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1、煙氣循環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電有限公司山東煙臺郵編：264002摘要：煙氣循環流化床石灰半干法脫硫在我國屬于新興的環保項目，本文重要針對某廠#6爐煙氣循環流化床石灰半干法脫硫自投運以來存在的問題進行了分析，并針對每個問題提出了可行性解決方案，其中部分方案已經得以實行，并取得一定成效。關鍵詞：半干法脫硫存在問題解決方案1、脫硫系統概述某廠6爐150MW機組是上海鍋爐廠生產的循環流化床鍋爐，煙氣脫硫除塵系統，采用循環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熱器出口至煙囪的區域范圍，每臺鍋爐的煙氣從空氣預熱器出來后，進入預除塵器（ESP1）預除塵，除2、去85%的飛灰，然后進入脫硫塔，在塔內進行脫硫反映，再進入脫硫除塵器（ESP2），除塵后由吸風機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和壓縮空氣系統采用三臺機組共用外，其它系統為一臺機組一套配置，重要涉及：煙氣系統、預除塵系統、脫硫塔系統、脫硫電除塵器系統、脫硫工藝水系統、物料再循環系統等。脫硫塔是煙氣脫硫系統的核心設備，其涉及煙氣進入口、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，從預除塵器出來的煙氣通過脫硫塔排出，在脫硫塔中，增濕霧化水、吸取劑分別從文丘里裝置擴散管上端噴入，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3、脫硫劑進行混合、反映，這種強烈的多相流保證煙氣中的SO2與脫硫劑具有較好的反映、換熱及傳質性能。從而達成脫硫的目的。從預除塵器出來的煙氣中未被捕集的煙塵、脫硫塔產生的脫硫副產物（脫硫灰）、未完全反映的吸取劑等被氣流夾帶從脫硫塔頂部排出，進入脫硫電除塵器，這些粉塵絕大部分被捕集落入到電除塵器的灰斗中。根據脫硫塔內壓差的控制信號，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一步的化學反映，形成了物料的再循環，只有一小部分物料排出脫硫系統。由自卸式密封罐車運來的生石灰粉經罐車自帶的輸送裝置輸送到生石灰倉，生石灰倉倉底設有排放口，通過插板閥、旋轉閥、給料螺旋輸送機、稱重螺旋輸送機進入干式4、消化器進行生石灰粉的消化，生成干態消石灰，然后通過倉泵輸送到消石灰倉。消石灰倉倉底設有排放口，消石灰通過倉泵輸送至中繼倉。中繼倉底設立氣力輸送裝置，消石灰以送粉鼓風機提供的壓縮空氣為動力，通過噴射裝置噴入脫硫塔內參與脫硫反映。增濕系統以壓縮空氣為動力，通過雙流體霧化噴槍使水細化成50150m的霧滴，噴入到反映塔中的煙氣中去，使煙氣溫度減少、濕度增大，保證較好脫硫反映條件。所以增濕系統重要由水及壓縮空氣系統組成。重要設備有工藝水箱、工藝水泵、雙流體霧化噴槍、霧化空壓機等。2、脫硫系統存在問題2.1以往出現問題及解決辦法21.1#6機組返料斜槽堵塞多次。因素一是流化布磨損泄漏，灰進入氣室，導致返料5、斜槽堵塞，更換流化布后正常；二是電動流量閥磨損，泄漏嚴重，流量無法控制，導致返料斜槽堵塞，更換修復電動流量閥后正常。21.2#6機組消化水泵腔室和螺桿磨損、發澀導致消化水泵啟動超時，消化器無法正常運營。增長了一臺消化水泵，修復以前的水泵互為備用。21.3脫硫塔積灰、塌灰多次，導致鍋爐滅火機組停運。采用的措施一是運營加強脫硫塔出、入口壓力和床壓的監視，發現異常進行涮床；二是每次機組停運后進行脫硫塔清灰，啟動后記錄各負荷下的空床參數，以備異常時對比數據。21.4各料位DCS計指示不準。通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。原工藝水泵與電機為直聯方式，電機主軸彎曲，設備可6、靠性較差，現改為IS型泵，設備可靠性得到進提高。2.2目前存在問題由于煤質、煙氣溫度、煙氣量及石灰品質比脫硫系統設計參數相比發生較大變化，導致脫硫系統存在以下重要問題：消石灰輸送系統出力不滿足脫硫正常運營需要量。.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營需要量。.