旋轉(zhuǎn)噴霧煙氣脫硫工藝在黃島電廠的應(yīng)用評(píng)價(jià)
1993年中日合作在山東黃島發(fā)電廠4號(hào)鍋爐(670t/h)引風(fēng)機(jī)之后，安裝了一套處理煙氣量30萬(wàn)m3／h旋轉(zhuǎn)噴霧脫硫‘>煙氣脫硫裝置。經(jīng)工業(yè)試驗(yàn)后，于1998年移交給黃島發(fā)電廠。
1999年2月23～26日國(guó)家電力公司在黃島電廠召開了中日合作山東黃島發(fā)電廠脫硫示范項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估會(huì)，中日雙方專家組對(duì)該項(xiàng)目的技術(shù)性能、設(shè)備運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)分析、技術(shù)資料與文件等進(jìn)行了全面的評(píng)估，對(duì)在試驗(yàn)與運(yùn)行中取得的寶貴數(shù)據(jù)與豐實(shí)的經(jīng)驗(yàn)達(dá)成了共識(shí)。該脫硫裝置移交中方管理后，黃島電廠作了進(jìn)一步改進(jìn)完善，使脫硫裝置的可用率明顯提高。目前該脫硫裝置隨4號(hào)鍋爐運(yùn)行，各項(xiàng)參數(shù)正常。
該工藝系統(tǒng)有生石灰接收貯存系統(tǒng)、漿液制造和供給系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)系統(tǒng)、除塵除渣系統(tǒng)等。
1、主要試驗(yàn)與問題
在試驗(yàn)過程中，每個(gè)特性試驗(yàn)都穿插多個(gè)條件變化試驗(yàn)，取得了大量有價(jià)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中最佳運(yùn)行參數(shù)試驗(yàn)包括生石灰熟化時(shí)間變化試驗(yàn)、熟化起始溫度變化試驗(yàn)、注入鹽分試驗(yàn)、漿液濃度變化試驗(yàn)、副產(chǎn)品加入試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)噴霧輪轉(zhuǎn)速變化試驗(yàn)、多品種生石灰試驗(yàn)以及脫硫塔熱特性試驗(yàn)等。
通過以上試驗(yàn)，基本掌握了半干法的脫硫性能，找到了最佳運(yùn)行工況，找出了提高脫硫性能的方法與途徑。
脫硫裝置在運(yùn)行初期曾因設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等多方面因素的影響出現(xiàn)過不少問題，因設(shè)備故障脫硫系統(tǒng)停運(yùn)處理達(dá)77次，占系統(tǒng)總啟動(dòng)次數(shù)的40。影響脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的主要問題表現(xiàn)在：
反應(yīng)塔塔壁積灰造成塔底嚴(yán)重堵灰；旋轉(zhuǎn)噴霧器圓盤和噴嘴磨損；旋轉(zhuǎn)噴霧器振動(dòng)以及輔機(jī)故障等。另外，排灰管道堵塞、電除塵器腐蝕、電磁閥動(dòng)作不靈也是影響正常運(yùn)行的因素。以上問題經(jīng)過幾次大、小修，采取多種改造措施，設(shè)備運(yùn)行的可靠性與耐久性得到顯著提高。
黃島發(fā)電廠在脫硫裝置工業(yè)試驗(yàn)全面完成后，為確保脫硫裝置正常運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展，成立了環(huán)保公司，加大管理力度，夯實(shí)脫硫裝置安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，積極鞏固脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成果。
2、設(shè)備的主要改造措施
2.1生石灰系統(tǒng)斗式提升機(jī)：將下部軸承構(gòu)造改為滑動(dòng)式。
2.2液體旋流器改為設(shè)置在旋轉(zhuǎn)噴霧器前段。
2.3脫硫反應(yīng)塔加設(shè)旁路煙道；塔底旋轉(zhuǎn)排灰器改為破碎機(jī)，并加裝排碎格柵；在入口煙道加裝煙氣整流板；設(shè)置放射狀頂部翼。
2.4旋轉(zhuǎn)噴霧器變更圓盤耐磨板的材質(zhì)，將噴嘴及入口形狀變更為喇叭管口形。
2.5灰處理系統(tǒng)：將副產(chǎn)品排灰管改為明溝沖洗方式。
2.6公用系統(tǒng)增設(shè)一條供水管線及水泵，以保證供水。
3、整個(gè)工程的評(píng)價(jià)
3.1技術(shù)性能
(1)該脫硫裝置在處理煙氣量25萬(wàn)m3／h，鈣硫比為1.4，使用添加副產(chǎn)品的石灰漿，比差溫度保持在15～18℃時(shí)，脫硫效率可達(dá)70以上，達(dá)到了中日雙方協(xié)議書預(yù)定的目標(biāo)，為電廠采用半干法脫硫工藝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
(2)吸收劑制備系統(tǒng)布置緊湊，能耗較低。在試運(yùn)行期間進(jìn)行了一系列的條件試驗(yàn),為提高吸收劑的活性，做了許多有益的工作。這種制備系統(tǒng)用于低品位石灰時(shí)，需要妥善解決因排渣而帶來的吸收劑損失問題。
