第一篇:2×300MW機(jī)組石灰石-石膏煙氣脫硫吸收塔設(shè)計(jì)
2008年 8月
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電
力
環(huán) 境 保
護(hù)
第 24卷
第 4期
2×300 機(jī)組石灰石一石膏煙氣脫硫吸收塔設(shè)計(jì) MW
Design of limestone—gypsum FGD absorber for 2×300 MW units in the thermal power plant
(揚(yáng)州大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州
薛 琴,王子 波,雒 維 國(guó)
225009)
摘要 :選 用石灰石 一石膏工藝對(duì)山西某電廠 2×300Mw 機(jī)組進(jìn) 行煙 氣脫硫,對(duì)其核 心設(shè)備吸 收塔 的本體進(jìn) 行設(shè)計(jì) 計(jì)算,并對(duì)其 中的設(shè)備進(jìn)行 了選型。
關(guān)鍵詞 :煙 氣脫硫 ;吸 收塔 ;循環(huán) 系統(tǒng) ;設(shè)計(jì)
Abstract:A brief introduction of the desin and selction for FG D system,which is wet limestone—gypsum FG D
process for a power plnt in Shanxiprovince were put forward.The process design about the key equipment
and the iternalciculation system were dicussed.The equipment type selction were aloanalyzed.
Key WOrds:FG D;absorber;circultin system;design
中圖分類(lèi)號(hào):XTO1.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1009—4032{2008)04—024—03
0 引言
1 噴淋吸收塔的工作原理
吸收塔是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備¨,漿液的
噴淋吸收塔多采用逆流方式布置,煙氣從噴
制備以及 SO 的去除都在這個(gè)設(shè)備中進(jìn)行,因此,塔 型設(shè)計(jì)以及其設(shè)備的選型直接影響到脫硫效果的好
壞。目前,吸收塔常用的塔型主要有噴淋吸收塔、填
過(guò)循環(huán)泵送至塔中布置于不同高度的噴淋層噴嘴,從噴嘴噴出的漿液霧化形成分散小液滴向下運(yùn)動(dòng),淋區(qū)下部進(jìn)入吸收塔,并 向上運(yùn)動(dòng)。石灰石漿液通
料塔、托盤(pán)塔、液柱塔、噴射式鼓泡塔等
。由于噴 淋吸收塔具有內(nèi)部構(gòu)件少,塔 內(nèi)不易結(jié)垢和堵塞,壓
與煙氣逆流接觸,氣 液充分接觸并對(duì)煙氣中的 SO:
進(jìn)行洗滌。塔內(nèi)一般設(shè) 3~6個(gè)噴淋層,每個(gè)噴淋層
力損失也較小等優(yōu)點(diǎn),在全世界濕法煙氣脫硫系統(tǒng)
裝有多個(gè)霧化噴嘴,交叉布置。在塔底一般布置氧
中 占有突 出的地 位,已經(jīng)成 為 應(yīng) 用 最廣 泛 的 吸 收塔
型 之一。
化池,用專門(mén)的氧化風(fēng)機(jī)往里面鼓空氣,而除霧器則
布置在吸收塔頂部煙氣出口之前的位置。
山西 某 電廠 2×300MW 機(jī) 組 煙 氣脫 硫 系統(tǒng) 采
用 了噴淋 式 吸收 塔,選 用 一般 300MW 以 上機(jī) 組 大 多采用的石灰石一石 膏濕法煙氣脫硫工藝,該工藝
2
吸收塔的主要設(shè)計(jì)參數(shù)
該吸收塔采用底部漿池和塔體為一體的結(jié)構(gòu),技術(shù)成熟,應(yīng)用廣泛,運(yùn)行穩(wěn)定 可靠,對(duì)煤種適應(yīng)性 其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表 1所示。
強(qiáng),其脫硫效率可以達(dá)到95%。
表 1
吸收塔主要設(shè)計(jì)參數(shù)
數(shù)項(xiàng)
目
數(shù)
值
項(xiàng) 目
值
煙氣量(濕態(tài))/m /h
1 763462
脫硫漿 液含 固量/%
20
入 Il標(biāo)況煙氣量(干)/m ?h 入 口煙氣溫度/℃
1420000
石膏含水率/%
≤10
入口煙氣壓力/Pa 脫硫效率/%
一3000
入 IlSO2(干)/kg?h
96
出口煙氣量/m ?h 出口煙氣壓力/Pa
3966 0
出口煙氣溫度/℃
氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)氣溫度(標(biāo) 況)/℃ 氧硫 比
亞硫酸鈣氧化停留時(shí)間/min
鈣硫摩爾比[5_
1 515 589
4
≥80
20
1.2
≥95
5.85—6.15
漿液 pH值…
1.02
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3.1.3
嘖 嘴選 型
3 吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選型
吸 收塔 噴淋 層 的 噴嘴 一般 分為 切 向、軸 向和旋
3.1 吸收塔 本體設(shè) 計(jì)
轉(zhuǎn) 3種型式,本設(shè) 計(jì) 中采用軸 向式噴嘴,主要原 因是 在 同等壓 力條 件下,這 種噴嘴 噴 出的液 滴粒 度較小,3.1.1
吸 收塔直徑
吸收塔的直徑(D)可由吸收塔出口實(shí)際煙氣
而且 性價(jià) 比較 高。
體 積流量 和 煙 氣流 速 確 定,煙氣 流 速通 常 為 3.0~ 3.1.4
除霧 器 區(qū)的 高度 及選型 4.5 m/s,工程實(shí) 踐 表 明,3.6~4.2 m/s是 性 價(jià) 比較
除霧器用來(lái)分離煙氣所攜帶的液滴,在吸收塔
高的流速區(qū)域,因此,本工程 的設(shè)計(jì)煙氣流速為
中,由上下兩極 除霧 器(水平或菱形)及沖水系統(tǒng)
3.8 m/s。吸收塔直徑可根據(jù)下列公式計(jì)算 :
(包 括管 道、閥門(mén)和噴嘴 等)構(gòu) 成。濕法 煙氣 脫 硫 系 統(tǒng)一般采用折流板和旋流板除霧器,為了適應(yīng)塔內(nèi)
Q=A× =丌(÷D 較 高的煙氣流速,達(dá)到較高的除霧效率,本設(shè)計(jì)選用
式中 p為煙氣體積流量,m /h;
為煙氣流速,m/s; 折 流板 除霧 器 中的屋 頂 式 除霧 器,最 后一 層 噴 淋層
到 除霧器 的距 離 為 1.3m,除霧 器 的高 度 為 2.8m,A為煙氣過(guò) 流斷 面面積,m。
由上式計(jì)算得 D =12.81 m,本工程設(shè)計(jì)吸收塔 除 霧 器 到 吸 收塔 煙 道 出 口的距 離 為 0.6m,則 除霧
直 徑 12.8 m。
區(qū)的總高度 為 7.5m。
3.1.2
吸收 區(qū)的 高度
3.2
再循環(huán) 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)
工程設(shè)計(jì)中,吸收 區(qū)的高度一般指煙氣進(jìn) 口水平中心線到噴淋層中心線的距離。根據(jù)吸收塔高度
由于該項(xiàng) 目的煙 氣 含硫 量較 低,循 環(huán)泵 可采 用
單元 制,即每個(gè)噴 淋層 配 1臺(tái) 與噴 淋層 管 道 系統(tǒng) 相
參考表(表 2),吸收區(qū)的高度一般為 5~15m,煙氣 接觸 反應(yīng)時(shí) 間一般 為 2~5 S X
連接的吸收塔再循環(huán)泵。保證吸收塔內(nèi)200%以上
。在 山西某電廠 2 的吸收漿液覆蓋率。
300MW 機(jī)組 脫硫工 程 中為 了保證較 高 的脫 硫效 率,吸收 塔 內(nèi)噴 淋層設(shè) 計(jì) 為 4層,每 臺(tái)循 環(huán) 泵對(duì) 應(yīng)
