山东临沂电厂135MW机组烟气脱硫改造工程
摘要:介绍了循环流化床干法烟气脱硫技术在山东临沂电厂135MW机组的应用情况,对循环流化床干法烟气脱硫在运行时需要注意的问题提出了若干建议。
关键词:循环流化床,干法脱硫,运行,建议
山东临沂电厂135MW机组烟气脱硫改造工程采用AE&E公司循环流化床干法烟气脱硫技术(Turbosorp Dry FGD) ,该项目于2007年7月完成系统调试,脱硫效率达到90%以上,系统运行稳定、可靠。
1 工艺原理及工艺流程
锅炉来的烟气经FGD入口挡板门从反应器底部进入,在反应器内与加入的熟石灰、再循环产物及水发生反应,除去烟气中的SO2 等酸性气体。烟气中夹带的吸收剂和再循环产物,在通过反应器下部文丘里管时,受到气流的加速而悬浮起来,形成流化床,使得烟气和颗粒之间不断摩擦、碰撞,从而极大地强化了气固之间的传热、传质反应。同时,为了达到最佳的反应温度,通过向反应器内喷水,使烟气冷却到70℃左右。
携带大量吸收剂和再循环产物的烟气从反应器顶部排出,进入静电除尘器,进行气固分离。静电除尘器入口烟气含尘量高达1 000 g·m- 3 ,经过静电除尘器净化后烟气含尘量不超过50 mg·m- 3。静电除尘器收集下来的灰中含有大量未反应的吸收剂,因此将大部分收集到的灰返回反应器进一步反应,一小部分灰作为脱硫副产品排至终产物储仓,再通过罐车外排。经过静电除尘器净化后的烟气经增压风机和出口挡板门后排入烟囱。工艺流程如图1所示。各个子系统的详细描述见文献[1 ]。
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脱硫副产品的主要成分为CaSO3 ·1 /2H2O、CaSO4 ·1 /2H2O、CaF2、CaCl2 及未反应的Ca (OH) 2和杂质等。这些脱硫灰可以用于废矿井填埋、高速公路路基、吸声材料、水泥掺合料等。
由于流化床中气固间良好的传热、传质效果,烟气中的SO3 几乎被全部清除,加上排烟温度始终高于烟气露点温度20℃以上,因此排烟无需再加热,同时整个系统也无需采取任何防腐措施。下列反应方程式是采用熟石灰为吸收剂时干法的基本反应过程。
Ca (OH) 2 + SO2 = CaSO3 ·1 /2H2O + 1 /2H2O
Ca (OH) 2 + SO3 = CaSO4 ·1 /2H2O + 1 /2H2O
Ca (OH) 2 +H2O + SO2 + 1 /2O2 = CaSO4 ·2H2O
CaSO3 ·1 /2H2O + 1 /2O2 = CaSO4 ·1 /2H2O
Ca (OH) 2 +CO2 = CaCO3 +H2O
Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
Ca (OH) 2 + 2HF = CaF2 + 2H2O
反应温度控制在70～80℃,高于烟气饱和温度20～30℃。
2 运行时应注意的问题
循环流化床干法烟气脱硫系统的关键在于流化床的建立和反应温度的控制。流化床床压不稳会影响脱硫效率,甚至会发生“塌床”的情况;反应温度的控制直接影响脱硫效率,是循环流化床干法烟气脱硫中最关键的因素。以下针对流化床床压和反应温度两方面,对运行时应该注意的问题提出几点建议。
2. 1 烟气流速
由于反应器内颗粒浓度很高,烟气含尘量最高可达到1 000 g·m- 3 ,为了保证大量的颗粒不落至反应器底部,设计时将再循环产物回料口和吸收剂加入口均布置在反应器文丘里段的上部,烟气经过文丘里的流速为25～50 m / s,高速的烟气气流将反应器内的颗粒悬浮起来,形成流化床。本项目反应器直筒段直径为8. 5 m,采用7个文丘里管,每个文丘里管的直径为1 m,根据净烟气流量改变对反应器底部落灰量影响的测试表明,该系统必须运行在烟气流量高于52万m3 ·h- 1的工况下(相当于72%负荷) 。若锅炉负荷低于72% ,反应器内烟气流速无法满足颗粒悬浮要求,易产生“塌床”现象。
在系统设计时,考虑到锅炉可能会运行在70%负荷以下,因此在增压风机后设置了再循环烟道,将脱硫后的净烟气补充至反应器入口处,提高反应器内烟气流速。根据再循环烟道挡板门开度改变对烟气流量影响的测试表明,当锅炉运行在60%负荷时,再循环烟道挡板门全开,净烟气流量能保证在52万m3 ·h- 1以上,系统能稳定运行,反应器底部落灰量少。
2. 2 流化床床料压降
流化床床料压降太小,烟气和吸收剂颗粒接触不充分,则脱硫效率难以保证;而流化床床料压降太大,则易发生“塌床”的现象。运行时将床料压降设定在600 Pa,由于气化斜槽回料量不稳,反应器内流化床床压会在500～800 Pa之间波动。在这个范围内,本系统能稳定运行,脱硫效率达到90%以上。为了避免发生“塌床”情况,在DCS里设定床压高于1 000 Pa自动停运工艺水系统,高于1 100 Pa自动停运产物再循环系统。
2. 3 反应温度控制
AE&E循环流化床干法烟气脱硫系统采用的水喷枪是Lechler公司的单流体高压回流喷嘴,配备有两台高压水泵(40bar)和一个电动回流调节阀。通过调节回流水量的大小,来控制喷入反应器的工艺水量,从而调节反应器内的反应温度。由于反应器内的反应温度是通过装在反应器顶部的热电偶来反映,存在一定的滞后现象,因此在FGD系统启动时不能将回流调节阀设定在自动位置,必须手动逐步调小阀门开度,待反应器顶部温度降至70℃时,再将阀门调至自动,此时该阀门会自动调整开度将反应器顶部温度稳定在70℃。
3 结 语
随着国家环保法规的逐步健全,烟气脱硫技术已在我国得到了广泛应用。干法烟气脱硫技术由于占地小、投资省、运行维护成本低等优势,得到了越来越多中小型机组的青睐。系统的稳定、可靠是业主最为关心的问题,这一方面在于系统设计上,而很大一方面要靠运行经验的积累。本文在山东临沂135MW机组运行实践的基础上,对循环流化床干法烟气脱硫系统运行提出了几点建议。
参考文献:
[ 1 ] 姚 媛. AE&E湍流吸收工艺技术在火电厂的应用[ J ]. 山西电力, 2007, 6 (3) : 69 - 72.
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