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營需要量。現有壓縮空氣系統出力不滿足脫硫用氣量。脫硫塔噴嘴霧化效果不好，導致脫硫塔積灰塌灰，運營不穩定。脫硫塔底部排灰困難。脫硫系統對鍋爐負荷適應性不強。消化器除塵系統運營不穩定。針對以上問題，建議對#6機組脫硫的消石灰輸送系統、壓縮空氣7、系統、增濕水系統、塔底灰解決系統進行改造、并增長煙氣再循環，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、塌灰比較嚴重脫硫塔積灰、塌灰情況比較嚴重，重要因素是由于噴嘴霧化情況不好引起的，#6機組脫硫塔通過流場模擬發現塔內流場紊亂，這也是引起脫硫塔積灰的一個因素。改造方案：脫硫塔入口段增設導流板導流板采用16MnR材質，與脫硫塔連接方式為焊接連接。根據6機組增長導流板的情況，盡快進行塔內流場實驗，擬定并完善導流板增長方案。并根據導流板磨損情況適當考慮防磨解決。增長導流板后流場模擬見下圖：由上圖可以看出，脫硫塔內流場得到了很好的改善，從文丘里噴射出的煙8、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呈現環核流動狀態，較好的體現了流化床的運營行為。增濕水系統改造采用雙流體霧化噴嘴，每臺脫硫塔設兩層噴嘴，安裝標高不變，每塔設6個噴嘴，噴嘴額定流量為6m3/h，噴嘴采用歐洲PNR公司生產的雙流體噴嘴；每個噴槍增設一個噴槍托架，托架迎風側增設防磨層，噴槍增長簡易防磨護套，定期檢查更換。原工藝水泵符合規定可以運用原有，不符合規定必須更換。3.2 脫硫塔底部缺少排灰裝置，排灰困難改造方案：保存脫硫塔底插板門及電動鎖氣給料機，增設埋刮板輸送機、斗式提高機、渣倉、雙軸加濕攪拌機等設備。根據現場情況結合工藝規定，對于增設的埋刮板輸送機、斗式9、提高機、電動鎖氣給料機、雙軸加濕攪拌機，現場就近配控制箱。埋刮板輸送機和斗式提高機，每套設立一個現場控制箱；電動鎖氣給料機和雙軸加濕攪拌機，每套設立一個現場控制箱。電源擬就近取自電控樓內電氣配電柜。電纜敷設盡量運用原電纜通道或電纜橋架。3.3 脫硫系統對鍋爐負荷適應性不強脫硫系統對鍋爐負荷適應性不強，低負荷情況下，脫硫塔內喉口流速減少，脫硫塔內灰循環無法建立，影響脫硫系統運營。改造方案：增長一條凈煙氣再循環煙道，由引風機出口煙道引出，接入脫硫塔入口煙氣聯箱，凈煙氣再循環煙道設立調節型煙氣擋板門，根據機組負荷情況調節風門開度。3.4 石灰消化系統#6機組使用干式消化器消化制取消石灰粉，現消化器存10、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常發生損壞，需要對消化器進行一些改造。消化器經常性堵塞石灰消化過程中，由于產生大量的蒸汽和粉塵，消化器頂端安裝的布袋除塵器在運營過程中大量的粉塵凝結在內部。運營一段時間之后，布袋除塵器內累積灰量達成一定限度時，積灰忽然垮塌，堵住消化器，消化器從而無法繼續運營，需要進行清灰解決。布袋除塵器反吹系統運營正常，但是反吹過程不能清理下布袋上粘附的石灰。改造方案：此問題通過我方征詢消化器廠家，得到的答復：重要問題在消化器布袋除塵器的濾袋材質不符合規定，不能適應這種高粉塵高含濕量的環境，在此種環境中會由于灰濃度高、濕度大，而導致糊袋。因此建議改11、變現有布袋除塵器的濾袋的材質，并準備兩套濾袋。其中一套濾袋使用一段時間后，更換此外一套濾袋。替換下來的濾袋進行清洗和晾干后備用。如此交替進行，可以在一定限度上避免由于布袋除塵器積灰后塌灰而堵住消化器。消化器出力不夠消化器設計消化能力為10t/h(協議為16 t/h)，但目前實際的消化能力僅能達成45t/h，且由于前述因素，經常停機檢修。且根據最新煤質的計算結果，三臺機組同時滿負荷運營需要消石灰量為18.5t/h。改造方案：我們根據此問題征詢消化器廠家，重要問題也許是一方面布袋除塵器運營阻力不符合規定，導致消化器不進料。另一方面，也許是由于現場使用的生石灰品質不符合該消化器的設計規定。建議貫徹消12、化器對生石灰品質的規定。此外一個因素也許與后續的消石灰輸送系統的出力局限性有關。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。根據計算，現有的消化器即使可以達成10t/h的消化出力，也不能滿足現有脫硫系統的滿負荷運營。需要新上一套消化系統。