山東臨沂電廠135MW機(jī)組煙氣脫硫改造工程
摘要:介紹了循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)在山東臨沂電廠135MW機(jī)組的應(yīng)用情況,對(duì)循環(huán)流化床干法煙氣脫硫在運(yùn)行時(shí)需要注意的問題提出了若干建議。
關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床,干法脫硫,運(yùn)行,建議
山東臨沂電廠135MW機(jī)組煙氣脫硫改造工程采用AE&E公司循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)(Turbosorp Dry FGD) ,該項(xiàng)目于2007年7月完成系統(tǒng)調(diào)試,脫硫效率達(dá)到90%以上,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
1 工藝原理及工藝流程
鍋爐來的煙氣經(jīng)FGD入口擋板門從反應(yīng)器底部進(jìn)入,在反應(yīng)器內(nèi)與加入的熟石灰、再循環(huán)產(chǎn)物及水發(fā)生反應(yīng),除去煙氣中的SO2 等酸性氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和再循環(huán)產(chǎn)物,在通過反應(yīng)器下部文丘里管時(shí),受到氣流的加速而懸浮起來,形成流化床,使得煙氣和顆粒之間不斷摩擦、碰撞,從而極大地強(qiáng)化了氣固之間的傳熱、傳質(zhì)反應(yīng)。同時(shí),為了達(dá)到最佳的反應(yīng)溫度,通過向反應(yīng)器內(nèi)噴水,使煙氣冷卻到70℃左右。
攜帶大量吸收劑和再循環(huán)產(chǎn)物的煙氣從反應(yīng)器頂部排出,進(jìn)入靜電除塵器,進(jìn)行氣固分離。靜電除塵器入口煙氣含塵量高達(dá)1 000 g·m- 3 ,經(jīng)過靜電除塵器凈化后煙氣含塵量不超過50 mg·m- 3。靜電除塵器收集下來的灰中含有大量未反應(yīng)的吸收劑,因此將大部分收集到的灰返回反應(yīng)器進(jìn)一步反應(yīng),一小部分灰作為脫硫副產(chǎn)品排至終產(chǎn)物儲(chǔ)倉,再通過罐車外排。經(jīng)過靜電除塵器凈化后的煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)和出口擋板門后排入煙囪。工藝流程如圖1所示。各個(gè)子系統(tǒng)的詳細(xì)描述見文獻(xiàn)[1 ]。
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脫硫副產(chǎn)品的主要成分為CaSO3 ·1 /2H2O、CaSO4 ·1 /2H2O、CaF2、CaCl2 及未反應(yīng)的Ca (OH) 2和雜質(zhì)等。這些脫硫灰可以用于廢礦井填埋、高速公路路基、吸聲材料、水泥摻合料等。
由于流化床中氣固間良好的傳熱、傳質(zhì)效果,煙氣中的SO3 幾乎被全部清除,加上排煙溫度始終高于煙氣露點(diǎn)溫度20℃以上,因此排煙無需再加熱,同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)也無需采取任何防腐措施。下列反應(yīng)方程式是采用熟石灰為吸收劑時(shí)干法的基本反應(yīng)過程。
Ca (OH) 2 + SO2 = CaSO3 ·1 /2H2O + 1 /2H2O
Ca (OH) 2 + SO3 = CaSO4 ·1 /2H2O + 1 /2H2O
Ca (OH) 2 +H2O + SO2 + 1 /2O2 = CaSO4 ·2H2O
CaSO3 ·1 /2H2O + 1 /2O2 = CaSO4 ·1 /2H2O
Ca (OH) 2 +CO2 = CaCO3 +H2O
Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
Ca (OH) 2 + 2HF = CaF2 + 2H2O
反應(yīng)溫度控制在70～80℃,高于煙氣飽和溫度20～30℃。
2 運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意的問題
循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵在于流化床的建立和反應(yīng)溫度的控制。流化床床壓不穩(wěn)會(huì)影響脫硫效率,甚至?xí)l(fā)生“塌床”的情況;反應(yīng)溫度的控制直接影響脫硫效率,是循環(huán)流化床干法煙氣脫硫中最關(guān)鍵的因素。以下針對(duì)流化床床壓和反應(yīng)溫度兩方面,對(duì)運(yùn)行時(shí)應(yīng)該注意的問題提出幾點(diǎn)建議。
2. 1 煙氣流速
