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(diào)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(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,提出了解決措施并對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,在實(shí)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(yùn) 2臺(tái)循環(huán)泵時(shí),脫硫系統(tǒng)運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)有效。

煙氣脫硫;調(diào)試;優(yōu)化;除霧器

長(zhǎng)江三角洲地區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展區(qū)域,環(huán)保要求也相應(yīng)高于國(guó)內(nèi)普遍水平。繼火電機(jī)組煙氣脫硫之后,杭州市環(huán)保局對(duì)燃煤熱電鍋爐、工業(yè)爐窯也提出更高標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于能按期、按要求整改的項(xiàng)目給予專項(xiàng)資金補(bǔ)助[1]。在政策強(qiáng)制性和經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助時(shí)限性的雙重刺激下,熱電鍋爐紛紛安裝脫硫設(shè)施,但是為了努力爭(zhēng)取政府補(bǔ)助,脫硫工程普遍存在工期緊、任務(wù)重現(xiàn)象,部分項(xiàng)目在施工過(guò)程中就開(kāi)始單體調(diào)試、施工未完全結(jié)束就進(jìn)行分系統(tǒng)調(diào)試,增加了調(diào)試難度,并在調(diào)試中暴露出大量問(wèn)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(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,提出解決措施,為同類脫硫項(xiàng)目的調(diào)試提供參考。

1 工程概況

本期 4、5號(hào)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(shù),兩爐一塔工藝。逆流式空塔噴淋,無(wú) GGH,設(shè)旁路煙道及旁路擋板,不單獨(dú)設(shè)置增壓風(fēng)機(jī),煙氣動(dòng)力利用原有引風(fēng)機(jī)裕量;采用兩級(jí)石膏脫水系統(tǒng),設(shè)計(jì)負(fù)荷范圍為30%～110%。脫硫系統(tǒng)設(shè)置兩條控制回路:一是根據(jù)漿液密度控制旋流器的進(jìn)料;二是根據(jù)漿液 pH值控制石灰石漿液的進(jìn)塔漿液量。

2 脫硫系統(tǒng)調(diào)試分析

2.1 除霧器沖洗試驗(yàn)

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(jí))上部、下部及上層除霧器 (二級(jí))下部共設(shè)置 3層沖洗層。每個(gè)沖洗層對(duì)應(yīng)一組電動(dòng)閥 (2只),分別控制兩條噴淋母管;總管靠近入塔處設(shè)置就地壓力表。吸收塔啟動(dòng)注水從除霧器補(bǔ)水,進(jìn)行沖洗試驗(yàn),檢查每個(gè)沖洗水閥的沖洗流量,試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表 1。

表 1 除霧器沖洗試驗(yàn)結(jié)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(kāi)狀態(tài)下沖洗流量滿足沖洗瞬時(shí)水量要求。

2.2 石灰石漿液供給調(diào)試

石灰石漿液由石灰石漿液泵供給 (一用一備),通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制送入吸收塔的石灰石漿液量,調(diào)節(jié)閥開(kāi)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(diào)節(jié)閥開(kāi)度設(shè)置為 100%時(shí),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?yàn)榉祷刂茲{罐回流管路上的節(jié)流孔板尺寸過(guò)大,原孔徑為Φ25mm。石灰石漿液回制漿罐管路上手動(dòng)蝶閥設(shè)為常開(kāi),適當(dāng)關(guān)小開(kāi)度增大阻力后,進(jìn)料管路上最大漿液供給量達(dá)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(guò)大,考慮到漿液的磨蝕性,襯膠蝶閥不適合半開(kāi)狀態(tài),計(jì)算并微調(diào)后,在回流管道上換上孔徑為Φ15mm的節(jié)流孔板,并保持手動(dòng)蝶閥全開(kāi)狀態(tài),可滿足調(diào)節(jié)閥運(yùn)行壓力、流量要求。

2.3 氧化空氣系統(tǒng)調(diào)試

調(diào)試中發(fā)現(xiàn),當(dāng)漿液的液位超過(guò) 8.7m后,氧化風(fēng)機(jī)出口溫度會(huì)過(guò)高,達(dá)到將近 140℃,出口壓力過(guò)大,不利于氧化風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。

