煙氣循環(huán)流化床石灰半干法脫硫 存在的問題與改造方案劉振濤.doc

煙氣循環(huán)流化床石灰半干法脫硫 存在的問題與改造方案劉振濤華能煙臺發(fā)電有限公司 山東煙臺 郵編：264002摘要：煙氣循環(huán)流化床石灰半干法脫硫在我國屬于新興的環(huán)保項目，本文主要針對某廠#6爐煙氣循環(huán)流化床石灰半干法脫硫自投運(yùn)以來存在的問題進(jìn)行了分析，并針對每個問題提出了可行性解決方案，其中部分方案已經(jīng)得以實施，并取得一定成效。關(guān)鍵詞：半干法脫硫 存在問題 解決方案1、脫硫系統(tǒng)概述某廠6 爐150MW機(jī)組是上海鍋爐廠生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐，煙氣脫硫除塵系統(tǒng)，采用循環(huán)流化床半干法脫硫裝置，脫硫除塵島布置在鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器出口至煙囪的區(qū)域范圍，每臺鍋爐的煙氣從空氣預(yù)熱器出來后，進(jìn)入預(yù)除塵器（ESP1）預(yù)除塵，除去85%的飛灰，然后進(jìn)入脫硫塔，在塔內(nèi)進(jìn)行脫硫反應(yīng)，再進(jìn)入脫硫除塵器（ESP2），除塵后由吸風(fēng)機(jī)排入煙道通過煙囪排放到大氣。脫硫工程除消石灰制備系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)采用三臺機(jī)組共用外，其它系統(tǒng)為一臺機(jī)組一套配置，主要包括：煙氣系統(tǒng)、預(yù)除塵系統(tǒng)、脫硫塔系統(tǒng)、脫硫電除塵器系統(tǒng)、脫硫工藝水系統(tǒng)、物料再循環(huán)系統(tǒng)等。脫硫塔是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備，其包括煙氣進(jìn)入口、霧化噴嘴安裝口、回料口和倉頂排氣接入口、頂部封蓋、煙氣徑向出口、底部排灰斗等，從預(yù)除塵器出來的煙氣經(jīng)過脫硫塔排出，在脫硫塔中，增濕霧化水、吸收劑分別從文丘里裝置擴(kuò)散管上端噴入，從脫硫電除塵器返回的脫硫灰返回到中間文丘里管的收縮段出口部分。煙氣與脫硫劑進(jìn)行混合、反應(yīng)，這種強(qiáng)烈的多相流保證煙氣中的SO2與脫硫劑具有較好的反應(yīng)、換熱及傳質(zhì)性能。從而達(dá)到脫硫的目的。從預(yù)除塵器出來的煙氣中未被捕集的煙塵、脫硫塔產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物（脫硫灰）、未完全反應(yīng)的吸收劑等被氣流夾帶從脫硫塔頂部排出，進(jìn)入脫硫電除塵器，這些粉塵絕大部分被捕集落入到電除塵器的灰斗中。根據(jù)脫硫塔內(nèi)壓差的控制信號，一、二電場灰斗下的大部分脫硫灰通過空氣斜槽返回脫硫塔參與進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，形成了物料的再循環(huán)，只有一小部分物料排出脫硫系統(tǒng)。由自卸式密封罐車運(yùn)來的生石灰粉經(jīng)罐車自帶的輸送裝置輸送到生石灰倉，生石灰倉倉底設(shè)有排放口，通過插板閥、旋轉(zhuǎn)閥、給料螺旋輸送機(jī)、稱重螺旋輸送機(jī)進(jìn)入干式消化器進(jìn)行生石灰粉的消化，生成干態(tài)消石灰，然后通過倉泵輸送到消石灰倉。消石灰倉倉底設(shè)有排放口，消石灰通過倉泵輸送至中繼倉。中繼倉底設(shè)置氣力輸送裝置，消石灰以送粉鼓風(fēng)機(jī)提供的壓縮空氣為動力，通過噴射裝置噴入脫硫塔內(nèi)參加脫硫反應(yīng)。