石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置優(yōu)化改造

石灰石一石膏濕法煙氣脫硫裝置優(yōu)化改造張忠;辛建軍;支國慶;張喜來【摘要】某火電廠2x300MW機組煙氣脫硫裝置各子系統(tǒng)設計冗余、繁雜，運行能耗偏高，設備維護成本高;系統(tǒng)工質(zhì)腐蝕性、磨損性極強，頻發(fā)泄漏現(xiàn)象，既影響設備投運率，又造成環(huán)境污染.為此，充分利用主機附屬系統(tǒng)、設備資源對工藝水、濾液水等子系統(tǒng)進行優(yōu)化改造;采取噴淋區(qū)內(nèi)、夕卜壁加強處理、脫硫系統(tǒng)室外管道加裝暖通伴熱系統(tǒng)改造等措施，解決吸收塔噴淋區(qū)頻發(fā)沖蝕穿孔及凍結(jié)等問題改造后，在相同工況下，機組脫硫單耗下降6kWh/t,并節(jié)約石灰石耗量3500t/a,同時降低了設備維護費用，效益顯著.【期刊名稱】《內(nèi)蒙古電力技術(shù)》【年(卷)，期】2014(032)002【總頁數(shù)】4頁(P66-69)【關(guān)鍵詞】濕法煙氣脫硫;吸收塔噴淋區(qū)域;沖蝕穿孔【作者】張忠;辛建軍;支國慶漲喜來【作者單位】北方聯(lián)合電力有限責任公司臨河熱電廠，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000;北方聯(lián)合電力有限責任公司臨河熱電廠，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000;北方聯(lián)合電力有限責任公司臨河熱電廠，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000;北方聯(lián)合電力有限責任公司臨河熱電廠，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000【正文語種】中文【中圖分類】TM621.21設備概況某電廠2x300MW亞臨界燃煤供熱發(fā)電機組，采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝，脫硫工程由南京龍源環(huán)保工程有限公司總承包。整套工程包含以下子系統(tǒng)：石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水供應系統(tǒng)、漿液排空及回收系統(tǒng)、廢水處理、儀用/雜用空氣系統(tǒng)，石灰石一石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程見圖1[1]。其中，煙氣系統(tǒng)采用增壓風機增壓及回轉(zhuǎn)式換熱器工藝。石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水及工業(yè)水供應系統(tǒng)的部分管道設備布置在室內(nèi)，其他管道設備均露天布置，并加裝保溫層與電伴熱帶。1、2號機組分別于2006-06-26、2007-04-24投入商業(yè)運營，脫硫系統(tǒng)隨主機同步投入運行。圖1石灰石一石膏溫法煙氣脫硫工藝流程圖2系統(tǒng)存在的問題2.1脫硫島各子系統(tǒng)設備維護成本高脫硫島各子系統(tǒng)設計冗余、繁雜，能耗及設備維護成本高。脫硫過程中參數(shù)監(jiān)控極為重要，偏離正常工況不僅影響系統(tǒng)脫硫效率，而且縮短設備使用壽命。系統(tǒng)工質(zhì)腐蝕性、磨損性、易堵塞性極強，頻發(fā)泄漏問題，影響了設備投運率，又造成環(huán)境污染。