吸收塔設(shè)計(jì)正常液位為 8.93m,氧化空氣出口距塔底 1m,則到設(shè)計(jì)運(yùn)行液面高度 7.93m,以正常運(yùn)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(fēng)管上所有閥門,排空吸收塔漿液,發(fā)現(xiàn)氧化風(fēng)管出口無(wú)堵塞。分析原因?yàn)槲账何伙@示不準(zhǔn),實(shí)際液位高于顯示值。適當(dāng)降低吸收塔液面后,風(fēng)機(jī)出口溫度、壓力均降低,當(dāng)控制漿液液位顯示值為 7.3m時(shí),氧化風(fēng)機(jī)出口溫度、壓力均在正常范圍內(nèi)。

理論上降低液位會(huì)縮短石膏停留時(shí)間,導(dǎo)致石膏晶核長(zhǎng)不大,含水率過(guò)高。實(shí)際測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),調(diào)整液位后脫硫石膏品質(zhì)可以達(dá)到技術(shù)要求,未出現(xiàn)氧化不充分現(xiàn)象,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 2。

表 2 脫硫石膏品質(zhì)分析 %

2.4 煙氣系統(tǒng)調(diào)試

煙氣系統(tǒng)按兩爐一塔[2]布置,無(wú)增壓風(fēng)機(jī),利用原引風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力。考慮到脫硫系統(tǒng)投切操作不當(dāng)可能會(huì)影響鍋爐主機(jī),煙氣系統(tǒng)分別進(jìn)行了以下步驟調(diào)試:單爐通煙、停運(yùn);雙爐通煙、停運(yùn);1臺(tái)爐切換為 2臺(tái)爐通煙、2臺(tái)爐切換為 1臺(tái)爐通煙[3]。具體操作步驟為:4號(hào)爐通煙氣、切除;5號(hào)爐通煙氣、切除;單臺(tái)爐與兩臺(tái)爐通煙氣切換,切換后投FGD的煙氣組合如下:4號(hào)爐→4號(hào)爐、5號(hào)爐→5號(hào)爐→4號(hào)爐、5號(hào)爐 →4號(hào)爐 →4號(hào)、5號(hào)爐,有效地模擬了運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種情況。

4、5號(hào)爐煙氣進(jìn)口擋板、吸收塔出口擋板動(dòng)作對(duì)脫硫系統(tǒng)、主機(jī)影響不大,調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題是FGD系統(tǒng)的投入和退出 (即旁路擋板的操作)對(duì)爐膛負(fù)壓影響較大,最大時(shí)接近 500 Pa。根據(jù)鍋爐及脫硫系統(tǒng)情況,手動(dòng)慢關(guān)可以解決。引風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)整后爐膛負(fù)壓回復(fù)到正常波動(dòng)范圍;吸收塔正壓運(yùn)行,出口壓力大于 50 Pa,煙道連通使其他鍋爐負(fù)荷有微小變化。2臺(tái)爐同時(shí)通煙氣時(shí),煙氣流相對(duì)平穩(wěn),阻力相當(dāng),鍋爐負(fù)壓波動(dòng)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(duì)鍋爐主機(jī)影響不大,引風(fēng)機(jī)根據(jù)爐膛負(fù)壓信號(hào)自動(dòng)調(diào)整即可克服 FGD系統(tǒng)投切時(shí)煙氣壓力波動(dòng),保證脫硫系統(tǒng)與整套發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 脫水系統(tǒng)調(diào)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(jí):一級(jí)石膏旋流器,配置 A、B、C 3只旋流子;二級(jí)真空皮帶機(jī)。