增濕系統(tǒng)以壓縮空氣為動力，通過雙流體霧化噴槍使水細(xì)化成50150m的霧滴，噴入到反應(yīng)塔中的煙氣中去，使煙氣溫度降低、濕度增大，保證較好脫硫反應(yīng)條件。所以增濕系統(tǒng)主要由水及壓縮空氣系統(tǒng)組成。主要設(shè)備有工藝水箱、工藝水泵、雙流體霧化噴槍、霧化空壓機(jī)等。2、脫硫系統(tǒng)存在問題2.1以往出現(xiàn)問題及解決辦法21.1#6機(jī)組返料斜槽堵塞多次。原因一是流化布磨損泄漏，灰進(jìn)入氣室，造成返料斜槽堵塞，更換流化布后正常；二是電動流量閥磨損，泄漏嚴(yán)重，流量無法控制，造成返料斜槽堵塞，更換修復(fù)電動流量閥后正常。21.2 #6機(jī)組消化水泵腔室和螺桿磨損、發(fā)澀造成消化水泵啟動超時，消化器無法正常運(yùn)行。增加了一臺消化水泵，修復(fù)以前的水泵互為備用。21.3脫硫塔積灰、塌灰多次，造成鍋爐滅火機(jī)組停運(yùn)。采取的措施一是運(yùn)行加強(qiáng)脫硫塔出、入口壓力和床壓的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行涮床；二是每次機(jī)組停運(yùn)后進(jìn)行脫硫塔清灰，啟動后記錄各負(fù)荷下的空床參數(shù)，以備異常時對比數(shù)據(jù)。21.4各料位DCS計指示不準(zhǔn)。經(jīng)過更換各廠家料位計后，安裝就地測量裝置。21.5工藝水泵燒電機(jī)。原工藝水泵與電機(jī)為直聯(lián)方式，電機(jī)主軸彎曲，設(shè)備可靠性較差，現(xiàn)改為IS型泵，設(shè)備可靠性得到進(jìn)提高。2.2目前存在問題由于煤質(zhì)、煙氣溫度、煙氣量及石灰品質(zhì)比脫硫系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)相比發(fā)生較大變化，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)存在以下主要問題：2.2.1消石灰輸送系統(tǒng)出力不滿足脫硫正常運(yùn)行需要量。2.2.1.1從消化器出口到消石灰倉的倉泵以及從消石灰倉到中繼倉的倉泵出力均不能滿足脫硫正常運(yùn)行需要量。2.2.1.2 從中繼倉到脫硫塔的消石灰輸送能力不能滿足脫硫正常運(yùn)行需要量。2.2.2現(xiàn)有壓縮空氣系統(tǒng)出力不滿足脫硫用氣量。2.2.3脫硫塔噴嘴霧化效果不好，造成脫硫塔積灰塌灰，運(yùn)行不穩(wěn)定。2.2.4脫硫塔底部排灰困難。2.2.5脫硫系統(tǒng)對鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性不強(qiáng)。2.2.6消化器除塵系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。針對以上問題，建議對#6機(jī)組脫硫的消石灰輸送系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、增濕水系統(tǒng)、塔底灰處理系統(tǒng)進(jìn)行改造、并增加煙氣再循環(huán)，消化器除塵器更換為適合高粉塵高含濕量的布袋除塵器。3、問題分析及改造方案3.1 脫硫塔積灰、塌灰比較嚴(yán)重脫硫塔積灰、塌灰情況比較嚴(yán)重，主要原因是由于噴嘴霧化情況不好引起的，#6機(jī)組脫硫塔經(jīng)過流場模擬發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)流場紊亂，這也是引起脫硫塔積灰的一個原因。