層 噴淋層 ;運(yùn)行 的再 循 環(huán) 泵數(shù) 量 根據(jù) 吸 收漿 液 流
設(shè)計(jì)接 觸反應(yīng) 時(shí)間 為 2.4 S,則 吸收 區(qū)高度 h =2.4 S
量的要求確定,以達(dá)到每臺(tái)鍋爐負(fù)荷的吸收效率。4
X 3.80 m/s=9.12 m,本 工程設(shè) 計(jì)值取 層噴淋布置能夠滿足整套裝置對(duì)脫硫率的要求。
9.1 m。
循 環(huán)漿液 量為要 脫除 SO,的量與單 位循環(huán)漿 液
吸收區(qū)一 般設(shè)置 3~6個(gè) 噴淋層,每個(gè)噴 淋層 都
吸收 SO,能力 的 比值。根據(jù) 2 X 300MW 機(jī) 組鍋 爐 原
裝有 多個(gè) 霧 化噴嘴,噴淋 覆蓋 率 達(dá) 200% ~300%
始數(shù) 據(jù) 可 知 :本 項(xiàng) 目煙 氣 量 為(濕)1 420000 m /(噴淋覆 蓋率 指 噴 淋 層 覆 蓋 的重 疊 度,由噴 淋 覆 蓋
h;
高度、噴淋 角來(lái) 確 定。,噴淋 覆 蓋 高 度 典 型 值取 為
要脫 除的 SO,量 為 3966 kg/h;單 位體積循 環(huán)漿 液吸
本過(guò)高,本設(shè)計(jì)中設(shè)置 4個(gè)噴淋層。噴淋層 間距一
般為 1.2~2m,為了便于檢修和維修,層間距設(shè)為
1.9m。入口煙道到第一層噴淋層的距離一般為 2 1 m)。由于要求的脫硫效率較高,但又不能使成
收 sO,的能力約為 0.15 g/L,可 以計(jì)算得 出循環(huán)漿
液量為 26440 m /h(脫 硫 吸收 塔循 環(huán)漿 液 量通 常 為
4000~12 000 m /h)…,本項(xiàng) 目采用 4臺(tái)漿 液循
環(huán)
泵,每 臺(tái)泵 的流 量為 7000 m /h。
3.5 m,本方 案 為 3.4 m,符 合 要 求。據(jù) 表 2分 析,通過(guò)循 環(huán)漿 液量 與 吸收塔 出 口標(biāo) 準(zhǔn) 煙 氣量(濕
最 后一層 噴淋層 到除霧器 的距離 設(shè)計(jì) 為 1.3 m。
態(tài)、1
515 589 m /h)的 比值 計(jì) 算 得 出 液 氣 比為
表 2
吸收塔吸收區(qū)高度參考表
17.44L/m。噴淋 塔 的液 氣 比是 決 定脫 硫效 率 的一 個(gè)重要因素…,也是濕法石灰石一石膏煙氣脫硫工
目 范
圍
吸收塔人口寬度與直徑之比/% 60~9O
人口煙道到第一層噴淋層的距離/I 2—3.5
噴淋層間距/In
1.2—2
最頂端噴淋層到除霧器的距離/I 1.2—2
除霧器高度/In
2~3
除霧器到吸收塔出口的距離/In O.5—1
吸收塔出口寬度與直徑之比/%
60~1OO 項(xiàng)
藝 的一個(gè) 重要參 數(shù),它決 定 了脫 硫 系統(tǒng) 的石 灰 石耗
量 ”。一般情 況下,液氣 比范 圍為 15~25 L/m,本 工 程設(shè)計(jì) 液氣 比為 17.44L/m。
3.3
吸收 塔 漿池 的設(shè)計(jì)
3.3.1
漿池容積及 高度
吸收塔漿池容量由液氣比和漿液氧化停留時(shí)間
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確定
,而 漿液 氧化停 留時(shí) 間 由石膏 生 長(zhǎng)停 留時(shí) 間
和石灰石溶解停留時(shí)間確定。
4
結(jié)語(yǔ)
力
漿池的容積等于循環(huán)漿液量與氧化停 留時(shí)間的
3600Pa,額定功率 1 800kW。
乘積,其值約為 1 770m。由漿池的容積及吸收塔
26
直徑(12.8 m)計(jì)算得漿池高度為 13.7 m,由此可得
吸收塔的總高度為 30.3 m。
3.3.2
氧 化風(fēng)機(jī) 的設(shè) 計(jì)及 選型
亞硫酸鈣和亞硫酸氫鹽 的氧化分為兩個(gè)部分,是吸收塔 內(nèi)煙氣 中氧氣進(jìn)入漿液液滴 的 自然氧
化,二是空 氣通過(guò) 曝氣管 網(wǎng)進(jìn)入漿 液池 的強(qiáng)制 氧
化。
理論氧化空氣量約為 3470.2m /h,此值即為
亞硫酸鈣完全轉(zhuǎn)化為石膏所需要 的氧氣量。
本項(xiàng) 目同時(shí)考慮了一定的空氣 富裕量(即氧硫
比),計(jì)算得實(shí)際氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)氣量為 4470m /h。采
用 2臺(tái)型號(hào) 為 GN35H 一3的 離心 式氧 化 風(fēng)機(jī),流 量 為 4736m /h(干),壓頭為 101.01 kPa,一用一備。
3.3.3
氧化吸 收 池?cái)?拌機(jī) 的選 型
在吸收塔底部漿液池設(shè)有 2臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌機(jī),用來(lái)使石灰石 固體顆粒在漿液 中保持均 勻懸 浮狀
態(tài),保證漿液對(duì) SO,的吸收和反應(yīng)能力。攪拌器的
攪拌直徑為 10.0m,轉(zhuǎn)速 130 r/min,功率 3 kW。攪
拌器的轉(zhuǎn)速不能太高,否則不利于石膏晶體成長(zhǎng),且
會(huì)造成葉輪磨損。
3.3.4
石灰石 漿 泵的選 型
根據(jù)要去除的 SO,量和漿液密度,可估算 出石
灰石漿 液(20%)的用 量 為 24.8 m /h。則 設(shè)計(jì) 采 用 的石灰 石漿泵 為 2臺(tái)雙 相流泵,流量 100m /h,揚(yáng) 程
80m,功率 55 kW,一用一備。
3.4
脫硫增壓 風(fēng)機(jī) 的選 型
增 壓風(fēng)機(jī) 是用 于克 服 FGD裝置 的煙 氣 阻力,將 原煙氣順利引入脫硫系統(tǒng),并穩(wěn)定鍋爐引風(fēng)機(jī) 出 口
速低。在安裝了煙氣脫硫系統(tǒng)的情況下,鍋爐的送、引風(fēng)機(jī)將無(wú)法克服 FGD的煙氣阻力,所以必須設(shè)置
增壓風(fēng)機(jī)。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中一般采用軸流風(fēng)機(jī)
或者離心風(fēng)機(jī)¨。壓力的重要設(shè)備。其運(yùn)行特點(diǎn)是低壓頭、大流量、轉(zhuǎn)
根據(jù)本工程的實(shí)際煙氣流量(1 420000 m /h),以及 吸 收 塔、GGH、煙 道 的 總 壓 力 損 失(分 別 為
1 500、1000、500Pa,總計(jì) 3000Pa)可選用軸流式靜
葉可 調(diào)風(fēng) 機(jī),其流 量 為 1 562000m /h,額 定 壓(1)由山西某 電廠 2 X 300MW 機(jī) 組脫硫 工 程 的
煙氣參數(shù)計(jì)算得設(shè)計(jì)脫硫吸收塔直徑為 12.8 m,吸
收塔總高度為 30.3m,采用 4層噴淋層和 4臺(tái)循環(huán)
漿 液泵 體系,即可 充分保 證其 脫硫效 率。
(2)在吸收塔 的設(shè)計(jì)過(guò)程中,要對(duì)設(shè)計(jì)場(chǎng)地 的 大小以及業(yè)主其他 的合理要求進(jìn)行綜合分析,從而
塔要求。. 參考文獻(xiàn): 調(diào)整設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),以滿足脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的吸收
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收稿 日期 :2008一o4—15:修回 日期 :2008—06—12
作者簡(jiǎn)介 :薛 琴(1983.),女,江蘇 泰州人,碩士,從事煙氣脫硫、水處理 的研究。E—mail:showking605@163.cor
第二篇:石灰石石膏濕法脫硫工藝流程
石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)
1、石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)特點(diǎn):
