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機組煙氣脫硫超低排放工程探析

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發布時間:2019-10-10

北極星大氣網訊:摘要:隨著全球范圍內對于環保問題重視度的不斷提升,如何才能夠實現脫硫超低排放,成為當前需要重點研究的問題。本文針對機組煙氣脫硫超低排放工程進行改造,希望可以滿足脫硫超低排放的整體要求。

關鍵詞:機組;煙氣;脫硫;改造

河津發電分公司現有處理模式還無法滿足排放的要求,為了能夠達到實際的排放要求,可以滿足大氣環境質量的有效改善,能夠建立出對應的綠色環保電廠,公司進行了對應的審計與改造,希望通過改造來滿足其實際的要求。

1 脫硫改造工藝的主要設計原則

對2×350MW燃煤發電機組進行超低排放改造;改造后脫硫系統SO2排放濃度<35mg/Nm3;改造后脫硫系統采用單塔雙循環石灰石-石膏濕法脫硫工藝;取消增壓風機,引增合一;原吸收塔進行利舊改造;原噴淋層考慮利舊改造,更換原噴淋層支管,采用高效噴嘴;原除霧器進行拆除,新增高效除霧器;原石灰石供應和制備系統、石膏脫水系統、事故排放系統、工藝水及工業水系統、廢水處理系統、壓縮空氣系統利舊。

2 脫硫系統改造方案

結合本工程場地及技術特點,本次脫硫改造采用石灰石-石膏濕法單臺雙循環技術,主要特點:滿足較高含硫量煤或脫硫效率相對偏高的FGD系統要求;一般來說,一級的循環PH值主要控制在4.5~5.0,當PH值較低的時候就可以溶解石灰石,讓石膏結晶,這樣就會獲取更高品質的石膏;二級循環PH值主要在5.6~6.4之間,其本身能夠獲取較高的脫硫效率,實現液氣比的降低,進而將能耗控制;在進行一級循環預處理之后,煙氣中的HF、塵、HCL的含量,當循環漿液相對干凈的時候,就可滿足高脫硫的實際要求;每一個循環本身都是獨立加以控制的,這樣可以滿足快速的調整與優化處理,也能夠滿足負荷的變化以及含硫量的改變處理;無論是哪一級的循環漿池,都能夠滿足其儲存容積的減少;錐型收集碗能夠均布煙氣流場,提高第二個循環的脫硫效率和除霧器除霧效果。

2.1 煙氣系統

因為采用引增合一,本工程需要拆除原有增壓風機,增壓風機支吊架一并拆除,原煙道整個拆除(含支架),原主煙道上原煙道接口封堵,在主煙道頂部新開一個原煙道接口連接至吸收塔入口,原煙道膨脹節利舊,取消原煙氣擋板門,凈煙氣煙道根據相應布置做相應修改。改造后原煙氣系統阻力為200Pa(從主煙道接口至吸收塔入口),凈煙氣系統阻力150Pa(從吸收塔出口至主煙道接口,不含濕電系統阻力)。

2.2 SO2吸收系統

吸收塔由一級循環池和一級吸收區、二級吸收區、除霧器區組成。煙氣經過二級洗滌后排入煙囪。本次單臺雙循環將原吸收塔做為主塔進行加高改造,將原吸收塔第三層噴淋層和第四層噴淋層之間切割開,加高11.75米,在原第三層噴淋層上部加裝收集碗,收集碗收集的漿液自留進副塔通過漿液循環泵進行漿液二次循環,收集碗材料采用合金。收集碗上部新增一層噴淋層,利舊原吸收塔第四層噴淋層做為二級吸收區第二層噴淋層,原吸收塔支管和噴嘴部分更換。

新建一座直徑為7.5米、高31.5米的副塔,主塔與副塔間用直徑為兩米的管道連接,副塔新增2臺側進式攪拌器,氧化空氣采用管網布置,材質為2205,氧化空氣引接至原吸收塔氧化空氣管道,在每臺副塔與主塔之間,原煙道下部新增一個漿液循環泵房,放置兩臺漿液循環泵流量8800m3/h(一臺新增:功率800kw,揚程20.2m,一臺利舊原4號循環泵),兩臺漿液旋流泵,每個泵房增加一套檢修起吊設備,在每個副塔頂部安裝一臺旋流器。為滿足吸收塔出口液滴要求,每塔新增一層管式除霧器,原兩層屋脊式除霧器拆除,更換為高效屋脊式除霧器。吸收塔系統改造后,吸收塔本體阻力為2300Pa。

3 脫硫超低排放改造的具體方案實施

3.1 引風機改造部分

河津發電分公司引風機系統采用“離心式引風機+靜葉可調軸流式增壓風機”。離心式引風機由成都電力機械廠提供,型號為YC35756,配置電機功率為2800kW。增壓風機由成都電力機械廠提供,型號為ANT45e6,電機功率為3000kW。