改造方案：3.1.1脫硫塔入口段增設(shè)導(dǎo)流板導(dǎo)流板采用16MnR材質(zhì)，與脫硫塔連接方式為焊接連接。根據(jù)6機(jī)組增加導(dǎo)流板的情況，盡快進(jìn)行塔內(nèi)流場試驗，確定并完善導(dǎo)流板增加方案。并根據(jù)導(dǎo)流板磨損情況適當(dāng)考慮防磨處理。增加導(dǎo)流板后流場模擬見下圖：由上圖可以看出，脫硫塔內(nèi)流場得到了很好的改善，從文丘里噴射出的煙氣，水平動量得到了很好的抵消，并且阻力損失較小，流型在較大的高度內(nèi)呈現(xiàn)環(huán)核流動狀態(tài)，較好的體現(xiàn)了流化床的運(yùn)行行為。3.1.2增濕水系統(tǒng)改造采用雙流體霧化噴嘴，每臺脫硫塔設(shè)兩層噴嘴，安裝標(biāo)高不變，每塔設(shè)6個噴嘴，噴嘴額定流量為6m3/h，噴嘴采用歐洲PNR公司生產(chǎn)的雙流體噴嘴；每個噴槍增設(shè)一個噴槍托架，托架迎風(fēng)側(cè)增設(shè)防磨層，噴槍增加簡易防磨護(hù)套，定期檢查更換。原工藝水泵符合要求可以利用原有，不符合要求必須更換。3.2 脫硫塔底部缺少排灰裝置，排灰困難改造方案：保留脫硫塔底插板門及電動鎖氣給料機(jī)，增設(shè)埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、渣倉、雙軸加濕攪拌機(jī)等設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)場情況結(jié)合工藝要求，對于增設(shè)的埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、電動鎖氣給料機(jī)、雙軸加濕攪拌機(jī)，現(xiàn)場就近配控制箱。埋刮板輸送機(jī)和斗式提升機(jī)，每套設(shè)置一個現(xiàn)場控制箱；電動鎖氣給料機(jī)和雙軸加濕攪拌機(jī)，每套設(shè)置一個現(xiàn)場控制箱。電源擬就近取自電控樓內(nèi)電氣配電柜。電纜敷設(shè)盡量利用原電纜通道或電纜橋架。3.3 脫硫系統(tǒng)對鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性不強(qiáng)脫硫系統(tǒng)對鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性不強(qiáng)，低負(fù)荷情況下，脫硫塔內(nèi)喉口流速降低，脫硫塔內(nèi)灰循環(huán)無法建立，影響脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。改造方案：增加一條凈煙氣再循環(huán)煙道，由引風(fēng)機(jī)出口煙道引出，接入脫硫塔入口煙氣聯(lián)箱，凈煙氣再循環(huán)煙道設(shè)置調(diào)節(jié)型煙氣擋板門，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況調(diào)節(jié)風(fēng)門開度。3.4 石灰消化系統(tǒng)#6機(jī)組使用干式消化器消化制取消石灰粉，現(xiàn)消化器存在一些問題。石灰消化過程中，消化器頂端安裝的布袋除塵器的濾袋經(jīng)常發(fā)生損壞，需要對消化器進(jìn)行一些改造。3.4.1消化器經(jīng)常性堵塞石灰消化過程中，由于產(chǎn)生大量的蒸汽和粉塵，消化器頂端安裝的布袋除塵器在運(yùn)行過程中大量的粉塵凝結(jié)在內(nèi)部。運(yùn)行一段時間之后，布袋除塵器內(nèi)累積灰量達(dá)到一定程度時，積灰突然垮塌，堵住消化器，消化器從而無法繼續(xù)運(yùn)行，需要進(jìn)行清灰處理。