1).高速氣流設(shè)計(jì)增強(qiáng)了物質(zhì)傳遞能力,降低了系統(tǒng)的成本,標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)煙氣流速達(dá)到4.0 m/s。2).技術(shù)成熟可靠,多于 55,000 MWe 的濕法脫硫安裝業(yè)績(jī)。
3).最優(yōu)的塔體尺寸,系統(tǒng)采用最優(yōu)尺寸,平衡了 SO2 去除與壓降的關(guān)系,使得資金投入和運(yùn)行成本最低。
4).吸收塔液體再分配裝置,有效避免煙氣爬壁現(xiàn)象的產(chǎn)生,提高經(jīng)濟(jì)性,降低能耗。從而達(dá)到:
脫硫效率高達(dá)95%以上,有利于地區(qū)和電廠實(shí)行總量控制; 技術(shù)成熟,設(shè)備運(yùn)行可靠性高(系統(tǒng)可利用率達(dá)98%以上); 單塔處理煙氣量大,SO2脫除量大; 適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫;
對(duì)鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)(30%—100%BMCR); 設(shè)備布置緊湊減少了場(chǎng)地需求; 處理后的煙氣含塵量大大減少; 吸收劑(石灰石)資源豐富,價(jià)廉易得;
脫硫副產(chǎn)物(石膏)便于綜合利用,經(jīng)濟(jì)效益顯著;
2、系統(tǒng)基本工藝流程
石灰石(石灰)/石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有:煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。其基本工藝流程如下:
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后,通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)、GGH(可選)降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過(guò)噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中,以便脫除SO2、SO3、HCL和HF,與此同時(shí)在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏(CaSO42H2O),并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過(guò)漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中,通過(guò)噴嘴進(jìn)行霧化,可使氣體和液體得以充分接觸。每個(gè)泵通常與其各自的噴淋層相連接,即通常采用單元制。
在吸收塔中,石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏,這部分石膏漿液通過(guò)石膏漿液泵排出,進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器(作為一級(jí)脫水設(shè)備)、漿液分配器和真空皮帶脫水機(jī)。經(jīng)過(guò)凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級(jí)除霧器除霧,在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時(shí)按特定程序不時(shí)地用工藝水對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。進(jìn)行除霧器沖洗有兩個(gè)目的,一是防止除霧器堵塞,二是沖洗水同時(shí)作為補(bǔ)充水,穩(wěn)定吸收塔液位。
在吸收塔出口,煙氣一般被冷卻到46—55℃左右,且為水蒸氣所飽和。通過(guò)GGH將煙氣加熱到80℃以上,以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。最后,潔凈的煙氣通過(guò)煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。石灰石(石灰)/石膏濕法脫硫工藝流程圖
3、脫硫過(guò)程主反應(yīng)
1)SO2 + H2O → H2SO3 吸收
2)CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3)CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化
4)CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3?1/2H2O 結(jié)晶 5)CaSO4 + 2H2O → CaSO4 ?2H2O 結(jié)晶 6)CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH 控制
同時(shí)煙氣中的HCL、HF與CaCO3的反應(yīng),生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過(guò)注入石灰石漿液進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,一般pH值在5.5—6.2之間。
4、主要工藝系統(tǒng)設(shè)備及功能 1)煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風(fēng)機(jī)和氣—?dú)饧訜崞鳎℅GH)等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道,煙氣溫度較低,煙氣含濕量較大,容易對(duì)煙道產(chǎn)生腐蝕,需進(jìn)行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進(jìn)入和退出運(yùn)行的重要設(shè)備,分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進(jìn)出口,它是由雙層煙氣擋板組成,當(dāng)關(guān)閉主煙道時(shí),雙層煙氣擋板之間連接密封空氣,以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進(jìn)出口。當(dāng)FGD系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),旁路煙道關(guān)閉,這時(shí)煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開(kāi)機(jī)構(gòu),保證在FGD系統(tǒng)故障時(shí)迅速打開(kāi)旁路煙道,以確保鍋爐的正常運(yùn)行。經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來(lái)一般在46—55℃左右,含有飽和水汽、殘余的SO2、SO3、HCl、HF、NOX,其攜帶的SO42-、SO32-鹽等會(huì)結(jié)露,如不經(jīng)過(guò)處理直接排放,易形成酸霧,且將影響煙氣的抬升高度和擴(kuò)散。為此濕法FGD系統(tǒng)通常配有一套氣—?dú)鈸Q熱器(GGH)煙氣再熱裝置。氣—?dú)鈸Q熱器是蓄熱加熱工藝的一種,即常說(shuō)的GGH。它用未脫硫的熱煙氣(一般130~150℃)去加熱已脫硫的煙氣,一般加熱到80℃左右,然后排放,以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁,并可提高煙氣抬升高度。煙氣再熱器是濕法脫硫工藝的一項(xiàng)重要設(shè)備,由于熱端煙氣含硫最高、溫度高,而冷端煙氣溫度低、含水率大,故氣—?dú)鈸Q熱器的煙氣進(jìn)出口均需用耐腐蝕材料,如搪玻璃、柯登鋼等,傳熱區(qū)一般用搪瓷鋼。
