单塔双循环脱硫运行方式对性能的影响分析

跟着环境局势的日益严峻,国家加大了对燃煤电厂的SO2排放控制要求,相继出台了一系列方针,如《火电厂大气污染物排放标准》、《煤电节能减排晋级与改造行动计划(2014-2020年)》、《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造作业计划》等。其中,脱硫抵达超低排放要求(6%O2条件下,SO2浓度<35mg/m3),干流的提效改造技能路程为单塔双循环工艺和双塔双循环工艺。根据数据核算,二者中又以单塔双循环工艺居多。在实践作业进程中,由于燃煤硫分的改动、混煤甚至煤泥掺烧、调峰导致的负荷骤变等,常常需求改动作业办法,这既关系到SO2的合格排放,也关系到节能经济,怎样合理地作业各层喷淋就显得格外的重要。

1单塔双循环技能的特征

单塔双循环工艺最大的特征是在脱硫塔内设置锥型搜集碗和塔外设置AFT浆池。脱硫的喷淋系统被锥形碗分为上下两部分,一级循环作为预洗刷、石灰石高效溶解区,二级喷淋作为高效脱硫区。通过对两套循环回路浆液的pH值和浆液密度等参数的调控,完结石灰石的溶解、SO2吸收和脱硫副产物的氧化分区控制。单塔双循环工艺由于功用分区的规划理念,使其具有单循环工艺所无法比拟的技能优势,首要体现在以下几个方面:

(1)两个循环单独控制,使溶解、吸收、氧化等不同的工艺进程,在不同的控制参数下进行,互不搅扰,使每个进程都处于最佳工况点。

(2)吸收剂先从二级循环进入,再进入一级循环,增加了吸收剂浆液在系统中的停留时刻,使吸收剂的溶解更充沛,使用率更高。

(3)一级循环浆池中浆液pH值控制较低,一般设置在4.5～5,有利于亚硫酸钙的氧化,增加石膏的可结晶时刻,从一级循环浆池排出的浆液进行脱水处理,使终究脱硫副产物的质量更有保证。

(4)二级循环浆池中浆液pH值控制较高,一般设置在5.5～6,保证了较高的浆液碱度,更有利于快速吸收烟气中残留的SO2,使出口烟气SO2浓度满足超低排放的要求。

(5)一级循环浆池规划脱硫功率80%以上,烟气通过一次洗刷后,SO2含量已大幅度减小,在二级循环中,选用较小的液气比,就能抵达志趣的洗刷效果,并且,由于二级循环浆液不输送去脱水处理,对氧化的要求不高,可以减少氧化风量的供应,这就降低了系统的电能耗费。

(6)一级循环和二级循环之间设置了锥型的搜集碗,不只避免了不同pH值和密度的浆液混流,并且对烟气具有超卓的分配、导流效果,抵达了均布气流的目的,有效地改进了传质效果,降低了烟气SO2逃逸的可能性,进一步保证出口排放合格。

2作业办法对功用的影响

单塔双循环工艺涉及到两级循环,而每级循环都设置了多台循环泵,在实践的出产作业进程中,由于燃煤煤质、负荷等改动,在满足出口烟气SO2排放浓度合格的前提下,可以活络地选用多种循环泵组合办法来作业,但不同的作业办法,效果不同,有些作业办法不只效果欠好,还存在环保、安全的危险。

国内某330MW锅炉选用单塔双循环脱硫工艺,一、二级循环泵各装备3台(离心式),一级塔氧化风机3台,二级塔氧化风机2台。脱硫设备的装备情况见表1,其作业参数见表2。

烟气脱硫吸收塔选用喷淋空塔,整个吸收塔系统浆液循环喷淋系统选用3+3安置,塔体上、下各设置三层喷淋,中心设置导流锥、搜集碗,每套脱硫设备设置配套的强制氧化系统。从表1可以看出,二级循环的装备情况,无论是循环泵流量,仍是氧化风量均小于一级循环,规划的工艺处理进程,80%～90%的SO2脱除发生在一级循环,只需10%～20%的SO2是在二级循环喷淋中脱除。

从表2可以看出,脱硫在实践作业时,与规划作业参数误差较大,一级循环泵只作业了1台,而二级循环泵作业了2台;一、二级循环浆液的pH值均偏高;二级塔浆液密度高于规划值;二级氧化风量较大。之所以选用这种作业办法首要根据两点,一是考虑到节能,尽可能作业更低功率的设备;二是由于知道误差,避免脱除功率抵达100%,出口排放浓度降到0,构成外界质疑数据的实在性。

通过对作业期间DCS各项数据进行比照,结合吸收剂耗量的核算,浆液、副产物质量化验剖析,发现此刻二级循环现已成了主脱硫区域,脱除SO2占比约70%,而一级循环只占比约30%。选用这种作业办法,在燃煤硫分较低时,短期内不会影响脱硫的处理才调,仍然可以保证35mg/m3的排放方针,但长时刻作业,将会对设备的安全安稳作业和终究的烟气合格排放带来一系列的问题。