(3)該脫硫系統(tǒng)采用高徑比為3的細(xì)長(zhǎng)型脫硫吸收塔，減少了占地面積，尤其適用于老電廠脫硫改造。該塔經(jīng)多次改進(jìn)，改善了塔內(nèi)的流場(chǎng)和傳熱傳質(zhì)條件，使脫硫吸收塔可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。
(4)旋轉(zhuǎn)噴霧器采用大功率變頻調(diào)速裝置，具有體積小、重量輕、操作維護(hù)方便的特點(diǎn)。
(5)DCS(分散控制)系統(tǒng)和控制水平能適應(yīng)該試驗(yàn)裝置的控制要求，但若作為商業(yè)裝置推廣，還需在冗余和可靠性方面進(jìn)一步完善。
3.2設(shè)備運(yùn)行
(1)該脫硫裝置自1994年10月5日投入試驗(yàn)運(yùn)行，至1998年3月31日工業(yè)試驗(yàn)結(jié)束，累計(jì)運(yùn)行14419h。1998年4月1日移交中方管理后，至1999年11月10日，累計(jì)運(yùn)行7788h。
(2)該裝置調(diào)節(jié)控制性能良好，可適應(yīng)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的負(fù)荷(煙氣量、煙氣SO2濃度等)變化。
(3)該裝置投運(yùn)初期故障較多，經(jīng)中日雙方共同努力，這些問題基本得到解決。移交中方管理后，山東黃島發(fā)電廠又作了進(jìn)一步改進(jìn)完善，使脫硫裝置的運(yùn)行更加穩(wěn)定，可用率明顯提高。
3.3經(jīng)濟(jì)分析
3.3.1建設(shè)投資
該項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用為17.38億日元，相當(dāng)于人民幣1.086億元，其中設(shè)備費(fèi)用5912.5萬(wàn)元，設(shè)計(jì)及工廠試驗(yàn)費(fèi)1187.5萬(wàn)元，土建安裝費(fèi)用2985.7萬(wàn)元，試運(yùn)調(diào)整費(fèi)775萬(wàn)元。按脫硫煙氣量相對(duì)應(yīng)的發(fā)電量折算，單位投資為1340元／kW。上述費(fèi)用若排除工業(yè)試驗(yàn)特殊性引起的費(fèi)用，按日本國(guó)電源開發(fā)(株)的測(cè)算，建設(shè)費(fèi)用可降低至11.85億日元，相當(dāng)于人民幣7106萬(wàn)元，單位投資相應(yīng)降低為889元／kW。
3.3.2年運(yùn)行費(fèi)用
該項(xiàng)目的年運(yùn)行費(fèi)為1850萬(wàn)元人民幣，按照脫硫量對(duì)應(yīng)的發(fā)電容量約為8.33萬(wàn)kW計(jì)算，每kW·h電的脫硫成本為0.0404元，相應(yīng)脫SO2的成本為4486元／kg。
上述費(fèi)用中若排除工業(yè)試驗(yàn)特殊性引起的費(fèi)用，年運(yùn)行費(fèi)用將相應(yīng)有所降低。
3.4問題
以上評(píng)價(jià)較全面地代表了該脫硫裝置4年多來工業(yè)試驗(yàn)及隨后的實(shí)際運(yùn)行情況，從社會(huì)、環(huán)境、效益方面收益頗大，但該裝置在設(shè)計(jì)中未能考慮副產(chǎn)品回收再利用的問題。
4、普及與推廣應(yīng)用前景
(1)旋轉(zhuǎn)噴霧(半干法)是一種常用的脫硫工藝，山東黃島發(fā)電廠脫硫裝置采取了很多有利于提高工藝實(shí)用性和競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)計(jì)，如采用占地面積小的細(xì)高型反應(yīng)塔，體積小、維護(hù)量少、運(yùn)行可靠的一體化高速變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)噴霧器，這些在國(guó)內(nèi)外都具有一定的先進(jìn)性，和其他脫硫工藝相比，尚具有占地面積小、工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、水耗低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于缺水又缺少脫硫預(yù)留場(chǎng)地的中小機(jī)組進(jìn)行脫硫改造很有吸引力，極具推廣應(yīng)用前景，但需對(duì)制漿系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并提高吸收劑的利用率，這樣做前景更佳。
(2)在脫硫選擇上，應(yīng)考慮一是要經(jīng)濟(jì)性好；二是要可靠性高；三是脫硫工藝要符合清潔生產(chǎn)的要求，即要節(jié)水、減少占地、節(jié)能且脫硫副產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)綜合利用；四是要考慮技術(shù)的先進(jìn)性和可改造性，以適應(yīng)不斷提高的環(huán)保要求。
示范項(xiàng)目的國(guó)產(chǎn)化離不開以上4個(gè)方面的問題。應(yīng)注意的是：除主機(jī)要引進(jìn)技術(shù)外，其他諸如DCS(分散控制)系統(tǒng)、噴霧輪、噴嘴及調(diào)節(jié)裝置等需要進(jìn)行技術(shù)研究，以便盡快實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)。
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