优势,为同类脱硫改造提供了参考。

半干法脱硫;电除尘器;排放浓度

0 引言

国电靖远电厂2号炉 220MW机组配套脱硫装置原采用炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺,装置投运时间为 2002年 10月。由于尾部增湿系统反应烟道短,造成增湿水在反应过程中雾化不好,不能完全地反应,致使烟气沿水流方向粘灰,进而堵塞烟道,导致脱硫系统不能连续、稳定、安全地运行。电厂决定对2号炉 220MW机组脱硫装置进行升级改造,改造工程于 2009年 5月开始施工,整个脱硫系统于2010年 8月底通过 168 h试运行,至今已连续稳定运行 10个多月,脱硫、除尘效果显著。

本期 2号炉(1×220MW)脱硫系统升级改造工程采用技术成熟的烟气循环流化床法 (即半干法)脱硫工艺。半干法脱硫工艺具有脱硫效率高、设备简单且不需要防腐,投资省、用水量少等特点。改造后的运行数据表明,脱硫、除尘效果显著,出口 SO2排放浓度烟、尘浓度均达到国家环保要求。该项目的成功实施为现有机组脱硫改造提供了参考。

1 机组设备参数及燃煤成分

靖远电厂 2号炉改造前主要设备参数见表 1,煤质分析见表 2。2号炉设计煤质为王家山、魏家地混煤,校核煤质为本地、宁夏、内蒙矿混煤。2号炉与 1号炉合用一座钢筋混凝土单管烟囱,烟囱高度180m,出口内径为 3.17m。

表1 2号炉改造前主要设备参数

表2 2号炉改造前煤质成分分析

2 设计依据及设备选型

2.1 设计依据

根据招标要求,2号炉烟气脱硫系统升级改造工程拟采用烟气循环流化床脱硫工艺,用生石灰作为脱硫剂。原电除尘做为此脱硫工艺的预除尘器,脱硫后除尘器采用二室五电场高压静电除尘器。

表 3 2号炉脱硫系统改造工程主要设计参数

2.2 主要系统及设备选型

由于国电靖远电厂地处西部高原地区,气压低,工况烟气量大,而且改造场地狭小,炉后水泥砖混烟道不得拆除,只能合理利用现有空间进行场地布置。针对电厂这些实际情况,设计选型时主要从以下几个方面进行考虑:

(1)首先确定脱硫塔的选型。脱硫塔包括两个重要区域即烟气加速区 (文丘里段)和混合反应区,文丘里段是塔内循环灰流化的关键区域,本项目选择 7个文丘里管。根据设计参数,对脱硫塔内烟气工况进行计算机流场模拟,选定合适的文丘里管直径和循环灰返塔入口的位置。

(2)根据烟气量和物料平衡计算,选择合适的二级电除尘器。考虑到脱硫岛循环灰系统有大量的粉尘在脱硫塔内产生,将导致进入二级电除尘器的粉尘浓度高达 800～1000 g/m3。根据脱硫电除尘器配套使用经验,阳极板全部采用 480C型,而阴极线分别是前四个电场采用芒刺线,末电场采用不锈钢螺旋线。前四个电场的设计选型主要考虑大量粉尘的收集,末电场主要针对粉尘中氧化钙和氢氧化钙的粘性以及考虑微细粉尘的细度,故采用螺旋线以减少二次扬尘。同时,采用脱硫电除尘器专用控制器,可根据脱硫烟气的工况特性进行合理调整和设置,满足 50mg/m3的排放要求。

(3)脱硫塔及电除尘器选型经论证确定后,根据进、出口烟道和场地选择合适的位置,并考虑避开烟囱地基。对脱硫塔和除尘器进行高度和水平尺寸的合理配置设计。

(4)增压风机的选型。增压风机采用静叶可调轴流风机,流量按照BMCR工况增加 15%余量,压损按照脱硫岛系统总压降增加 20%余量。由于电厂场地限制,增压风机布置在除尘器末电场下部的地面位置。风机及主电机的检修起吊装置通过电除尘器主钢构实现承载。

(5)关键设备均采用进口产品。循环灰返塔采用德国 Claudius Peters公司的MCD500电动流量调节阀,确保灰量调节的准确,同时,保证流化床的床压稳定。供水喷入采用美国喷雾公司的高压回流喷枪,雾滴细度合理,雾化效果好,运行至今无湿壁现象,降温的同时更利于脱硫反应的进行。脱硫塔采用一支喷枪结构,方便检修和维护。

(6)所有设备的电机均选用高原电机,防护等级为 IP55,绝缘等级为B级。

(7)脱硫岛设置再回流循环烟道,调节挡板的执行器采用进口产品。保证锅炉在 40%～110%的负荷下能稳定运行。脱硫剂粉仓、脱硫灰仓分别按7 d、2 d储料设计,以确保物料的供应和输送。