經(jīng)運行實踐觀察：襯膠隔膜閥在使用6個月后，即出現(xiàn)閥體襯膠脫落堵塞現(xiàn)象；使用的襯膠碳鋼管（RL）、玻璃鋼管（FRP）、聚丙烯（PPR、PPH）管、不銹鋼（316）管分別使用3~12個月后就發(fā)生了穿孔現(xiàn)象，尤其在調(diào)節(jié)閥、泵出口及管件法蘭面處，只要有一處被腐蝕，穿孔點就會蔓延，直至影響整個部件；漿液泵選型不當或采取節(jié)流調(diào)節(jié)方式，使得工質(zhì)在局部區(qū)域流速過高，加重了閥門管件及泵體通流部件的磨損與沖蝕。每年因此產(chǎn)生的設備維修費用達數(shù)十萬元，綜合脫硫效率降低約3%。2.2吸收塔噴淋區(qū)頻發(fā)沖蝕穿孔吸收塔噴淋區(qū)因漿液噴嘴布置不合理，運行中散射的高速漿液連續(xù)沖刷至吸收塔筒壁，破壞了筒壁的玻璃鱗片防腐層，穿透筒壁，造成漿液泄漏。對泄漏部位焊接鋼板局部重做防腐后，最多使用3個月，又出現(xiàn)同樣泄漏現(xiàn)象。每年處理吸收塔筒壁泄漏的費用達數(shù)萬元。2.3運行環(huán)境變化影響脫硫正常運行因該廠開拓干灰銷售市場，導致灰?guī)煊迷鰸駨U水量大幅度下降，造成脫硫廢水無處排放，吸收塔漿液品質(zhì)惡化，液位嚴重超標，污堵除霧器及煙氣換熱器。該工程在施工時，未充分考慮北方寒冷天氣對室外布置的工藝系統(tǒng)設備的防凍要求，導致冬季頻發(fā)凍結(jié)故障。3脫硫系統(tǒng)改造及效果3.1工藝水系統(tǒng)3.1.1設備狀況及存在的問題系統(tǒng)設置1臺工藝水箱，水源由工業(yè)廢水處理站復用水泵提供，壓力0.6~0.7MPa；配置3臺工藝水泵，配套電動機功率75kW。運行時將水源補入工藝水箱，再泵送至各工藝水用戶點。工藝水泵需連續(xù)運行，電耗高達60kWh。3.1.2改造方案及效果因工業(yè)廢水處理站復用水泵出口壓力、流量已能滿足工藝水用戶要求，將復用水泵至工藝水箱補水管道直接與工藝水泵入口母管連接，通過復用水泵提供工藝水，工藝水泵轉(zhuǎn)為管道泵備用［2］。運行時間以8760h/a（按1套脫硫系統(tǒng)全年運行，電價0.3元/kWh核算，下同）計，可節(jié)電250MWh，折合人民幣7.5萬元。3.2工業(yè)水系統(tǒng)3.2.1設備狀況及存在的問題系統(tǒng)設置1臺工業(yè)水箱，水源由全廠工業(yè)水系統(tǒng)的綜合水泵提供，設計壓力0.4MPa；配置2臺工業(yè)水泵，配套電動機功率15kW。將水源補入工業(yè)水箱，再輸送至各工業(yè)水用戶點。工業(yè)水泵需連續(xù)運行，電耗高達10kW/h。3.2.2改造方案及效果因全廠工業(yè)水系統(tǒng)的綜合水泵出口壓力、流量已能滿足工業(yè)水用戶要求，將綜合水泵至工業(yè)水箱補水管道直接與工業(yè)水泵入口母管連接，通過綜合水泵提供工業(yè)水，工業(yè)水泵轉(zhuǎn)為管道泵備用［2］。運行時間以8760h/a計，可節(jié)電45MWh，折合人民幣1.5萬元。3.3石膏排出及脫水系統(tǒng)3.3.1運行方式（1） 兩套脫硫島的石膏排出系統(tǒng)獨立運行，系統(tǒng)間無聯(lián)絡。（2） 石膏脫水系統(tǒng)配置2臺真空皮帶式脫水機，每臺皮帶機配置相應的濾餅沖洗水和濾布沖洗水系統(tǒng)，前者包括濾餅沖洗水箱和一用一備的濾餅沖洗水泵，配套電動機功率11kW，后者包括濾布沖洗水箱和一用一備的濾布沖洗水泵，配套電動機功率18.5kW。（3） 濾布沖洗系統(tǒng)采用脫水機真空泵的工作液排水作為沖洗水源，工業(yè)水源作為備用。真空泵的工作液排水進入濾布沖洗水箱，泵送至皮帶機濾布沖洗的各噴嘴處，沖洗濾布之后的水收集到濾餅沖洗水箱中，再泵送至石膏餅沖洗用水點。3.3.2存在的問題（1） 濾布沖洗水箱材質(zhì)為聚丙烯（PPR），強度低且容積小，無法安裝攪拌裝置，進入其中的真空泵排水硬度與濁度偏高，易沉積堵塞水箱出口；沖洗噴嘴結(jié)垢、堵塞無法運行，經(jīng)常需停運清理；濾布沖洗水泵為高速泵，頻發(fā)振動故障，維護工作量大。（2） 當其中1套脫硫島啟動需要配漿時，必須通過事故漿液排放系統(tǒng)完成。