另外,從電除塵器出來(lái)的煙氣溫度高達(dá)130~150℃,因此進(jìn)入FGD前要經(jīng)過(guò)GGH降溫器降溫,避免煙氣溫度過(guò)高,損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。2)吸收系統(tǒng)
吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔,它是FGD設(shè)備的核心裝置,系統(tǒng)在塔中完成。
第三篇:2×600MW機(jī)組煙氣脫硫工程吸收塔與煙囪施工交叉作業(yè)安全措施
華電長(zhǎng)沙電廠一期2×600MW機(jī)組煙氣脫硫工程的吸收塔基礎(chǔ)安全防護(hù)方案吸收塔與煙囪施工交叉作業(yè)安全措施
1.工程特點(diǎn)
1.1華電長(zhǎng)沙電廠一期2×600MW機(jī)組煙氣脫硫工程的吸收塔基礎(chǔ)位于煙囪北邊30m以內(nèi),直徑16.2M,高3700 MM。其中心坐標(biāo)1#吸收塔基礎(chǔ)為A= 2218.4B= 1925.56,2#吸收塔基礎(chǔ)為A= 2218.4B=1886.64。
1.2本工程施工時(shí)與煙囪施工交叉作業(yè),吸收塔基礎(chǔ)施工區(qū)域在煙囪施工危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi),為確保安全,吸收塔施工時(shí)采取作業(yè)區(qū)內(nèi)搭設(shè)鋼管架防護(hù)棚措施,同時(shí)煙囪施工單位相應(yīng)采取防止物體下落措施。
2.主要措施
2.1防護(hù)棚搭設(shè)
吸收塔作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)搭設(shè)雙層防護(hù)棚及防護(hù)通道。防護(hù)棚搭設(shè)于吸收塔基礎(chǔ)施工區(qū)域上方,并與防護(hù)
通道相連通,防護(hù)通道延伸至安全區(qū)域。防護(hù)棚鋼管架采用外徑48mm壁厚3.5mm焊接鋼管,并采用扣件連接。鋼管搭設(shè)立桿間距1.5~2m,高度為地面以上3.0m。按規(guī)范要求搭設(shè)剪刀撐。防護(hù)棚頂設(shè)二道防護(hù)架板,第一道為50mm厚松木板,第二道為竹架板,面鋪塑料彩條布。
2.2在危險(xiǎn)區(qū)域周邊設(shè)置警戒繩及警戒牌。
2.3施工人員與各相關(guān)人員要戴安全帽,煙囪施工危險(xiǎn)時(shí)段施工人員不能在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)逗留。正常施工時(shí)施工人員不能在防護(hù)棚外逗留。
3.對(duì)煙囪施工的安全要求
3.1煙囪施工單位每天應(yīng)提前告知煙囪施工危險(xiǎn)時(shí)段(如升模、澆注、沖洗澆注混凝土管道等)
3.2 沖洗澆注混凝土管道時(shí),沖洗的廢水排放要遠(yuǎn)離吸收塔基礎(chǔ)施工區(qū)域。
3.3 煙囪施工要采取相應(yīng)的安全措施,防止高空落物。尤其防止從防護(hù)網(wǎng)外向下落物。
3.4煙囪施工人員使用小型工具應(yīng)加安全繩。
3.5 煙囪施工單位應(yīng)對(duì)施工人員就吸收塔與煙囪施工交叉作業(yè)安全注意事項(xiàng)進(jìn)行專項(xiàng)安全技術(shù)交底。
3.6 升模、澆注時(shí),煙囪施工單位安全員和脫硫施工安全員在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)監(jiān)護(hù)。煙囪施工單位應(yīng)及時(shí)設(shè)置升模、澆注警示標(biāo)志。
第四篇:石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)閥門(mén)材料的選用
濕法煙氣脫硫設(shè)備閥門(mén)材料選用對(duì)策與探討
蔡貴輝
(湖南永清脫硫有限公司,長(zhǎng)沙410005)
摘要:本文通過(guò)對(duì)濕法煙氣脫硫工藝與腐蝕現(xiàn)象的分析,對(duì)濕法煙氣脫硫設(shè)備閥門(mén)材料的選用進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:石灰石-石膏濕法脫硫工藝 腐蝕 閥門(mén) 蝶閥 材料選用
Investigation and Ways to Material Selection for Valves
in Wet Limestone & Gypsum Flue Gas Desulphurization Technology
Cai Guihui(Hunan Yonker Desulphurization Co., Ltd)Abstract
By analyzing the wet limestone & gypsum flue gas desulphurization technology and corrosion phenomena, this paper discussed the material selection of vales in wet limestone & gypsum flue gas desulphurization system.Keywords
wet limestone & gypsum flue gas desulphurization technology, corrosion, valve, butterfly valve, material selection
0 引言
腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。金屬和合金的腐蝕主要是由于化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞,有時(shí)還同時(shí)伴有機(jī)械、物理或生物作用。非金屬的破壞一般由于化學(xué)或物理作用引起,如氧化、溶解、膨脹等。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝臵因其工藝技術(shù)成熟、煤種適用面寬、脫硫效率高、成本較低而成為國(guó)內(nèi)外火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的主流裝臵,但是該裝臵所用的石灰石-石膏濕法脫硫工藝造成整個(gè)系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣、防腐蝕工程量大,對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的防腐性能提出了較高的要求。
閥門(mén)是流體輸送系統(tǒng)中的重要控制設(shè)備,改變通路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向,具有截?cái)唷⒄{(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能,在整個(gè)脫硫過(guò)程中,閥門(mén)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)脫硫系統(tǒng)能否正常有序高效運(yùn)行。筆者根據(jù)多年的閥門(mén)設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn),綜合現(xiàn)在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工況條件,就閥門(mén)防腐材料選用對(duì)策作如下分析與探討。1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝原理
石灰石-石膏濕法脫硫工藝是石灰石(CaCO3)經(jīng)磨碎后加水制成漿液作為吸收劑,與降溫后進(jìn)入吸收塔的煙氣接觸、混合,煙氣中的SO2與漿液中的CaCO3 及加入的空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),最后生成石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧、換熱升溫后通過(guò)煙囪排放。該工藝系統(tǒng)包括煙氣煙道、煙氣脫硫、石灰石制備、石膏處理和廢水處理幾大部分。其主要的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下: ①.SO2 + H2O → H2SO3 吸收
②. CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 ③. CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化 ④. CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3?1/2H2O 結(jié)晶 ⑤. CaSO4 + 2H2O → CaSO4?2H2O 結(jié)晶 ⑥. CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH控制
另外,燃煤產(chǎn)生的鹵化物(氯化物、氟化物)和氮化物的含量,除本身具有腐蝕作用外,會(huì)強(qiáng)化腐蝕環(huán)境PH值的變化,強(qiáng)化硫酸鹽的腐蝕作用,具有強(qiáng)氧化性。2 主要腐蝕現(xiàn)象及腐蝕環(huán)境 2.1 主要腐蝕現(xiàn)象
煙氣脫硫系統(tǒng)的腐蝕現(xiàn)象非常復(fù)雜,形式上有均勻腐蝕(一般腐蝕)和局部腐蝕(縫隙腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕等),以及物理腐蝕(磨損腐蝕、氣泡腐蝕和沖刷腐蝕)、電化學(xué)腐蝕等,又因溫度、運(yùn)行工況等因素交織,整個(gè)腐蝕是化學(xué)、物理和機(jī)械等因素迭加的復(fù)雜過(guò)程。
非金屬材料的化學(xué)腐蝕較緩慢,而物理腐蝕破壞較迅速,是造成非金屬腐蝕的主要原因。物理腐蝕主要表現(xiàn)為溶脹、鼓泡、分層、剝離、開(kāi)裂、脫膠等現(xiàn)象,其起因主要由腐蝕介質(zhì)的滲透和應(yīng)力腐蝕所致。
煙氣中的SO2、HCl、HF和NxO等酸性氣體在與液體接觸時(shí),生成相應(yīng)的酸液,其SO32-、Cl-、SO42-對(duì)金屬有很強(qiáng)的腐蝕性,對(duì)防腐內(nèi)襯亦有很強(qiáng)的擴(kuò)散滲透破壞作用。
安放有墊圈的部位或附著沉積物的金屬表面易發(fā)生縫隙腐蝕。
如果鈍化膜再生得不夠快,點(diǎn)腐蝕就會(huì)加速,使腐蝕程度加深。一般在含有氯化物的水溶液中易發(fā)生此類(lèi)點(diǎn)腐蝕。
金屬表面與水及電解質(zhì)接觸處易形成電化學(xué)腐蝕(此現(xiàn)象在不同金屬之間的法蘭連接處、焊縫處比較常見(jiàn))。
溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細(xì)孔內(nèi),當(dāng)系統(tǒng)停運(yùn)后,逐漸變干,溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結(jié)晶,隨后體積發(fā)生膨脹,使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力,發(fā)生剝離損壞。
漿液中含有的固態(tài)物,在一定流速下對(duì)系統(tǒng)設(shè)備有一定的沖刷作用,形成沖刷腐蝕。
……
2.2 主要腐蝕環(huán)境
按閥門(mén)使用區(qū)域劃,將脫硫系統(tǒng)劃分為制漿區(qū)、石膏漿液排出區(qū)、真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)區(qū)、工藝水箱區(qū)等區(qū)域。制漿區(qū)漿液中主要含有CaCO3顆粒和懸浮液,pH值一般在8左右,固體顆粒含量大(約28~32%),流速大,對(duì)設(shè)備沖刷作用較劇烈。如果制備石灰石漿液的工藝水是利用真空皮帶脫水機(jī)沖洗石膏用的過(guò)濾水,則石灰石漿液中也會(huì)含有氯離子、硫酸根離子和亞硫酸根離子,氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到2х10-2左右,漿液供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)可能會(huì)發(fā)生酸性腐蝕。
石膏漿液排出區(qū):吸收塔內(nèi)漿液pH值為5~6,氯離子濃度為2х10-2左右,含固量較大(14~16%),流速大則有沖刷。排出石膏漿液中主要含有氯離子、硫酸根離子和亞硫酸根離子,氯離子濃度為2х10-2以上,該區(qū)會(huì)發(fā)生酸性腐蝕。
真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)區(qū):石膏漿液經(jīng)水力旋流器一級(jí)脫水后,再經(jīng)真空皮脫水機(jī)二級(jí)脫水,石膏漿液進(jìn)一步脫水至含固率達(dá)到90%以上,已澄清的液體的含固率低(3~4%),沖刷磨損小,漿液中也會(huì)含有氯離子、硫酸根離子和亞硫酸根離子,氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能達(dá)到2х10-2左右,該區(qū)內(nèi)可能會(huì)發(fā)生酸性腐蝕。
工藝水箱區(qū):濕法脫硫系統(tǒng)中的吸收劑漿液制備、除霧器沖洗、石膏沖洗、漿液管道沖洗、設(shè)備冷卻等需要大量水源,對(duì)水質(zhì)無(wú)特殊要求,采用電廠循環(huán)水,則漿液中也會(huì)含有氯離子、硫酸根離子和亞硫酸根離子,氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能達(dá)到2х10-2左右,漿液供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)可能會(huì)發(fā)生酸性腐蝕。
根據(jù)上述主要腐蝕環(huán)境的分析,脫硫系統(tǒng)閥門(mén)的工況較為惡劣,尤以石膏漿液排出區(qū)腐蝕環(huán)境最為苛刻。以下閥門(mén)材料選用對(duì)策便依此腐蝕環(huán)境進(jìn)行分析與探討,其它腐蝕環(huán)境中的閥門(mén)材料選用可參照選用。3 閥門(mén)材料選用對(duì)策
閥門(mén)主要零件材質(zhì)選擇,首先考慮的是工作介質(zhì)的物理特性(如溫度、壓力)和化學(xué)特性(腐蝕性),同時(shí)要考慮介質(zhì)的清潔程度(有無(wú)固體顆粒,顆粒的密度等),再參照國(guó)家和使用單位的有關(guān)規(guī)定和要求選擇。
閥門(mén)的主要組成部件有閥體、閥板、閥桿、閥座及軸封等。閥門(mén)種類(lèi)繁多,其中蝶閥因其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短、啟閉速度快、具有截止、導(dǎo)通及調(diào)節(jié)流量等綜合功能優(yōu)勢(shì),在脫硫系統(tǒng)中無(wú)論是制漿區(qū)、石膏漿液排出區(qū)、真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)區(qū)還是工藝水箱區(qū)均應(yīng)用廣泛,下面就以蝶閥為例對(duì)閥門(mén)材料的選用對(duì)策進(jìn)行分析探討(其它類(lèi)型閥門(mén)可參照選用)。蝶閥按密封材質(zhì)的不同可分為金屬密封蝶閥與橡膠密封蝶閥。金屬密封蝶閥是金屬對(duì)金屬形成密封副,橡膠密封蝶閥是金屬對(duì)橡膠或橡膠對(duì)橡膠形成密封副。3.1蝶閥運(yùn)行工況分析
蝶閥與介質(zhì)接觸的部位主要為閥板、閥體、閥座、閥軸及軸封,如下圖示:
閥桿在動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)下,帶動(dòng)閥板開(kāi)啟、閥體閥板閥桿介質(zhì)流向關(guān)閉或調(diào)節(jié)流量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)流的控制。閥板始終處于介質(zhì)流中,介質(zhì)(帶有固體顆粒)對(duì)其的沖刷磨損無(wú)可避免。當(dāng)閥板開(kāi)度較小(約0~15°),閥板對(duì)流體形成的節(jié)流效應(yīng),常常會(huì)引起沖刷和汽蝕(此工況在實(shí)際工作中應(yīng)盡量避免)。在閥門(mén)的關(guān)閉過(guò)程中,閥門(mén)密封副之間會(huì)產(chǎn)生一定的滑移和摩擦、擠壓作用,以形成一定的彈性變形,以起到密封作用,在這個(gè)過(guò)程中,密封副因滑移和擠壓造成磨損。故除整個(gè)閥板受介質(zhì)浸泡、沖刷腐蝕外,密封副局部還將承受?chē)?yán)重的汽蝕和沖刷磨損,以及受固體顆粒的磨料磨損及破壞等。這種工況對(duì)閥板的密封副材質(zhì)提出了較高的要求,除了要抗介質(zhì)腐蝕外,還要抗擠壓磨損。