3.5 消石灰輸送系統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，由于輸送系統使用一段時間后輸送能力下降，也許是由于輸送系統長期使用，輸送系統的管道或者設備內壁積灰，導致出力下降，需要對設備進行清理檢修。另一方面，由于發電機組燃煤量、燃煤煤質或者運營13、參數的變化導致煙氣參數的變化，原輸送設計能力不能滿足現在的運營條件規定。可以采用增長一套氣力輸送裝置。需要變動的設備根據所采用的方案擬定。其中增大單臺倉泵的輸送能力最經濟。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，根據我方重新核算，計算基礎參數參見下表，現在的消石灰用量為6.2t/h ，稀相輸送應保證50%以上的輸送裕量，因此設計能力應能達成9.3t/h。需要更換型號大的風機和管道。計算基礎參數名 稱符 號單 位數 值收到基碳份Car%49.4收到基氫份Har%3.314、8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低位發熱量Qnet,arKj/kg188703.6 壓縮空氣系統#5、#6、#7機組脫硫壓縮空氣系統原有2臺20m3/min輸送空壓機（三臺機組共用）和2臺24m3/min霧化空壓機（三臺機組共用）。三臺機組脫硫系統的雙流體霧化噴嘴改造后耗氣量在56m3/min左右，原有壓縮空氣系統不能滿足脫硫用氣量。改造方案：增長3臺24m3/min空壓機，與原有2臺空壓機一起采用三運二備運營模式。5#、6#、7#機組脫硫單獨設立壓縮空氣站，七臺空壓機集中布置（新增的3臺和原有15、的4臺），包含管路改造，壓縮空氣站布置于7#機組南側。原4臺空壓機及3臺冷干機需移至壓縮空氣站，需要敷設新的電纜。3.7電氣部分改造方案：埋刮板輸送機等新增設備設立就地控制箱，根據現場情況就近設備布置。電源從脫硫電控樓引接，室外控制箱防護等級不低于IP54。空壓機改造所需回路，需增長兩面開關柜，開關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改造等配套的儀控系統改造。負責本工程脫硫島改造工作范圍內儀控系統的系統設計、設備及材料供貨及安裝、調試及試運營等。4.改造后性能預計效果分項工程結束后，應進行調試，所有改造工程結束后，應對其進行168h連續運營驗收測試，并提供16、調試及驗收報告。本工程結束后，應達成改造前系統脫硫效率和除塵效率，并能保證改造后各系統能達成如下預期性能保證：4.1脫硫系統不妨礙鍋爐燃燒的正常運營。4.2改造后脫硫系統能承受鍋爐負荷處在40100%之間時，不低于5/min負荷波動下能正常運營。4.3消石灰輸送系統改造后可以滿足如下保證值：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營需要量。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營需要量。4.4 壓空系統改造后能滿足如下保證值：滿足脫硫系統和消石灰輸送系統壓縮空氣用量。4.5 増濕水系統改造后能滿足如下保證值：改造后脫硫系統可以適應機組負荷變化，并在考慮鍋17、爐排煙溫度升高的情況下留有裕量。4. 5.2改造后脫硫塔內增濕降溫穩定性增長，避免因噴嘴霧化不好導致積灰、塌灰現象，影響系統穩定。4.6塔底灰系統改造后能滿足如下性能保證值：塔底灰改造后可以將脫硫塔底部的落灰及時排出，保證機組的安全運營。4.7 增長再循環煙道后能滿足如下性能保證值：脫硫系統在鍋爐機組低負荷運營時可以正常投運，且不影響鍋爐安全運營。4.8 增長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可以改善消化器堵灰。5. 結束語某廠150機組配備的半干法脫硫系統從設計、設備選型、施工等方面都存在一些不盡人意的問題。對這些問題進行分析，一方面有助于我們根據實際情況，積極采用相應防范措施，保證我公司脫硫系統安全穩定運營。另一方面可認為此后新機組脫硫系統設計、設備選型提供一定的借鑒！致謝本文編寫過程中得到該廠領導及生技部、燃灰維護部領導的大力支持、得到山大能源公司的大力支持指導，以及公司有關技術人員集體智慧的支持，在此一并感謝！參 考 文 獻1該公司半干法脫硫運營規程2該公司半干法脫硫檢修規程3工業脫硫技術（化學工業出版社）4脫硫技術改造方案（山東山大能源環境有限公司編寫）