不僅增加設備電耗及維護費用，而且因流量限制影響配漿時間及配漿品質(zhì)，可能會造成脫硫島啟動后初期排放不達標問題。3.3.3改造方案及效果(1)因工藝水系統(tǒng)壓力能夠滿足脫水機濾布沖洗水壓力要求，將濾布沖洗水泵廢棄，改由工藝水系統(tǒng)提供濾布沖洗水；回收真空泵的工作液排水至一級工業(yè)廢水系統(tǒng)，二次回用。運行時間按3650h/a核算，可節(jié)電60MWh，折合人民幣1.8萬元，減少材料費用8萬元。(2)將2套脫硫島石膏排出系統(tǒng)互聯(lián)，在其中1套脫硫系統(tǒng)啟動時，由在運行的脫硫系統(tǒng)提供漿液，可提高待啟動脫硫吸收塔進漿速度及配漿質(zhì)量，實現(xiàn)啟動后即可達標排放，從而保持良好的石膏品質(zhì)。事故漿液泵處于備用狀態(tài)，減少了事故漿液泵的電耗及設備維護費用。3.4濾液水收集系統(tǒng)3.4.1運行方式濾液水收集系統(tǒng)包括濾液水收集池和一用一備的濾液水泵，配套電動機功率30kW。濾液水分布在真空皮帶機頭、尾兩側(cè)。皮帶機尾部濾液水經(jīng)排水管直接排至濾液水收集池；頭部通過管道流入濾餅沖洗水箱，再輸送至石膏餅沖洗用水點。皮帶機集液槽設有一個地漏，且與尾部濾液水并用1根管道排至濾液水收集池。3.4.2存在的問題濾餅沖洗水箱容積很小，無法安裝攪拌裝置，進入其中的濾布沖洗水含有大量石膏顆粒，極易沉積堵塞水箱出口；濾餅沖洗水泵入口管徑小，極易沉積，經(jīng)常需停運進行徹底清理；濾餅沖洗水泵為高速泵，頻發(fā)振動故障，維護工作量大。皮帶機集液槽地漏少，且經(jīng)常於堵，清理費時費力，嚴重污染環(huán)境。3.4.3改造方案及效果廢棄濾餅沖洗水箱及濾餅沖洗水泵，重新布置皮帶機頭部濾液水至濾餅沖洗水箱的管道，使其直接回收至濾液水收集池，減少了濾餅沖洗水泵電耗及設備維護費用。運行時間按3650h/a核算，可節(jié)電30MWh，折合人民幣0.9萬元，減少材料費用5萬元。3.5球磨機潤滑油系統(tǒng)3.5.1運行方式及存在的問題球磨機噴射潤滑油系統(tǒng)設空壓機1臺，配套電動機功率4kW，根據(jù)設定時間，空壓機自啟動為噴射潤滑油系統(tǒng)提供噴射氣源。運行中，因空壓機頻繁啟動，導致氣缸損壞，增加電耗。3.5.2改造方案及效果廢棄原空壓機，就近使用儀用壓縮空氣作為噴射潤滑油系統(tǒng)噴射氣源。運行時間按8760h/a核算，可節(jié)電30MWh，折合人民幣0.9萬元。3.6GGH吹灰器密封風系統(tǒng)3.6.1運行方式及存在的問題每臺GGH的吹灰器設置2臺高速密封風機，配套電動機功率2.2kW。2臺高速密封風機同時運行，為上下層吹灰器槍管提供密封冷卻氣源。高速密封風機因振動大故障頻繁停機，泄漏的煙氣致吹灰器驅(qū)動機構(gòu)、蒸汽管道及閥門嚴重腐蝕，影響設備運行，同時也破壞了環(huán)境。3.6.2改造方案及效果廢棄原高速密封風機，就近使用儀用壓縮空氣作為吹灰器槍管密封冷卻氣源，提高了系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，達到節(jié)能降耗、降低設備維護費用的目的。運行時間按8760h/a核算，可節(jié)電30MWh，折合人民幣0.9萬元。3.7煙氣粉塵儀密封風系統(tǒng)3.7.1運行方式及存在的問題脫硫島煙氣粉塵儀設2臺高速反吹風機，配套電動機功率1.5kW，為粉塵儀提供吹掃空氣。脫硫島運行中，反吹風機24h連續(xù)運行進行吹掃，經(jīng)常發(fā)生振動大故障停機、入口濾網(wǎng)堵塞等問題。3.7.2改造方案及效果廢棄原高速反吹風機，就近使用儀用壓縮空氣為粉塵儀提供吹掃空氣，達到節(jié)能降耗、降低設備維護費用的目的。運行時間按8760h/a核算，可節(jié)電20MWh，折合人民幣0.6萬元。3.8pH值監(jiān)測系統(tǒng)3.8.1原設計存在的問題原設計吸收塔漿液pH計安裝在位置高達23m的石膏旋流站。