閥體是介質(zhì)通流部件,介質(zhì)在其中通過(guò)或停留。閥體受一般腐蝕與沖刷腐蝕。
閥桿在動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)閥板轉(zhuǎn)動(dòng),承受扭矩與彎矩作用,易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。閥桿與軸套材質(zhì)的不同、閥桿與軸封材質(zhì)不同,或存在電價(jià)差,會(huì)導(dǎo)致發(fā)生電化學(xué)腐蝕。軸封處淤積或沉積介質(zhì),存在縫隙,可能發(fā)生縫隙腐蝕與點(diǎn)腐蝕。3.2 金屬密封蝶閥材料選用對(duì)策
在煙氣脫硫的實(shí)際運(yùn)行中,我們發(fā)現(xiàn)閥體和閥板常采用316L不銹鋼,有的項(xiàng)目采用雙相不銹鋼,但是通過(guò)2~3年實(shí)際工況運(yùn)行后,蝶閥的腐蝕與磨損十分嚴(yán)重,不得不重新更換閥門(mén)。
針對(duì)煙氣脫硫漿液特性:磨損性、腐蝕性和強(qiáng)氧化性等,常采用Ni-Cr-Mo合金制作閥板、閥座與軸。由于Ni-Cr-Mo合金材料牌號(hào)很多,有蒙乃爾合金、哈氏合金(牌號(hào)如DIN標(biāo)準(zhǔn)的2.4602、2.4686、2.4605),超級(jí)奧氏體合金(牌號(hào)如DIN標(biāo)準(zhǔn)的1.4529、1.4539)、超級(jí)雙相不銹鋼(牌號(hào)如DIN標(biāo)準(zhǔn)的1.4588、1.4593)、雙相不銹鋼(牌號(hào)如DIN標(biāo)準(zhǔn)的1.4507、1.4602、1.4469)等等。
在歐美國(guó)家的煙氣脫硫系統(tǒng)中,漿液閥門(mén)的蝶板大都采用哈氏合金(哈氏合金材料在脫硫領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用是世界公認(rèn)的),后來(lái)蒂森克努伯不銹鋼公司開(kāi)發(fā)出含Mo6%的超級(jí)奧氏體防腐合金—DIN1.4529,也稱926合金(或稱6鉬合金),專門(mén)針對(duì)煙氣脫硫進(jìn)行試驗(yàn)開(kāi)發(fā),目前在濕法脫硫工藝系統(tǒng)中,閥門(mén)的閥板已成功采用DIN1.4529材料,具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、機(jī)加工和焊接性能,且無(wú)焊縫開(kāi)裂問(wèn)題,并具有良好的熱穩(wěn)定性,除可承受一般腐蝕外,還可承受沖刷磨損及擠壓磨損,使用效果較為理想,國(guó)際上有使用十多年未出現(xiàn)腐蝕的例子。DIN1.4529材料價(jià)格昂貴,閥門(mén)閥體、閥板材料整體采用DIN1.4529制作,直接增加了閥門(mén)的造價(jià),增加了脫硫成本。對(duì)于閥體、閥板我們可考慮使用碳鋼內(nèi)襯DIN1.4529的可行性。對(duì)于閥桿,為了提高性價(jià)比,也可采用碳鋼襯DIN1.4529材料(包焊DIN1.4529薄皮)。
金屬密封蝶閥雖然價(jià)格高于橡膠密封蝶閥,但由于具有使用壽命長(zhǎng),性價(jià)比較高,較橡膠密封蝶閥更受市場(chǎng)的歡迎。3.3 橡膠密封蝶閥材料選用對(duì)策
橡膠密封蝶閥如果是“金屬對(duì)橡膠”(金屬與橡膠構(gòu)成的密封副)的密封,則對(duì)金屬密封圈材料采用DIN1.4529。橡膠中丁腈橡膠NBR、氟橡膠FPM、填充聚四氟乙烯PTFE、乙丙橡膠EPDM等都應(yīng)用較廣,其各自特性如下:
乙丙橡膠EPDM:密度小,色淺成本低,耐化學(xué)穩(wěn)定性好(僅不耐濃硝酸),耐臭氧,耐老化性優(yōu)異,電絕緣好,沖擊彈性較好;但不耐一般礦物油系潤(rùn)滑油及液壓油。適用于耐熱-50度~120度。
丁腈橡膠NBR:耐汽油及脂肪烴油類(lèi)性能好。有中丙烯腈橡膠(耐油、耐磨、耐老化性好。但不適用于磷酸,脂系液壓油及含添加劑的齒輪油)與高丙烯腈橡膠(耐燃料油、汽油、及礦物油性能最好,丙烯脂含量高,耐油性好,但耐寒性差)。適用溫度-30度~120度,應(yīng)用廣泛。適用于耐油性要求高的場(chǎng)合。
氟橡膠FPM:耐高溫300度,不怕酸堿,耐油性是最好的。電絕緣機(jī)械性、耐化學(xué)藥品、臭氧、大氣老化作用都好,但加工性差、耐寒差,價(jià)貴,適用溫度-20度~250度。
填充聚四氟乙烯PTFE:耐磨性極佳,耐熱、耐寒、耐溶劑、耐腐蝕性能好,具有低的透氣性但彈性極差,膨脹系數(shù)大。用于高溫或低溫條件下的酸、堿、鹽、溶劑等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。
以上橡膠中的乙丙橡膠EPDM在脫硫系統(tǒng)中以其綜合性能優(yōu)、價(jià)廉物美而應(yīng)用較廣。
雖然橡膠的化學(xué)腐蝕較緩慢,而物理腐蝕破壞較迅速,在腐蝕介質(zhì)的滲透和應(yīng)力下腐蝕,表現(xiàn)為溶脹、鼓泡、分層、剝離、開(kāi)裂、脫膠等。所以,橡膠密封蝶閥壽命較低,一股為3~5年。但是,橡膠密封蝶閥因價(jià)格低,一次投入少,橡膠密封圈易于更換,而致橡膠密封蝶閥亦被廣泛應(yīng)用于濕法脫硫系統(tǒng)中。4 結(jié)論
濕法煙氣脫硫中需大量應(yīng)用閥門(mén)進(jìn)行工藝的調(diào)控,苛刻的腐蝕環(huán)境對(duì)閥門(mén)材料的選用提出了嚴(yán)格要求,合理選材可以提高閥門(mén)使用壽命,提高脫硫的經(jīng)濟(jì)性,保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)正常有序高效運(yùn)行。在國(guó)內(nèi)脫硫系統(tǒng)中,因國(guó)產(chǎn)閥門(mén)選型不當(dāng)及閥門(mén)材料選用不合適,導(dǎo)致大量購(gòu)買(mǎi)國(guó)外閥門(mén),本文對(duì)此的分析,希望能起到拋磚引玉的作用,改善國(guó)內(nèi)脫硫閥門(mén)選用現(xiàn)狀,推進(jìn)電廠脫硫設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。
第五篇:現(xiàn)役火電機(jī)組脫硫設(shè)施拆除煙氣旁路相關(guān)問(wèn)題探討
現(xiàn)役燃煤機(jī)組脫硫設(shè)施拆除煙氣旁路相關(guān)問(wèn)題探討
王文福 段建民 劉維格
國(guó)電懷安熱電有限公司 河北 張家口市 076150
[摘 要]:現(xiàn)役燃煤機(jī)組煙氣脫硫設(shè)施大都設(shè)有煙氣旁路,“十二五”期間,為適應(yīng)減排要求,地方政府鼓勵(lì)火電企業(yè)拆除煙氣旁路,但拆除煙氣旁路具有一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),已成為電力企業(yè)廣為關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。本文以國(guó)電懷安電廠#1機(jī)組拆除煙氣旁路的工程實(shí)踐,對(duì)現(xiàn)役燃煤機(jī)組煙氣脫硫設(shè)施拆除煙氣旁路的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。
[關(guān)鍵詞]:現(xiàn)役燃煤機(jī)組 脫硫設(shè)施 拆除煙氣旁路
一、引言
