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CFB-FGD干法脱硫工艺在老机组脱硫除尘改造中的应用
发布时间:2011/5/23  阅读次数:3054  字体大小: 【】 【】【
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1 前言

在我国在役电厂中,有相当部分尚未配套脱硫设施,根据环保标准要求,这些电厂都要逐步配套脱硫设施。但是早期建设的机组一般没有预留脱硫场地,炉后到烟囱之间的距离很短,空间狭小,脱硫装置布置困难,再加上当前电力供应紧张,脱硫装置的建设周期较长,如果机组长时间停机建设脱硫装置会给当前紧张的电力供应带来更大的困难。福建龙净采用引进德国LLAG公司的烟气循环流化床(CFB-FGD)干法脱硫技术成功解决了老机组脱硫除尘改造中遇到的几大问题。下面我们以马头电厂6#炉为例,介绍1×200MW机组拆除原有水膜除尘器,改造为CFB-FGD干法脱硫除尘装置,从而满足环保排放要求。

2 工程概况

马头电厂位于河北省邯郸市南15公里的马头镇,华北平原的西南部,太行山东麓,距京广铁路线上的马头火车站约1公里。6号机组容量为200 MW,配670t/h锅炉。6号机组于1979年11月投产,锅炉系原苏联塔干洛克“红色锅炉者”制造厂生产的ТЛЕ—211С系列ЕЛ670/140型。锅炉采用连续水力除渣,尾部烟道后装有四台文丘里水膜除尘器,采用水力排灰方式,配吸、送风机各两台。

该机组脱硫改造项目,是国家电网公司与国家环保总局签订的“十一五”二氧化硫排放总量削减项目责任书中要求今年必须投运的项目之一,原方案采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,但因存在投资高,资金受限,场地布置困难等问题,难于实施,马头电厂经过多方考察、仔细研究,认为烟气循环硫化床干法脱硫工艺发展趋于成熟,同时考虑到脱硫改造投资、场地布置以及建设周期等因素,最终选择了循环硫化床干法脱硫技术作为6号机组改造工艺。

3. 设计条件

3.1. 煤质特性

表4-3 煤质分析资料
序号
项目
符号
单 位
数据
  1. 1
Car
%
55.81
  1. 2
Har
%
2.76
  1. 3
Oar
%
2.77
  1. 4
Nar
%
0.96
  1. 5
Sar
%
1.1
  1. 6
水份
Mt
%
7.57
  1. 7
固有水份
Mad
%
0.74
  1. 8
灰份
Aar
%
29.03
  1. 9
挥发份
Vdaf
%
18.72
  1. 10
挥发份
Vad
%
11.84
  1. 11
低位发热量
Qnet,ar
MJ/kg
20.85

3.2. 烟气参数

脱硫除尘岛入口烟气参数如下表2:
2 脱硫除尘岛烟气参数表
序号
项目名称
单位
设计煤种
  1. 1
燃煤收到基含硫分
%
1.4
  1. 2
锅炉耗煤量(实际量/计算量)
t/h
105.3
  1. 3
要求FGD负荷范围
%
40~100
  1. 4
进口烟气量(干标)
Nm3/h
876950
进口烟气量(湿标)
Nm3/h
933430
  1. 5
进口/出口温度
155/70
  1. 6
入口压力
kPa
98.49
  1. 7
入口烟气成分
  
CO2(干标)
%Vol
13.3
O2(干标)
%Vol
7.0
SO2(干标,6%O2)
mg/Nm3
2880
SO3(干标,6%O2)
mg/Nm3
30
粉尘(干标,6%O2)
g/Nm3
30
  1. 8
要求脱硫率(保证值)
%
90
  1. 9
出口排放粉尘浓度(干标,6%O2)
mg/Nm3
80