2.1 安全性的影响

(1)高温烟气的影响

脱硫系统作业规程要求,在正常出产进程中,循环泵作业不小于2台,并选用逻辑保护,小于2台时会建议保护。这一规划理念首要是考虑到,当仅有作业的循环泵缺点跳机时,备用循环泵因电动阀门开启时刻较长,难以及时投运,高温烟气简略对喷淋系统构成严重的损坏。明显,电厂虽然作业了3台循环泵,但一级循环泵只作业了1台,2台二级循环泵因处于阻隔情况,并不能及时对高温烟气进行降温,当一级循环泵呈现缺点跳机时,高温烟气仍然会对一级喷淋系统构成损坏,这为系统的安全安稳作业留下了较大的危险。

(2)结垢的影响

SO2的吸收以二级循环为主,在二级循环浆液高pH值作业的情况下,含高浓度SO2的烟气与石灰石浆液反响,瞬间生成了许多难以氧化的亚硫酸钙,吸收塔存在结垢的问题,当结垢块掉落时简略损毁喷淋层的喷嘴等部件,对后续设备的正常作业构成负面影响。

2.2 吸收剂耗量的影响

按照单塔双循环工艺的规划,AFT塔是新鲜浆液的首要供浆点,为了保证烟气出脱硫吸收塔前,剩余SO2能被高效地吸收,浆液pH值一般控制较高,此刻浆液中有许多未完全溶解的石灰石颗粒,而CaSO4·2H2O和CaSO3·1/2H2O含量并不高,未反响的石灰石会通过AFT旋流器的底流进入一级循环系统运用。

把二级循环作为主脱硫区后,由于烟气中SO2含量高,与浆液中的石灰石反响后会瞬时发生许多的CaSO3·1/2H2O和部分CaSO4·2H2O,这些副产物会包裹在未溶解的石灰石颗粒表面,构成石灰石被屏蔽,然后导致吸收剂的耗量增加。在出产中,一般选用石灰石单耗来衡量吸收剂用量情况,即去除单位SO2所耗费的石灰石量:

式中:A石灰石耗费量,kg;ESO2脱SO2脱除量,kg。

式中:ESO2产为发电机组SO2发生量,t;M为机组发电煤炭耗费量,t;α为SO2产污系数;ESO2排为SO2排放量,t。

根据连续5m实践作业数据核算,吸收剂单耗远远高于理论的核算值,见图1。

从图1可以看出,SO2去除单耗实践值抵达了2.04,远高于理论核算值1.76,通过调整后,SO2去除单耗下降至1.83。按照全年核算,每年的石灰石耗量将比理论用量多出约9200t。可见,石灰石的使用率非常低。

2.3 浆液与副产物质量的影响

按照单塔双循环工艺的规划,一级循环浆池作为首要的氧化区域,CaSO3·1/2H2O被充沛氧化为CaSO4·2H2O,浆液通过一级塔排浆泵输送至脱水处理系统,出产的石膏完全抵达商业质量,石膏成分规划值见表3。

实践作业进程中,一级循环浆液量很小,吸收的SO2较少,CaSO4·2H2O的生成量很低,浆液中的固体物质首要来自AFT塔旋流器的底流,而底流含有许多CaSO3·1/2H2O和被屏蔽的石灰石颗粒,副产物的质量完全达不到规划要求,CaSO4·2H2O和CaSO3·1/2H2O的含量不坚定很大,而CaCO3含量和含水率均跨越规划值。

根据连续5m的石膏化验剖析数据核算,石膏含水率和CaCO3含量的情况见图2。

从图2可知,石膏含水率最低14.09%(一月),最高16.13%(五月),平均值抵达15%以上,比规划值高了约5%。石膏中的CaCO3含量平均值为3%以上,也比规划值高了1%。

3作业优化需注意的问题

单塔双循环工艺因自身分区控制的特征,比单塔单循环工艺的控制办法更细化,使作业人员有了更多的作业调整空间,但由于各地环保要求、机组负荷特性、脱硫设备选型等的差异,所以在挑选作业办法时既要根据实践情况活络处理,也要充沛发挥单塔双循环的技能优势,首要有以下几点:

(1)在出产进程中,应按照规划要求,以一级循环为主脱硫区域,二级循环为辅脱硫区域,一级循环脱除率应抵达总脱除率的80%～90%为宜。

(2)充沛使用分区控制的优势,严格控制不同区域浆液的pH值和密度,使各功用区都处于最佳作业工况。

(3)不同负荷,不同硫分下,系统均应在“2+n”或“3+n”的形式下作业,即一级循环泵不该小于2台,根据负荷和燃煤硫分的情况,挑选二级循环泵的作业台数,如规划硫分下,低负荷时,选用“2+1”办法,中负荷时选用“2+2”办法,高负荷时选用“3+1”或“3+2”办法。

(4)关于调峰机组,呈现既是低负荷、又是低硫分的工况时,假设需求控制出口浓度值不挨近0,应通过调理一级循环浆液的pH值来控制,不该通过停运部分一级循环泵来控制。

(5)供认节能办法应以整个系统的能耗核算为基础,并结合一切相关设备的安全性、健康性等方针通盘考虑,不该只局限于大型设备的能耗比较。

4结语

综上所述,单塔双循环脱硫工艺是近几年发展起来的高效脱硫技能,在执行超低排放后,无论是在新建仍是原有机组的提效改造进程中,都已成为干流的选用技能。由于工艺自身的特殊性,以及不同电厂改造的差异性,使每个电厂的控制办法都不尽相同,只需根据自身实践情况,合理挑选作业办法,才调实在发挥出单塔双循环工艺的技能优势,使脱硫系统长时刻安稳作业。