旋流站的旋流子工作效果與旋流站入口壓力有直接關(guān)系,設(shè)計(jì)最佳工作壓力為 0.04～0.08MPa。漿液達(dá)到設(shè)計(jì)密度值時(shí),開(kāi)啟去旋流器的電動(dòng)閥,一路去旋流站,一路遠(yuǎn)程返塔 (靠近旋流器),返塔管路上安裝有常開(kāi)手動(dòng)蝶閥孔徑為Φ29mm節(jié)流孔板。調(diào)試發(fā)現(xiàn)旋流液入口壓力偏小,適當(dāng)關(guān)小返塔管路上的手動(dòng)蝶閥開(kāi)度后,旋流站入口壓力逐步恢復(fù)到正常工作范圍,說(shuō)明返塔管路上節(jié)流孔板孔徑過(guò)大、旋流站進(jìn)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(shí)全部返塔,發(fā)現(xiàn)石膏排出泵出口密度迅速上升,說(shuō)明變更的節(jié)流孔板孔徑過(guò)小,石膏漿液固形物在石膏排出泵出口堵塞。進(jìn)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(huì)在石膏漿液全部返塔時(shí)出現(xiàn)漿液堵塞問(wèn)題。

此外,進(jìn)行了開(kāi)啟不同的旋流子組合試驗(yàn),檢查旋流站入口壓力和旋流情況,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 3。

表 3 旋流器測(cè)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(dāng)開(kāi)啟 2只旋流子時(shí),工作壓力范圍最好;當(dāng)開(kāi)啟 3只旋流子時(shí),工作壓力太低。所以,按設(shè)計(jì)要求兩用一備投用旋流子。

3 運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

3.1 液位平衡

吸收塔運(yùn)行液位為 8.93m,設(shè)計(jì)工況下吸收塔水平衡的進(jìn)水量為:吸收塔補(bǔ)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(jì) 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(yīng)水為0.563 t/h,石膏漿液水 14.485 t/h,總計(jì) 31.25 t/h。正常運(yùn)行時(shí)要調(diào)整吸收塔進(jìn)、出水量平衡,維持吸收塔液位在穩(wěn)定范圍。

在調(diào)試過(guò)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(guān)閉狀態(tài)是否完好,是否存在泄漏現(xiàn)象;手動(dòng)切除除霧器、石灰石進(jìn)漿、旋流器溢流回流、濾液回流進(jìn)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(yīng)該下降,而實(shí)際運(yùn)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(zhì)流速為2.5m/s,進(jìn)水量均可達(dá) 4.4m3/h,遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求的進(jìn)水量 0.527m3/h。檢查發(fā)現(xiàn)攪拌器機(jī)械密封水進(jìn)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(jī)械密封要求,進(jìn)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(qiáng)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(shè)計(jì)工況條件下水平衡設(shè)定的。除霧器沖洗水是短時(shí)間歇式開(kāi)啟,各閥完成一次沖洗的程序相同,一個(gè)沖洗周期內(nèi)各層沖洗頻次按不同層的沖洗要求來(lái)設(shè)置。為了優(yōu)化除霧器沖洗程序,將沖洗程序時(shí)間間隔設(shè)置窗口置于在運(yùn)行操作界面內(nèi),運(yùn)行人員可以根據(jù)吸收塔液位的變化幅度,再結(jié)合吸收塔高低液位警報(bào)、除霧器差壓警報(bào)自行設(shè)置等控制除霧器較好地滿足沖洗和補(bǔ)水要求。除霧器沖洗水閥采用電動(dòng)閥,從閥得到開(kāi)啟指令到閥門全開(kāi)狀態(tài)時(shí)間間隔約為 20～25 s,控制系統(tǒng)在發(fā)出開(kāi)啟指令 30 s后會(huì)自動(dòng)發(fā)出關(guān)閉指令。一般情況下,同層閥門開(kāi)啟指令時(shí)間間隔設(shè)置在 60 s或以上,避免出現(xiàn) 1只閥尚未完全關(guān)閉,另 1只閥已經(jīng)啟動(dòng)的現(xiàn)象,造成沖洗壓力不夠。正常工況下,層與層之間的時(shí)間間隔設(shè)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(bǔ)水量偏差不大。