布袋除塵器反吹系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是反吹過程不能清理下布袋上粘附的石灰。改造方案：此問題經(jīng)過我方咨詢消化器廠家，得到的答復(fù)：主要問題在消化器布袋除塵器的濾袋材質(zhì)不符合要求，不能適應(yīng)這種高粉塵高含濕量的環(huán)境，在此種環(huán)境中會因為灰濃度高、濕度大，而造成糊袋。因此建議改變現(xiàn)有布袋除塵器的濾袋的材質(zhì)，并準(zhǔn)備兩套濾袋。其中一套濾袋使用一段時間后，更換另外一套濾袋。替換下來的濾袋進(jìn)行清洗和晾干后備用。如此交替進(jìn)行，可以在一定程度上避免因為布袋除塵器積灰后塌灰而堵住消化器。3.4.2消化器出力不夠消化器設(shè)計消化能力為10t/h(合同為16 t/h)，但目前實際的消化能力僅能達(dá)到45t/h，且由于前述原因，經(jīng)常停機(jī)檢修。且根據(jù)最新煤質(zhì)的計算結(jié)果，三臺機(jī)組同時滿負(fù)荷運(yùn)行需要消石灰量為18.5t/h。改造方案：我們根據(jù)此問題咨詢消化器廠家，主要問題可能是一方面布袋除塵器運(yùn)行阻力不符合要求，造成消化器不進(jìn)料。另一方面，可能是由于現(xiàn)場使用的生石灰品質(zhì)不符合該消化器的設(shè)計要求。建議落實消化器對生石灰品質(zhì)的要求。另外一個原因可能與后續(xù)的消石灰輸送系統(tǒng)的出力不足有關(guān)。消化器制造出的消石灰不能被及時的排出，消化器不能正常工作。根據(jù)計算，現(xiàn)有的消化器即使能夠達(dá)到10t/h的消化出力，也不能滿足現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)的滿負(fù)荷運(yùn)行。需要新上一套消化系統(tǒng)。3.5 消石灰輸送系統(tǒng)3.5 .1 從消化器出口到消石灰倉的倉泵以及從消石灰倉到中繼倉的倉泵出力均不夠。改造方案：倉泵輸送消石灰能力不夠，可以從兩方面來解決，一方面，由于輸送系統(tǒng)使用一段時間后輸送能力下降，可能是因為輸送系統(tǒng)長期使用，輸送系統(tǒng)的管道或者設(shè)備內(nèi)壁積灰，造成出力下降，需要對設(shè)備進(jìn)行清理檢修。另一方面，由于發(fā)電機(jī)組燃煤量、燃煤煤質(zhì)或者運(yùn)行參數(shù)的變化造成煙氣參數(shù)的變化，原輸送設(shè)計能力不能滿足現(xiàn)在的運(yùn)行條件要求?？梢圆扇≡黾右惶讱饬斔脱b置。需要變動的設(shè)備根據(jù)所采取的方案確定。其中增大單臺倉泵的輸送能力最經(jīng)濟(jì)。3.5.2 從中繼倉到脫硫塔的消石灰輸送能力不夠。由于含硫量和煙氣量有變化，現(xiàn)在的中繼倉到脫硫塔的原輸送能力不能滿足脫硫需要。改造方案：從中繼倉到脫硫塔的輸送采用稀相輸送，根據(jù)我方重新核算，計算基礎(chǔ)參數(shù)參見下表，現(xiàn)在的消石灰用量為6.2t/h ，稀相輸送應(yīng)保證50%以上的輸送裕量，因此設(shè)計能力應(yīng)能達(dá)到9.3t/h。需要更換型號大的風(fēng)機(jī)和管道。計算基礎(chǔ)參數(shù)名 稱符 號單 位數(shù) 值收到基碳份Car%49.4收到基氫份Har%3.38收到基氧份Oar%4.59收到基氮份Nar%2.00收到基硫份Sar%2.00收到基灰份Aar%29.9全水分Mtar%12.05低位發(fā)熱量Qnet,arKj/kg188703.6 壓縮空氣系統(tǒng)#5、#6、#7機(jī)組脫硫壓縮空氣系統(tǒng)原有2臺20m3/min輸送空壓機(jī)（三臺機(jī)組共用）和2臺24m3/min霧化空壓機(jī)（三臺機(jī)組共用）。