由于反應(yīng)器內(nèi)顆粒濃度很高,煙氣含塵量最高可達(dá)到1 000 g·m- 3 ,為了保證大量的顆粒不落至反應(yīng)器底部,設(shè)計(jì)時(shí)將再循環(huán)產(chǎn)物回料口和吸收劑加入口均布置在反應(yīng)器文丘里段的上部,煙氣經(jīng)過文丘里的流速為25～50 m / s,高速的煙氣氣流將反應(yīng)器內(nèi)的顆粒懸浮起來,形成流化床。本項(xiàng)目反應(yīng)器直筒段直徑為8. 5 m,采用7個(gè)文丘里管,每個(gè)文丘里管的直徑為1 m,根據(jù)凈煙氣流量改變對(duì)反應(yīng)器底部落灰量影響的測試表明,該系統(tǒng)必須運(yùn)行在煙氣流量高于52萬m3 ·h- 1的工況下(相當(dāng)于72%負(fù)荷) 。若鍋爐負(fù)荷低于72% ,反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速無法滿足顆粒懸浮要求,易產(chǎn)生“塌床”現(xiàn)象。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),考慮到鍋爐可能會(huì)運(yùn)行在70%負(fù)荷以下,因此在增壓風(fēng)機(jī)后設(shè)置了再循環(huán)煙道,將脫硫后的凈煙氣補(bǔ)充至反應(yīng)器入口處,提高反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速。根據(jù)再循環(huán)煙道擋板門開度改變對(duì)煙氣流量影響的測試表明,當(dāng)鍋爐運(yùn)行在60%負(fù)荷時(shí),再循環(huán)煙道擋板門全開,凈煙氣流量能保證在52萬m3 ·h- 1以上,系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行,反應(yīng)器底部落灰量少。
2. 2 流化床床料壓降
流化床床料壓降太小,煙氣和吸收劑顆粒接觸不充分,則脫硫效率難以保證;而流化床床料壓降太大,則易發(fā)生“塌床”的現(xiàn)象。運(yùn)行時(shí)將床料壓降設(shè)定在600 Pa,由于氣化斜槽回料量不穩(wěn),反應(yīng)器內(nèi)流化床床壓會(huì)在500～800 Pa之間波動(dòng)。在這個(gè)范圍內(nèi),本系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行,脫硫效率達(dá)到90%以上。為了避免發(fā)生“塌床”情況,在DCS里設(shè)定床壓高于1 000 Pa自動(dòng)停運(yùn)工藝水系統(tǒng),高于1 100 Pa自動(dòng)停運(yùn)產(chǎn)物再循環(huán)系統(tǒng)。
2. 3 反應(yīng)溫度控制
AE&E循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)采用的水噴槍是Lechler公司的單流體高壓回流噴嘴,配備有兩臺(tái)高壓水泵(40bar)和一個(gè)電動(dòng)回流調(diào)節(jié)閥。通過調(diào)節(jié)回流水量的大小,來控制噴入反應(yīng)器的工藝水量,從而調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度。由于反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度是通過裝在反應(yīng)器頂部的熱電偶來反映,存在一定的滯后現(xiàn)象,因此在FGD系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)不能將回流調(diào)節(jié)閥設(shè)定在自動(dòng)位置,必須手動(dòng)逐步調(diào)小閥門開度,待反應(yīng)器頂部溫度降至70℃時(shí),再將閥門調(diào)至自動(dòng),此時(shí)該閥門會(huì)自動(dòng)調(diào)整開度將反應(yīng)器頂部溫度穩(wěn)定在70℃。
3 結(jié) 語
隨著國家環(huán)保法規(guī)的逐步健全,煙氣脫硫技術(shù)已在我國得到了廣泛應(yīng)用。干法煙氣脫硫技術(shù)由于占地小、投資省、運(yùn)行維護(hù)成本低等優(yōu)勢,得到了越來越多中小型機(jī)組的青睞。系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠是業(yè)主最為關(guān)心的問題,這一方面在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,而很大一方面要靠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累。本文在山東臨沂135MW機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐的基礎(chǔ)上,對(duì)循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行提出了幾點(diǎn)建議。
參考文獻(xiàn):
[ 1 ] 姚 媛. AE&E湍流吸收工藝技術(shù)在火電廠的應(yīng)用[ J ]. 山西電力, 2007, 6 (3) : 69 - 72.
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