3.3 pH值優(yōu)化

pH值調(diào)整時(shí)應(yīng)兼顧脫硫效率、鈣硫比、石膏品質(zhì)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(shí)間內(nèi)急劇下降,系統(tǒng)自動(dòng)大量補(bǔ)漿,SO2大量生成,但來(lái)不及全部氧化為,導(dǎo)致 CaSO3過(guò)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(lái)越低。切除石灰石漿液調(diào)節(jié)閥自動(dòng),手動(dòng)設(shè)置開(kāi)度為 0,穩(wěn)定一段時(shí)間后再手動(dòng)調(diào)整開(kāi)度少量加入漿液,直到達(dá)到正常工況后,設(shè)定 pH值為 5.3、投自動(dòng),系統(tǒng)又恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果顯示,吸收塔內(nèi)漿液 pH值控制在 4.9～5.3時(shí),吸收塔漿液中 CaCO3含量較低,石膏品質(zhì)較好,脫硫效率較高。

3.4 密度優(yōu)化

吸收塔漿液密度的調(diào)整,除補(bǔ)充適量吸收劑外,還可以通過(guò)脫水系統(tǒng)的正常投運(yùn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),石灰石進(jìn)漿濃度控制在質(zhì)量分?jǐn)?shù) 20%,吸收塔漿液 pH值控制在 5.4左右,自動(dòng)控制石灰石進(jìn)漿量;漿液密度為 1090～1120 kg/m3,達(dá)到高值1120 kg/m3時(shí),進(jìn)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(gè) FGD系統(tǒng)能保持平衡運(yùn)行工況。

3.5 循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

循環(huán)泵是脫硫系統(tǒng)的主要耗電設(shè)備之一,其投運(yùn)臺(tái)數(shù)是系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的考察重點(diǎn)。調(diào)試過(guò)程中,吸收塔入口 SO2平均質(zhì)理濃度為 1820mg/m3,低于設(shè)計(jì)值 3145mg/m3,滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),pH值為 5.3,噴淋層數(shù)與脫硫效率、排放濃度的測(cè)試步驟為:按噴淋層由高到底依次啟動(dòng)循環(huán)泵,每次啟動(dòng)循環(huán)泵待運(yùn)行穩(wěn)定后測(cè)得 SO2排放濃度和脫除效率。結(jié)果發(fā)現(xiàn),循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)依次為 1、2、3臺(tái)時(shí),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(kāi)啟 2臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行時(shí),SO2脫除效率和排放濃度均滿足要求。一般情況下,電廠實(shí)際運(yùn)行中摻煤燃燒,通常為中硫煤,密切關(guān)注進(jìn)、出口 SO2濃度和脫硫效率,在 SO2排放濃度和脫硫效率雙達(dá)標(biāo)下,燃煤硫分較低時(shí) (入口 SO2質(zhì)量濃度低于 1800mg/m3)開(kāi)啟 2臺(tái)循環(huán)泵,燃煤硫分較高時(shí) (入口 SO2質(zhì)量濃度高于 1800mg/m3),開(kāi)啟 3臺(tái)循環(huán)泵,根據(jù)工況調(diào)整投運(yùn)臺(tái)數(shù),可以節(jié)約電耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

脫硫系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程能暴露其存在的問(wèn)題,導(dǎo)致問(wèn)題存在的因素來(lái)自多個(gè)方面:設(shè)計(jì)上考慮不周,安裝過(guò)程中協(xié)調(diào)不足,或是儀表、設(shè)備本身存在缺陷等,更多的問(wèn)題或者更隱蔽的問(wèn)題可能要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行后才能顯現(xiàn)出來(lái)。由于設(shè)計(jì)資料與實(shí)際運(yùn)行工況存在偏差,要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,也需要對(duì)主要控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。熱電鍋爐脫硫工程調(diào)試,不僅提高了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)也為同類機(jī)組脫硫工程的設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)行積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]杭州市人民政府辦公廳.關(guān)于印發(fā)杭州市加快燃煤鍋爐脫硫工作實(shí)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(diǎn)分析[J].電力設(shè)備,2006,7(6):44-47.

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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(shù)研究及工程設(shè)計(jì)。E-mail:zrong1985@gmail.com