改造原則:拆除現有引風機和增壓風機,引增合一;引增和一后,引風機和增壓風機電機功率不能夠滿足改造需求,需要對全廠引風機電機進行全部更換。

改造說明:本工程原引風機選型時,未按預留脫硝裝置+濕式電除塵器考慮。但在設置脫硝裝置+濕式電除塵器裝置后,煙氣系統阻力將增加,因此需對引風機出力進行核算。核算時,為保證風機安全穩定運行,要求風機運行工況點到失速曲線具有足夠大的距離。根據《電站鍋爐風機選型和使用導則》(DL/T468-2004)規定:軸流式風機需要保持相應的失速裕度,其可用失速安全系數表示為k,針對失速工況點的風量、風壓,在進行設計選型過程中,最好是考慮到k>1.3。公式 ,其中p、q為設計工況點的風壓和風量;pk、qk為失速工況點的風壓和風量。機組經超低排放改造后,系統總阻力增加約3050pa。陰風機電動機TB點功耗為3531.67kW,改造后的引風機電機負荷按照4200kW考慮,風機效率85%。

3.2 濕式電除塵器設計

國內火力發電廠的粉塵超低排放控制技術主要采用濕式電除塵器技術,濕式電除塵器又分為兩個主要技術流派,一種為板式臥式不銹鋼陽極電除塵器技術,另外一種為管式立式導電玻璃鋼陽極管電除塵器技術。

3.2.1 濕式電除塵技術路線的確定

目前國內超低排放粉塵控制技術主要分為兩大流派。

脫硫塔+高效除塵除霧器一體化工藝:其工作原理是氣體進入管束除塵裝置,經過旋流子分離器,氣體進行離心運動,大量細小液滴與顆粒在高速運動條件下碰撞機率大幅增加,易于凝聚、聚集成為大顆粒,大顆粒被筒壁的液膜吸收,從而實現從氣相的分離;高效除塵除霧裝置在達到超低排放要求的同時,具有運行阻力低,造價低,改造簡單,工期短,運行費用低等特點,但是由于其無動力,僅靠離心旋轉運動去除煙塵和石膏微塵,在低負荷時,煙氣流速減少,會使離心力降低,除塵效果變差,因此本工程不推薦采用。

濕式電除塵器:其工作原理為,在濕式靜電除塵器的陰極線和陽極線間增加直流高壓電。在受到強電場作用下,就會有雪崩式電離的出現,導致少量的陽離子和大量的負離子出現。在煙氣之中的塵粒子就能夠與這一部分離子出現相互的配裝,在面臨高壓靜電場庫侖力作用時就會直接被陽極收集,在受到水膜作用后依靠重力自流向下,最終與煙氣實現分離;對于極小部分的粒子,由于其黏性,所以也會粘附在陰極線上,通過關機后沖洗的方法將其清除。濕式電除塵器除能夠去除細微煙塵和石膏微塵外,還能夠除去SO、以及汞化合物,能夠保證機組在各種負荷下的煙塵排放濃度<5mg/Nm3,具有超前的、綜合性的環保功能。所以,本次改造推薦采用濕式電除塵器。

濕式電除塵技術又分為金屬板式臥式和玻璃鋼管式立式兩種技術流派,均可控制PM2.5、酸霧、氣溶膠、亞微米顆粒物、汞等的排放。在設備選型時,由于板式臥式濕式電除塵器占地面積較大,現場布置困難,所以本次改造方案采用玻璃鋼管式立式技術。濕煙氣從脫硫塔進入濕式電除器,然后從濕式除塵器底部流出,通過煙道進入煙囪。

3.3 設計原則

總體原則:采用先進、成熟、可靠的技術,造價要經濟、合理,運行穩定,便于運行維護。

主要原則:保證技術是先進的、可靠的,能滿足長期穩定運行需要;本系統考慮煙氣顆粒物的適當變化,結合最大負荷煙氣參數進行設計;材料選擇上保證適應實際運行條件的需要,考慮適當的腐蝕余量;設備提供合適數量的檢修口、取樣口、人孔門,盡量設置在平臺附近;設備和管路將充分考慮系統功能的實現和運行工作的方便。

機械部分設計原則:濕式電除塵裝置能適應鍋爐各負荷工況;對于整個系統和對應的裝置都應該滿足工況下的系統運行要求,并需正常的啟動其裝置與設備,在FGD控制室中實現正常監控和事故處理;針對電源故障,對于可能帶來無法挽回損失的,還需做好負荷電源的連接;當裝置處于停運階段,在不需過多或非常規準備與操作的前提下,滿足其實際的排水與沖洗處理;針對所使用的管道設備,如補償器、煙道等,在設計中就需考慮到在故障出現后會產生的機械應力及溫度熱應力;所有管道與設備,包含了煙道的設計,都需要對壓力、流量、溫度等進行合理分析,并了解事故出現之后的安全裕量;在實際設計環節,其材料也應考慮到運行的條件;針對FRP管道和塑料管,還需做好機械損傷的防范;在進行設備的沖洗與清掃中,需直接將廢水收集到FGD的排水坑中去,之后直接在吸收塔之中重復加以利用;針對所有設備、管道的布置,都需考慮到運作的方便性,能夠明確系統功能的實現。

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