我國(guó)是燃煤大國(guó),能源結(jié)構(gòu)決定了以煤炭為主的能源格局將長(zhǎng)期存在,煤炭占一次能源消費(fèi)總量的70%,而電力以燃煤電廠為主。隨著煤炭消費(fèi)的不斷增長(zhǎng),燃煤排放的二氧化硫也不斷增加,我國(guó)已成為世界上二氧化硫排放量最大的國(guó)家,其中燃煤電廠二氧化硫排放量已達(dá)到總排放量的50%以上,致使我國(guó)酸雨和二氧化硫污染日趨嚴(yán)重,控制燃煤電廠二氧化硫污染排放的任務(wù)將越來(lái)越艱巨。
“十一五”時(shí)期是我國(guó)二氧化硫控制的關(guān)鍵時(shí)期,在政府環(huán)保政策的引導(dǎo)下,電力行業(yè)積極推進(jìn)煙氣脫硫事業(yè),并做了大量卓有成效的工作,90%以上的現(xiàn)役燃煤電廠安裝了煙氣脫硫裝置。但據(jù)有關(guān)權(quán)威部門(mén)的調(diào)查,由于多種原因,已建設(shè)完成的脫硫設(shè)施投運(yùn)率并不高,煙氣脫硫工程質(zhì)量及運(yùn)行效果不太令人滿意。
進(jìn)入“十二五”,新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已頒布,要求2014年后燃煤電
33廠SO2排放濃度不得大于200mg/Nm,重點(diǎn)地區(qū)燃煤電廠SO2排放濃度不得大于100mg/Nm。根據(jù)《“十二五”節(jié)能減排綜合性實(shí)施方案》的要求,為適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)大氣污染物控制的日益提高,同時(shí)為順利實(shí)現(xiàn)“十二五”污染減排目標(biāo),通過(guò)拆除燃煤電廠煙氣旁路來(lái)提高脫硫設(shè)施投運(yùn)率及運(yùn)行效果成為電廠必須研究的課題。
二、國(guó)內(nèi)電廠脫硫煙氣旁路設(shè)置情況現(xiàn)狀分析
2.1 國(guó)內(nèi)電廠煙氣旁路設(shè)置情況
目前,我國(guó)火力發(fā)電廠應(yīng)用的煙氣脫硫工藝有石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床、海水脫硫法等十多種,而石灰石-石膏濕法脫硫(簡(jiǎn)稱:FGD)比重占到90%以上。2010年以前建成投產(chǎn)的現(xiàn)役火電機(jī)組煙氣脫硫設(shè)計(jì)出于對(duì)鍋爐和FGD的安全考慮,均設(shè)置了煙氣旁路,以保證機(jī)組的可靠性,保護(hù)FGD吸收塔裝置在事故狀態(tài)時(shí)不受損失。但同時(shí)這也造成了現(xiàn)役機(jī)組脫硫設(shè)施綜合脫硫效率偏低,不能滿足現(xiàn)階段環(huán)保總量減排的要求。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,SO2排放總量控制更加嚴(yán)格。《燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫電價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法(試行)》、《“十二五”節(jié)能減排綜合性實(shí)施方案》等環(huán)保管理措施相繼出臺(tái),現(xiàn)役機(jī)組拆除煙氣旁路成為提高綜合脫硫效率的必然的環(huán)保減排措施之一。
2.2 設(shè)置煙氣旁路的作用
燃煤電廠機(jī)組FGD煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板門(mén)、增壓風(fēng)機(jī)等組成。在正常運(yùn)行期間,旁路擋板門(mén)關(guān)閉,F(xiàn)GD出、入口擋板門(mén)打開(kāi)。由鍋爐引風(fēng)機(jī)來(lái)的原煙氣,經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入脫硫吸收塔,脫硫洗滌處理后的凈煙氣從吸收塔頂部出口排出,再經(jīng)煙囪排放(見(jiàn)圖一)。
而當(dāng)鍋爐啟動(dòng)和故障時(shí)或進(jìn)入FGD的煙氣超溫和FGD裝置故障停運(yùn)時(shí),緊急開(kāi)啟旁路擋板,關(guān)閉FGD出、入口擋板,鍋爐原煙氣由煙氣旁路直接進(jìn)入煙囪排放,不經(jīng)過(guò)吸收塔,可有效保護(hù)脫硫裝置及鍋爐運(yùn)行安全,提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。
煙囪出口擋板門(mén) 旁路擋板門(mén)吸收塔主機(jī)引風(fēng)機(jī)來(lái)煙氣 進(jìn)口擋板門(mén)增壓風(fēng)機(jī)圖一 煙氣系統(tǒng)示意圖
三、拆除煙氣旁路存在的問(wèn)題分析
原脫硫裝置取消旁路后,脫硫系統(tǒng)成了鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的一部分,脫硫系統(tǒng)必須與機(jī)組同步啟停,與設(shè)置旁路的脫硫裝置在啟停操作上有很大的不同。既要保證主機(jī)順利啟動(dòng),同時(shí)又要充分考慮到脫硫系統(tǒng)設(shè)備的安全,并盡可能避免吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)受到污染而下降,影響脫硫效率。下面從拆除旁路對(duì)主機(jī)和脫硫系統(tǒng)兩個(gè)方面的影響進(jìn)行分析:
3.1 取消旁路對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的影響
取消旁路后,引風(fēng)機(jī)直接與增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行,因增壓風(fēng)機(jī)一般為單臺(tái)設(shè)計(jì),一旦停運(yùn),引風(fēng)機(jī)將無(wú)法克服整套系統(tǒng)阻力,整臺(tái)機(jī)組只能被迫停運(yùn),所以增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性直接影響脫硫系統(tǒng)以及主機(jī)的運(yùn)行安全。
取消旁路后,引風(fēng)機(jī)直接與增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行,如果運(yùn)行協(xié)調(diào)不好,可能造成煙道蹩壓,發(fā)生煙道爆破。
取消旁路后,脫硫系統(tǒng)不能單獨(dú)解列,其可靠性直接影響整套主機(jī)的可靠性。
3.2 取消旁路對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響
取消旁路后,鍋爐事故工況下,吸收塔入口煙溫異常升高時(shí),直接影響煙道和吸收塔內(nèi)防腐襯層的安全。
取消旁路后,鍋爐啟動(dòng)吹灰和點(diǎn)火期間,煙氣中會(huì)有大量的煤灰、煙塵和未燒盡的燃油隨煙氣進(jìn)入吸收塔內(nèi),造成吸收塔內(nèi)漿液污染及加速防腐襯層老化。
取消旁路后,漿液循環(huán)泵的重要性體現(xiàn)出來(lái),其運(yùn)行穩(wěn)定性對(duì)脫硫效率影響顯著,并影響整個(gè)脫硫系統(tǒng)可靠性,從而影響主機(jī)可靠性。
四、國(guó)電懷安電廠拆除煙氣旁路具體方案分析 國(guó)電懷安熱電有限公司位于河北省張家口市懷安縣,現(xiàn)運(yùn)營(yíng)兩臺(tái)330MW空冷機(jī)組,燃用大同煙煤。工程配套建設(shè)兩套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置,采用一爐一塔的全煙氣脫硫,煙氣系統(tǒng)設(shè)有旁路煙道、增壓風(fēng)機(jī)。設(shè)置公用的石灰石制備和石膏脫水系統(tǒng),吸收劑采用外購(gòu)石灰石粉制備而成,石膏脫水采用石膏旋流和真空皮帶機(jī)脫水的二級(jí)脫水系統(tǒng)。2012年8月,國(guó)電懷安熱電有限公司#1機(jī)組脫硫設(shè)施進(jìn)行了拆除煙氣旁路改造。將脫硫裝置旁路煙道擋板門(mén)拆除,對(duì)原煙氣煙道和凈煙氣煙道進(jìn)行單側(cè)分別封堵,從而將脫硫入口的原煙道和脫硫后部的凈煙氣煙道機(jī)械性硬隔離,實(shí)現(xiàn)了脫硫與主機(jī)同步無(wú)旁路運(yùn)行(見(jiàn)圖二)。
