燃煤電廠脫硫改造經(jīng)驗綜述-課件

燃煤電廠脫硫改造經(jīng)驗綜述脫硫改造的外因和內(nèi)因火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格受多方面因素的影響，燃煤電廠煤質(zhì)波動大，普遍變差部分脫硫工程的設(shè)計和設(shè)備存在不同程度的問題，脫硫系統(tǒng)不能長期、穩(wěn)定、可靠運行，尤其在取消煙氣旁路后，矛盾更加突出超低排放為增加電廠發(fā)展的環(huán)境容量或爭取城市電廠的生存空間，同時也為改善大氣環(huán)境作貢獻，有些電力集團率先提出了超凈排放、近零排放、超低排放、達到燃天然氣燃氣輪機標(biāo)準(zhǔn)排放（簡稱燃機標(biāo)準(zhǔn)）等概念。其中燃機標(biāo)準(zhǔn)的提法是不科學(xué)的，因在GB13223—2011標(biāo)準(zhǔn)中，燃煤機組的基準(zhǔn)氧含量是6%，而天然氣燃氣輪機組的基準(zhǔn)氧含量是15%，即其空氣過剩系數(shù)是燃煤機組的2.5倍。眼下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低排放濃度分別是5、35、50mg/Nm3已被廣泛宣傳，最早是浙江省人民政府發(fā)文要求省內(nèi)600MW及以上燃煤機組于2017年前達到上述排放要求，并稱于2014年6月在嘉興電廠百萬機組上已實施投運。隨后，江蘇、山東、陜西等地以示范工程、加大環(huán)保電價補貼等方式予以跟上。盡管花錢很多、減量不多，在經(jīng)濟上不夠合理，但對相關(guān)環(huán)保產(chǎn)業(yè)卻是機遇和挑戰(zhàn)，尤其是脫硫和除塵改造耗資更大，粗估1臺300MW機組脫硫和除塵超低排放改造約需5000萬元。目前實現(xiàn)超低排放，首先要控制燃煤品質(zhì)、加強運行維護管理，主要技術(shù)措施有：煙塵控制采用吸收塔上游除塵器達標(biāo)排放、提高吸收塔除塵效果、減少吸收塔出口霧滴攜帶量、在吸收塔后加裝濕式電除塵器等；二氧化硫控制采用雙循環(huán)技術(shù)進行提效改造、增加液氣比、改善塔內(nèi)氣流分布、提高吸收劑石灰石品質(zhì)和活性等；氮氧化物控制采用3層品質(zhì)優(yōu)良的催化劑、改善氣流分布和噴氨裝置、控制催化劑通道流速等。試行跨行業(yè)排放權(quán)交易制度目前，電力行業(yè)各項污染治理都走在全國前列，但鋼鐵、水泥這些污染大戶卻遠遠落在后面。全國環(huán)保一盤棋，只有你電力一家先進，沒辦法改變環(huán)境污染現(xiàn)狀，這就是“木桶短板效應(yīng)”。由于燃煤電廠電價由國家定，有環(huán)保電價補貼，有治理積極性。而鋼鐵、水泥完全由市場定價，目前行業(yè)不景氣，有的還虧錢，沒錢搞治理?，F(xiàn)在有的電力集團提出超低排放，其真實目的之一是為電廠新上機組增加環(huán)境容量。如前舉例，粗估1臺300MW機組脫硫和除塵超低排放改造約需5000萬元，這僅是將煙囪入口煙塵濃度從20mg/Nm3降到5mg/Nm3，將SO2濃度從50mg/Nm3降到35mg/Nm3。1臺300MW機組脫硫和除塵排放量每小時各降約15千克。如果能實行排放權(quán)交易，電廠可向鋼鐵廠和水泥廠購買SO2和氮氧化物及煙塵排放權(quán)增加自身的環(huán)境容量，鋼鐵廠、水泥廠用這筆錢來建設(shè)除塵、脫硫、脫硝裝置，其減排的污染物數(shù)量比電廠超低排放的減排量不知要多多少倍。為滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求，適應(yīng)燃煤煤質(zhì)的變化，并結(jié)合近年來脫硫裝置在電廠運行的實際情況，有關(guān)單位在脫硫增容提效改造上做了大量工作，積累了不少寶貴經(jīng)驗。中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會脫硫脫硝委員會曾組織召開了脫硫改造經(jīng)驗交流會。主要經(jīng)驗與案例介紹如下：根據(jù)資料顯示，在酸性環(huán)境下pH=4.5時，氧化效率是最高的。特別是對于高硫煤，氧化空氣系數(shù)可以大大降低，從而大幅降低氧化風(fēng)機的電耗，并且同時可以大大提高石膏品質(zhì)，提高石膏脫水率，據(jù)國外資料顯示，采用雙循環(huán)系統(tǒng)后石膏含水率可以從10%降低到6%，低pH值可以有效提高氧化效率的結(jié)論已經(jīng)在其它電廠的實際運行試驗中得到了驗證。經(jīng)過一級循環(huán)的煙氣直接進入二級循環(huán)（圖中AbsorberZone），此級循環(huán)實現(xiàn)主要的脫硫洗滌過程，由于不用考慮氧化結(jié)晶的問題，所以pH可以控制在非常高的水平，達到5.8-6.4，這樣可以大大降低循環(huán)漿液量。