(8)烟气在线监测系统通过数字上传系统直接上传至环保局,实现环保在线监测,环保部门可随时对脱硫、除尘情况进行监测。

3 关键技术

半干法脱硫关键技术主要是半干法脱硫塔的选型设计、二级电除尘器的选型设计、关键设备譬如循环灰流量控制阀及喷枪的选型设计等。

3.1 半干法脱硫塔

此次我们与奥地利能源环境公司 (AE&E)合作,使用 AE&E半干法脱硫技术,此技术具有大(250MW)小(50MW)机组、高脱硫效率 (98%)、特寒地区应用本工艺的多种实际经验。单塔处理能力大,脱硫塔内部配置 7个文丘里管的大塔,适合处理大烟气量,减少单个文丘里管及其自由射流的高度。可增大有效反应空间,促进烟气与固体颗粒物的混合;而且脱硫塔内没有任何运动部件和支撑内件,内部磨损轻微,没有堆积死角,使用寿命长、检修方便。脱硫效率高、设备简单且不需要防腐、投资省、用水量少、无污水等特点,比较适合国情。

3.2 二级脱硫电除尘器

针对半干法脱硫粉尘浓度高、粘性大的特点,在常规电除尘器基础上自主开发了半干法脱硫专用电除尘器,采用高效合理的混合极配形式,及前级电场采用BS型新型管状芒刺线 +480C型极板;末级电场采用螺旋线 +480C型极板。并采用独特设计的进口气流分布板及出口集尘均流板。为了防止二次扬尘造成的粉尘超标,在设计时将末电场收集的粉尘通过稀相输送至灰渣系统,同时预留到脱硫塔的接口,而不直接参与流化风系统。在设计循环灰斗时,充分考虑流化风机的合理选型配置,尽量减少粉尘飞扬,同时避免烟气的短路。

3.3 关键设备的选择

半干法脱硫系统除了脱硫塔外主要就是供水系统和循环灰系统,而供水系统最主要的就是喷枪的选择。由于机组烟气量大,喷雾效果的好坏直接影响脱硫的降温和脱硫效率,针对此情况工程中采用了全进口的高压回流喷枪,其优点是雾滴相对于双流体喷枪较大,更适合塔内脱硫反应的发生。同时塔壁上设置了预留孔,可根据锅炉运行情况调整喷枪的位置,避免湿壁现象发生。

循环灰系统主要是循环灰流量调节阀的选择,阀如果选择不好返料会出现时多时少现象,造成床压不稳定,如果系统适应性不好则很容易造成塌床,甚至引起整个脱硫系统的跳停,未经脱硫的烟气不得不走旁路。设计时在考虑流化斜槽流化效果的同时,选择从德国 CP公司进口的电动调节阀,其特点是采用机械硬密封而不是软密封,不会因高温造成密封泄露和磨损,调节性能好,且具有阀位开度反馈和故障反馈。此阀在实际应用中容易控制,可调节性好,床压控制稳定。

4 实际应用

2010年 10月 16日,甘肃省环境保护厅组织甘肃省环境监察局、白银市环境保护局、白银市平川区环境保护局等单位对国电靖远电厂 2号炉脱硫改造工程进行了环保验收,验收监测结果:烟尘、SO2的最大排放浓度分别为 46.3mg/m3和 153mg/m3,脱硫效率在 91.7%～95.0%之间,平均脱硫效率达到93.7%,各项指标均优于设计值。

5 结语

半干法脱硫工艺在国电靖远发电有限公司220MW机组脱硫升级改造上成功应用,已连续稳定运行 10个多月,脱硫、除尘效果显著。实现了环保部门对排放指标的在线监测,真正做到了长期、稳定运行。半干法脱硫效率高、设备简单且不需要防腐,投资省、用水量少、无污水、石灰用量较其他干法或半干法少,比较适合我国国情。实际应用表明,循环流化床半干法脱硫不但适合小机组的改造,同样适合大型机组的脱硫改造,特别是适合场地狭小及工期要求非常严格的机组改造。

[1]陈招妹,张永,李文勇,等.循环半干法烟气脱硫装置脱硫效率的回归分析[J].电力环境保护,2009,25(2):23-25.

[2]吴忠标.大气污染控制技术[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3]陈秋,杨杰,张志强.半干法脱硫技术的应用与分析[J].电力环境保护,2008,24(2):9-10.

Application of semi-dry desulfurization process on 220MW units reformation project

Application of the sem i-dry desulfurizat ion technology on 220MW units in J ingyuan Power Plant desulfurizat ion upgrade projectwas described.The desulfurization process of transformation and selection basis were analyzed.The structure,characteristics and advantages of sem i-dry desulfurization equipment were introduced.It provided reference for s im ilar desulfurization reformat ion p rojects.〗

sem i-dry desulfurization;ESP;em ission concentration〗

X701.3

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1674-8069(2011)05-023-03

2011-07-20;

2011-09-05

余运节 (1972-),男,安徽望江县人,工程师,长期从事脱硫、除尘技术研究及工程管理工作。E-mail:tianjieep@126. com