煙囪出口擋板門(mén) 增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板門(mén)吸收塔主機(jī)引風(fēng)機(jī)來(lái)煙氣 進(jìn)口擋板門(mén)增壓風(fēng)機(jī)
圖二 改造后煙氣系統(tǒng)示意圖
下面對(duì)懷安電廠#1機(jī)組脫硫煙氣旁路拆除改造方案進(jìn)行分析:
4.1增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道
增壓風(fēng)機(jī)是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的動(dòng)力核心,鍋爐煙氣依靠增壓風(fēng)機(jī)克服整個(gè)脫硫系統(tǒng)阻力排入煙囪。取消脫硫裝置旁路煙道后,引風(fēng)機(jī)直接與增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行,為提高主機(jī)運(yùn)行安全可靠性,防止增壓風(fēng)機(jī)故障時(shí)主機(jī)跳機(jī),增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道,當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)故障時(shí)可以將其從脫硫系統(tǒng)解列,煙氣走旁路煙道進(jìn)入脫硫系統(tǒng),此時(shí)主機(jī)可以降負(fù)荷運(yùn)行。
4.2增設(shè)煙道防爆門(mén)
在增壓風(fēng)機(jī)上游的水平煙道和風(fēng)機(jī)入口煙道,加設(shè)2個(gè)防爆門(mén),防止引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)不好時(shí),煙道蹩壓,發(fā)生煙道爆破。
4.3脫硫漿液循環(huán)泵增設(shè)6KV保安段供電
在機(jī)組運(yùn)行中,應(yīng)保證至少1臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行,從而提高漿液循環(huán)泵及整個(gè)脫硫系統(tǒng)的可靠性。為此將#3漿液循環(huán)泵改由6KV保安段供電,同時(shí)將原漿液循環(huán)泵部分聯(lián)鎖跳閘信號(hào)改為報(bào)警信號(hào)。
4.4取消原旁路擋板和原煙氣擋板的所有邏輯 4.5增設(shè)了吸收塔事故噴淋系統(tǒng)
由兩級(jí)噴淋裝置組成,事故狀態(tài)下投用事故噴淋系統(tǒng)時(shí),分級(jí)進(jìn)行噴淋,當(dāng)一級(jí)噴淋故障或無(wú)法將吸收塔入口煙溫降低至設(shè)定值時(shí)第二級(jí)噴淋啟動(dòng)。解決了無(wú)旁路脫硫運(yùn)行中,鍋爐事故工況下,入口煙氣溫度異常升高對(duì)脫硫煙道和吸收塔防腐內(nèi)襯的影響。
4.6增設(shè)廢漿拋棄池
為防止無(wú)旁路情況下,在鍋爐啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行或除塵器故障時(shí),由于鍋爐燃燒不穩(wěn)定,煤粉燃燒不完全,使煙氣中攜帶的粉塵等雜質(zhì)增加。這此雜質(zhì)隨煙氣進(jìn)入吸收塔后,會(huì)被漿液洗滌下來(lái),沉積在吸收塔漿池中,進(jìn)而會(huì)影響二氧化硫吸收反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)這些雜質(zhì)含量到達(dá)一定濃度后,使二氧化硫吸收反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行,即造成漿液中毒,如果不及時(shí)處理,會(huì)使脫硫效率降低、石膏無(wú)法脫水和石灰石粉過(guò)剩率加大,系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。增設(shè)廢漿拋棄池可將受污染中毒的漿液及時(shí)排放置換。中毒漿液由吸收塔石膏漿液排出泵,打到事故漿罐,再由事故漿液泵打到拋漿池,廢棄漿液在池內(nèi)沉淀。澄清液由便攜式潛水泵從拋漿管道原路打回至事故漿罐,進(jìn)入脫硫系統(tǒng)重復(fù)利用。
五、拆除煙氣旁路后對(duì)主機(jī)和脫硫運(yùn)行的影響
原脫硫裝置取消旁路后,脫硫系統(tǒng)成了鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的一部分,脫硫裝置必須與機(jī)組同步啟停,既要保證主機(jī)順利啟動(dòng),同時(shí)又要充分考慮到脫硫系統(tǒng)設(shè)備的安全,與以往設(shè)置旁路的脫硫裝置在啟停操作上有很大的不同。脫硫與主機(jī)煙風(fēng)系統(tǒng)必須統(tǒng)一協(xié)調(diào),以保證主機(jī)與脫硫參數(shù)穩(wěn)定,尤其是增壓風(fēng)機(jī)入口壓力和流量的控制。
在鍋爐啟動(dòng)前應(yīng)首先啟動(dòng)靜電除塵器,脫硫系統(tǒng)應(yīng)滿足至少一臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行。盡可能避免鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中投油或少投油和低負(fù)荷情況下燃燒不完全,污染吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)。
在鍋爐事故工況下,吸收塔入口煙氣溫度異常高時(shí),需要緊急投運(yùn)事故噴淋系統(tǒng)。
六、建議
國(guó)電懷安電廠實(shí)施#1機(jī)組拆除煙氣旁路改造后,實(shí)現(xiàn)了拆除煙氣旁路的各項(xiàng)要求和目標(biāo),脫硫設(shè)施與主機(jī)同步啟停、運(yùn)行,提高了脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率(見(jiàn)圖三);在機(jī)組啟停、事故工況時(shí),有效避免了煙氣超標(biāo)排放對(duì)周邊環(huán)境的影響。但在模擬增壓風(fēng)機(jī)事故停運(yùn),煙氣通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)旁路,由引風(fēng)機(jī)來(lái)的煙氣直接進(jìn)入脫硫吸收塔,鍋爐降負(fù)荷運(yùn)行的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常喘振。下一步,在#2機(jī)實(shí)施拆除旁路改造中,考慮增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)合并方案。
圖三 無(wú)旁路運(yùn)行效果圖
七、結(jié)論
國(guó)電懷安電廠#1機(jī)組拆除煙氣旁路改造是成功的,有效控制了污染物排放。“十二五”期間,為實(shí)現(xiàn)污染減排目標(biāo),減少大氣污染,拆除煙氣旁路是現(xiàn)役燃煤電廠提高脫硫設(shè)施投運(yùn)率及脫硫效果的有效手段。
參考文獻(xiàn):
[1] GB 13223-2003 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) [2] GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) [3] 《“十二五”節(jié)能減排綜合性實(shí)施方案》
[4] 《河北省“十二五”節(jié)能減排綜合性實(shí)施方案》 [5] 《電站信息》2013年第1期
作者簡(jiǎn)介:
王文福 環(huán)境工程高級(jí)工程師 國(guó)電懷安熱電有限公司設(shè)備管理部主任助理 河北省張家口市懷安縣新區(qū) 郵編076150 電話0313-7928878 郵箱wwf72@163.com