因石膏排出泵出口壓力偏高，且為節(jié)流調(diào)節(jié)，導致電極磨損、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，出現(xiàn)零點漂移等現(xiàn)象［3］。為測量pH值，即使無需出石膏，也必須運行石膏排出泵，既浪費電能，又增加設備維修費用。3.8.2改造方案及效果利用漿液循環(huán)泵出、入口壓力測量表管，結(jié)合泵出、入口壓力差對pH值進行監(jiān)測。因泵出、入口壓力差較小，加之測量容器擴容，避免了pH值監(jiān)測系統(tǒng)電耗高、電極壽命低等問題。改造后，實現(xiàn)了石膏排出泵間斷運行，提高了測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，減少了維護工作量及資金投入，年可節(jié)電300MWh。3.9供漿系統(tǒng)3.9.1原設計存在的問題原設計供漿泵為定速泵，供漿量為電動調(diào)節(jié)門節(jié)流調(diào)節(jié)，導致管道、閥芯磨損嚴重，初步統(tǒng)計每年需要更換1次電動調(diào)節(jié)門閥芯及門后管道，每次設備更換費用為5萬元，且節(jié)流調(diào)節(jié)導致供漿泵電耗偏高。3.9.2改造方案及效果實施變頻改造，通過轉(zhuǎn)速變化調(diào)節(jié)供漿量，吸收塔供漿電動調(diào)節(jié)門保持全開狀態(tài)。不僅降低了供漿泵電耗，還可實現(xiàn)供漿流量調(diào)節(jié)精細化，控制最經(jīng)濟的吸收塔漿液pH值［4］。運行時間按8760h/a核算，可節(jié)電50MWh，折合人民幣1.5萬元。改造后將吸收塔漿液pH值控制為最經(jīng)濟值，石膏漿液中的碳酸鈣含量遠低于設計值，因此可節(jié)約石灰石3500t，減少材料費用43萬元。3.10其他改造措施3.10.1吸收塔噴淋區(qū)域?qū)τ谖账娏軈^(qū)頻發(fā)沖蝕穿孔的問題，采取了內(nèi)壁粘貼瓷磚、夕卜壁涂刷防腐材料等加強處理工藝[5-6],達到了控制泄漏擴展、不停塔進行泄漏處理的預期目的，在一定程度上解決了吸收塔噴淋層頻繁沖蝕穿孔問題。2012年1號吸收塔再未發(fā)生泄漏；2號吸收塔出現(xiàn)2處泄漏點，泄漏點數(shù)量較之前減少了80%。每年因此可減少處理費用約2萬元。3.10.2-、二級工業(yè)廢水回收改造改造時將真空脫水機真空泵排水、漿液循環(huán)泵密封水回收至工業(yè)廢水井，并將脫硫廢水回收至撈渣機[7],在一定程度上解決了灰?guī)煊迷鰸駨U水量大幅度下降致使脫硫廢水無處排放，吸收塔液位嚴重超標而污堵除霧器煙氣換熱器問題，使?jié){液品質(zhì)達到工藝要求，氯離子含量滿足設計要求。3.10.3防凍工藝改造利用市區(qū)熱網(wǎng)送回水壓力差較高的優(yōu)勢，實施在脫硫系統(tǒng)室外管道加裝暖通伴熱等系統(tǒng)改造，解決了電伴熱可靠性差等問題，每年可減少5萬元電伴熱采購維護費用。4結(jié)語經(jīng)過近1a的設備治理與優(yōu)化改造，共計取消了8臺冗余配置的輔機，相同工況下，系統(tǒng)綜合脫硫效率提高5%，減少約200kW的輔機功耗，并提高了二級工業(yè)廢水利用率，日均減少原水耗量30t,系統(tǒng)耗電率下降約0.3%，取得良好的效果。【相關(guān)文獻】孫克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設計建造及運行[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005:174194.西安熱工研究院有限公司.發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010:87-99.曾庭華，楊