雙塔雙循環(huán)技術(shù)是在單塔雙循環(huán)技術(shù)上的發(fā)展和延伸，非常適用于高含硫煤和高脫硫效率的改造工程。能有效的利用原有脫硫裝置，避免了重復(fù)建設(shè)和資源浪費。2.串聯(lián)塔在原吸收塔前設(shè)置預(yù)洗滌塔，煙氣順次通過預(yù)洗滌塔、原吸收塔后去煙囪排放（見下圖）。預(yù)洗滌塔的功能是初步降低煙氣中的二氧化硫濃度，使得進入原吸收塔的二氧化硫濃度接近或者低于原塔設(shè)計值，避免原塔結(jié)構(gòu)上和大設(shè)備的改動。在燃煤含硫量約4%、SO2濃度約9260mg/Nm3的工況下，根據(jù)各種工況的模擬分析，預(yù)洗滌塔達到64%的脫硫效率、原吸收塔達到88%的脫硫效率即可保證系統(tǒng)出口凈煙氣二氧化硫濃度≤400mg/Nm3的預(yù)期效果。

此時，預(yù)洗滌塔僅需設(shè)置2臺流量10000m3/h的循環(huán)泵，相對于直接原塔改造，節(jié)約了一臺循環(huán)泵及相應(yīng)的噴淋層噴嘴等設(shè)備。而且，預(yù)洗滌塔設(shè)置于原吸收塔前，可有效的抵消原吸收塔設(shè)備老化對脫硫效果造成的不利影響，增加了系統(tǒng)的可靠性。3.塔外漿池在環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)日益提高的前提下，必須保證主機啟動時脫硫系統(tǒng)同步投運，這就要求脫硫裝置的增容改造工程在一個大修期內(nèi)完成，輔助漿液循環(huán)箱的脫硫技術(shù)設(shè)計思路剛好能解決這個問題，該技術(shù)具有幾個突出的優(yōu)點：改造工作量小，投資少、工期短（核心工期只需60天）、并且煙氣處理能力提高。（3）主、輔塔頂部與底部連通，保證漿液在兩塔之間能進行循環(huán)流通。（4）更換四臺漿液循環(huán)泵，提高泵的出力及流量，其中兩臺循環(huán)泵入口連接到主塔，其余兩臺循環(huán)泵入口連接到輔塔，漿液噴淋層依舊安裝在主塔內(nèi)。（5）增加一臺氧化風(fēng)機，由原先的一用一備改為兩用一備，增大了氧化風(fēng)量。（6）增加石膏漿液排出能力，并且將兩臺石膏排出泵入口分別接在主塔與輔塔底部，保證主、輔塔漿液能按需求排出。根據(jù)輔助漿液循環(huán)箱脫硫技術(shù)的系統(tǒng)特征不難看出，改造后的脫硫裝置明顯提高了液氣比、增大了煙氣處理能力，同時，該技術(shù)還具備以下常規(guī)脫硫裝置改造不具備的優(yōu)點：（1）采用原塔氧化、輔塔不氧化的方式；（2）增加輔塔后延長了漿液結(jié)晶時間。每臺吸收塔原有2臺氧化風(fēng)機保留1臺，取消1臺，新增2臺大容量的氧化風(fēng)機，并更換所有氧化空氣管道（包括吸收塔內(nèi)、外）和相關(guān)閥門。另外在吸收塔每層噴淋層下方均增設(shè)一層ID環(huán)，可讓煙氣流場更均勻和防止煙氣逃逸現(xiàn)象。改造前/后吸收塔主要參數(shù)對比情況如下：噴淋層由3層改為4層；循環(huán)泵由3臺8500m3/h，改為4臺，即增1臺12000m3/h；液氣比由9.51L/m3增到13.91L/m3；漿液循環(huán)時間由5.78min減少到3.93min。（2）煙氣系統(tǒng)：因吸收塔整體增高，凈煙氣出口煙道也相應(yīng)提高1.7m，對加高部分煙道進行防腐處理。（3）石灰石漿液制備系統(tǒng)：本次改造在2座石灰石粉倉附近新增1個石灰石漿液制備箱及2臺石灰石漿液輸送泵（1運1備）和相關(guān)管道。5.有托盤的吸收塔提高脫硫效率的改造對于已有托盤的吸收塔，可以通過降低托盤的開孔率來提高脫硫效率。降低開孔率使煙氣通過托盤的速度加快，從而強化了氣液傳質(zhì)效果，可有效地提高脫硫效率。根據(jù)使用經(jīng)驗，在一定范圍內(nèi)（托盤開孔率28~35%），托盤開孔率每降低1%，脫硫效率可提高約0.8%~1%。整個托盤系統(tǒng)由多個模塊組成，其開孔率調(diào)整的主要施工方法是利用專用工具將橡膠塞嵌入托盤空隙中，密封部分托盤開孔，以達到封堵的效果。如圖所示，對于單個托盤模塊，封堵其周邊一圈開孔及中間一列開孔，從而在整體上實現(xiàn)整個托盤系統(tǒng)的均勻封堵，最終實現(xiàn)符合工藝要求的托盤開孔率。通過對以往改造案例進行分析，橡膠塞可緊固于托盤孔隙中。橡膠塞材質(zhì)為三元乙丙橡膠（EPDM），一般而言，橡膠塞型式主要有橡膠圓柱塞（如圖所示）和橡膠錐形塞（如圖所示）兩種。該施工方法簡單，易于操作，無需對吸收塔做大的改造。