三臺機(jī)組脫硫系統(tǒng)的雙流體霧化噴嘴改造后耗氣量在56m3/min左右，原有壓縮空氣系統(tǒng)不能滿足脫硫用氣量。改造方案：增加3臺24m3/min空壓機(jī)，與原有2臺空壓機(jī)一起采用三運(yùn)二備運(yùn)行模式。5#、6#、7#機(jī)組脫硫單獨(dú)設(shè)立壓縮空氣站，七臺空壓機(jī)集中布置（新增的3臺和原有的4臺），包含管路改造，壓縮空氣站布置于7#機(jī)組南側(cè)。原4臺空壓機(jī)及3臺冷干機(jī)需移至壓縮空氣站，需要敷設(shè)新的電纜。3.7電氣部分改造方案：埋刮板輸送機(jī)等新增設(shè)備設(shè)置就地控制箱，根據(jù)現(xiàn)場情況就近設(shè)備布置。電源從脫硫電控樓引接，室外控制箱防護(hù)等級不低于IP54?？諌簷C(jī)改造所需回路，需增加兩面開關(guān)柜，開關(guān)柜放置在電廠電控樓低壓配電室。3.8儀控部分改造方案：工作范圍為塔底灰系統(tǒng)改造等配套的儀控系統(tǒng)改造。負(fù)責(zé)本工程脫硫島改造工作范圍內(nèi)儀控系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備及材料供貨及安裝、調(diào)試及試運(yùn)行等。4.改造后性能預(yù)計效果分項工程結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，所有改造工程結(jié)束后，應(yīng)對其進(jìn)行168h連續(xù)運(yùn)行驗收測試，并提供調(diào)試及驗收報告。本工程結(jié)束后，應(yīng)達(dá)到改造前系統(tǒng)脫硫效率和除塵效率，并能保證改造后各系統(tǒng)能達(dá)到如下預(yù)期性能保證：4.1脫硫系統(tǒng)不妨礙鍋爐燃燒的正常運(yùn)行。4.2改造后脫硫系統(tǒng)能承受鍋爐負(fù)荷處于40100%之間時，不低于5/min負(fù)荷波動下能正常運(yùn)行。4. 3消石灰輸送系統(tǒng)改造后能夠滿足如下保證值：4. 3.1從消石灰倉到中繼倉的倉泵出力均能滿足脫硫正常運(yùn)行需要量。4. 3.2從中繼倉到脫硫塔的消石灰輸送能力能滿足脫硫正常運(yùn)行需要量。4. 4 壓空系統(tǒng)改造后能滿足如下保證值：滿足脫硫系統(tǒng)和消石灰輸送系統(tǒng)壓縮空氣用量。4. 5 増濕水系統(tǒng)改造后能滿足如下保證值：4.5.1改造后脫硫系統(tǒng)能夠適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化，并在考慮鍋爐排煙溫度升高的情況下留有裕量。4. 5.2改造后脫硫塔內(nèi)增濕降溫穩(wěn)定性增加，避免因噴嘴霧化不好造成積灰、塌灰現(xiàn)象，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。4. 6塔底灰系統(tǒng)改造后能滿足如下性能保證值：塔底灰改造后能夠?qū)⒚摿蛩撞康穆浠壹皶r排出，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。4.7 增加再循環(huán)煙道后能滿足如下性能保證值：脫硫系統(tǒng)在鍋爐機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時能夠正常投運(yùn)，且不影響鍋爐安全運(yùn)行。4.8 增加消化器除塵器后能滿足如下性能保證值：消化器更換布袋除塵器后能夠改善消化器堵灰。5. 結(jié)束語某廠150機(jī)組配