燃煤電廠脫硫改造經(jīng)驗(yàn)綜述-課件

燃煤電廠脫硫改造經(jīng)驗(yàn)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(dòng)大，普遍變差部分脫硫工程的設(shè)計(jì)和設(shè)備存在不同程度的問(wèn)題，脫硫系統(tǒng)不能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠運(yùn)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(zhēng)取城市電廠的生存空間，同時(shí)也為改善大氣環(huán)境作貢獻(xiàn)，有些電力集團(tuán)率先提出了超凈排放、近零排放、超低排放、達(dá)到燃天然氣燃?xì)廨啓C(jī)標(biāo)準(zhǔn)排放（簡(jiǎn)稱燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)）等概念。其中燃機(jī)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(jī)組的基準(zhǔn)氧含量是6%，而天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組的基準(zhǔn)氧含量是15%，即其空氣過(guò)剩系數(shù)是燃煤機(jī)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(jī)組于2017年前達(dá)到上述排放要求，并稱于2014年6月在嘉興電廠百萬(wàn)機(jī)組上已實(shí)施投運(yùn)。隨后，江蘇、山東、陜西等地以示范工程、加大環(huán)保電價(jià)補(bǔ)貼等方式予以跟上。盡管花錢很多、減量不多，在經(jīng)濟(jì)上不夠合理，但對(duì)相關(guān)環(huán)保產(chǎn)業(yè)卻是機(jī)遇和挑戰(zhàn)，尤其是脫硫和除塵改造耗資更大，粗估1臺(tái)300MW機(jī)組脫硫和除塵超低排放改造約需5000萬(wàn)元。目前實(shí)現(xiàn)超低排放，首先要控制燃煤品質(zhì)、加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)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(dá)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(jìn)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(xiàng)污染治理都走在全國(guó)前列，但鋼鐵、水泥這些污染大戶卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在后面。全國(guó)環(huán)保一盤棋，只有你電力一家先進(jìn)，沒(méi)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(jià)由國(guó)家定，有環(huán)保電價(jià)補(bǔ)貼，有治理積極性。而鋼鐵、水泥完全由市場(chǎng)定價(jià)，目前行業(yè)不景氣，有的還虧錢，沒(méi)錢搞治理?，F(xiàn)在有的電力集團(tuán)提出超低排放，其真實(shí)目的之一是為電廠新上機(jī)組增加環(huán)境容量。如前舉例，粗估1臺(tái)300MW機(jī)組脫硫和除塵超低排放改造約需5000萬(wàn)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(tái)300MW機(jī)組脫硫和除塵排放量每小時(shí)各降約15千克。如果能實(shí)行排放權(quán)交易，電廠可向鋼鐵廠和水泥廠購(gòu)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(lái)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(lái)脫硫裝置在電廠運(yùn)行的實(shí)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(yàn)。中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì)曾組織召開了脫硫改造經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)。主要經(jīng)驗(yàn)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(shí)，氧化效率是最高的。特別是對(duì)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(jī)的電耗，并且同時(shí)可以大大提高石膏品質(zhì)，提高石膏脫水率，據(jù)國(guó)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(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)一級(jí)循環(huán)的煙氣直接進(jìn)入二級(jí)循環(huán)（圖中AbsorberZone），此級(jí)循環(huán)實(shí)現(xiàn)主要的脫硫洗滌過(guò)程，由于不用考慮氧化結(jié)晶的問(wèn)題，所以pH可以控制在非常高的水平，達(dá)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(fèi)。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(guò)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(jìn)入原吸收塔的二氧化硫濃度接近或者低于原塔設(shè)計(jì)值，避免原塔結(jié)構(gòu)上和大設(shè)備的改動(dòng)。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(dá)到64%的脫硫效率、原吸收塔達(dá)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(shí)，預(yù)洗滌塔僅需設(shè)置2臺(tái)流量10000m3/h的循環(huán)泵，相對(duì)于直接原塔改造，節(jié)約了一臺(tái)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(duì)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(jī)啟動(dòng)時(shí)脫硫系統(tǒng)同步投運(yùn)，這就要求脫硫裝置的增容改造工程在一個(gè)大修期內(nèi)完成，輔助漿液循環(huán)箱的脫硫技術(shù)設(shè)計(jì)思路剛好能解決這個(gè)問(wèn)題，該技術(shù)具有幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：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(jìn)行循環(huán)流通。（4）更換四臺(tái)漿液循環(huán)泵，提高泵的出力及流量，其中兩臺(tái)循環(huán)泵入口連接到主塔，其余兩臺(tái)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(tái)氧化風(fēng)機(jī)，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(tái)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(shí)，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(diǎn)：（1）采用原塔氧化、輔塔不氧化的方式；（2）增加輔塔后延長(zhǎng)了漿液結(jié)晶時(shí)間。每臺(tái)吸收塔原有2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)保留1臺(tái)，取消1臺(tái)，新增2臺(tái)大容量的氧化風(fēng)機(jī)，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(chǎng)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(duì)比情況如下：噴淋層由3層改為4層；循環(huán)泵由3臺(tái)8500m3/h，改為4臺(tái)，即增1臺(tái)12000m3/h；液氣比由9.51L/m3增到13.91L/m3；漿液循環(huán)時(shí)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(duì)加高部分煙道進(jìn)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(cāng)附近新增1個(gè)石灰石漿液制備箱及2臺(tái)石灰石漿液輸送泵（1運(yùn)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(duì)于已有托盤的吸收塔，可以通過(guò)降低托盤的開孔率來(lái)提高脫硫效率。降低開孔率使煙氣通過(guò)托盤的速度加快，從而強(qiáng)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(yàn)，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(gè)托盤系統(tǒng)由多個(gè)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(dá)到封堵的效果。如圖所示，對(duì)于單個(gè)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(shí)現(xiàn)整個(gè)托盤系統(tǒng)的均勻封堵，最終實(shí)現(xiàn)符合工藝要求的托盤開孔率。通過(guò)對(duì)以往改造案例進(jìn)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(jiǎn)單，易于操作，無(wú)需對(duì)吸收塔做大的改造。