3.3. 吸收剂分析
1) 吸收剂名称:生石灰
2) 吸收剂品质要求:软煅生石灰,粒径为≤1mm,氧化钙〈CaO〉含量≥77%,生石灰消化速度t60<4min(检验标准为DIN EN459-2)。
4 改造方案
工程采取拆除原有水膜除尘器,在原水膜除尘器的场地上改建脱硫除尘岛的方式。整个项目实施场地狭小,左右被5#和灰浆泵房包围,后侧引风机和引风机检修用行车支架等须保留不动,地下有原设备的冲灰沟、电缆沟等。可以利用的空间:长为57000mm,宽为46000mm。如何在这样狭小的空间内完成脱硫岛的布置,同时缩短停机的时间,龙净环保创造性的采用循环烟道(LLAG公司专利技术)、旁路烟道二和一,系统分阶段施工、投运,脱硫塔与ESP1平行放置等技术,成功地解决了以上两大难题,连原设备拆除带基础施工,脱硫系统从开工到运行,锅炉停机时间仅为53天,为电厂创造了极大的经济效益。
5 总体布置
马头电厂6#炉1×200MW机组CFB-FGD脱硫除尘岛内各个分系统均独立设置。依次以一字形排列一级电除尘器、吸收塔、脱硫电除尘器、引风机等。一级电除尘器分成两列布置在吸收塔的两边, 充分利用脱硫塔布置的灵活性,最大限度的减少脱硫除尘岛的占地空间。主要辅助工艺设施如工艺水系统、消石灰供应系统、流化风系统就近围绕脱硫塔,各设备的平面和空间组合,既做到工作分区明确,又做到合理、紧凑、方便,外观造型美观,整体性好,并与电厂其他建筑群体相协调,同时最大限度地节省用地。生石灰仓和消石灰制备系统布置在岛外,尽可能的减少占地空间。
脱硫除尘岛内的建构筑物主要有预电除尘器、脱硫塔、脱硫电除尘器、消石灰仓、脱硫控制楼等,生石灰仓及吸收剂制备系统布置在岛外。


图一、马头电厂#6机组脱硫除尘岛全景照片

6 工艺系统基本情况
6.1 工艺流程
CFB-FGD工艺以循环流化床原理为基础,采用生石灰或消石灰为脱硫剂。该技术工艺流程如图1所示。其主要由脱硫塔、脱硫除尘器、吸收剂制备供应、物料再循环及排放工艺水、仪表控制等六个部分组成。



图1 CFB-FGD工艺流程示意图
  
6. 2 设计参数
脱硫除尘岛的设计要求满足锅炉燃用煤种,具体设计参数如下表3:
表3 脱硫除尘岛设计参数表
  1. 序号
  1. 项目
  1. 设计煤种(S=1.4%)
  1. 1
  1. 保证脱硫效率(%)
  1. 90
  1. 2
  1. 排尘浓度(mg/Nm3干态,%6O2)
  1. 80
  1. 3
  1. Ca/S(mol/mol)
  1. 1.22
  1. 4
  1. 脱硫除尘岛的压降(Pa)
  1. 2500
  1. 5
  1. 排烟温度(℃)
  1. 70
  1. 6
  1. 电耗功率(kW)
  1. 2125
  1. 7
  1. 脱硫除尘岛耗水量(t/h)
  1. 39.3
  1. 8
  1. 生石灰粉耗量(t/h)
  1. 3.6
  1. 9
  1. 脱硫灰产量(t/h,含飞灰)
  1. 8.1
  1. 10
  1. 系统可用率(%)
  1. 98
  1. 11
  1. 脱硫除尘岛漏风率(%)
  1. 5
  1. 12
  1. 设备的噪音(dB(A))
  1. 85
  1. 13
  1. 系统寿命(年)
  1. 30

7 调试及运行情况
7.1 调试运行情况简介:
2006年7月,脱硫除尘系统完成设备安装和单体调试,随后进入分系统的冷态调试。该项目设计合理,制造、供货和安装全过程质量控制严格,工程优良,整个系统调试顺利,单体调试和分部试运仅用了一个月的时间。
2006年8月,脱硫除尘系统顺利通过了168小时试运,正式投入运行,目前设备运行稳定,各项指标均达到或超过了设计要求。
7.2 各项性能参数:
试运期间各项性能参数见下表:
  1. 序号
  1. 项目
  1. 单位
  1. 参数
  1. 备注
  1. 1
  1. FGD系统运行时间
h
168
  1. 2
  1. 最高脱硫率
%
98.5
  
  1. 3
  1. 平均脱硫率
%
92
  
  1. 4
  1. 最高入口SO2含量
  1. mg/m3
4700
  
  1. 5
  1. 最低入口SO2含量
  1. mg/m3
1800
  
  1. 6
  1. 平均入口SO2含量
  1. mg/m3
3283
  
  1. 7
  1. ESP2出口SO2平均含量
  1. mg/m3
263
  
  1. 8
  1. ESP2出口粉尘浓度
  1. mg/m3
50
  1. 9
  1. 机组负荷变化范围
MW
  1. 134~206
  
  1. 10
  1. 脱硫塔入口温度范围
  1. 133~166
  1. 平均158
  1. 11
  1. 脱硫塔出口温度
70
  
  1. 12
  1. 生石灰量纯度
%
70
  



图二 6#炉脱硫除尘岛运行曲线
8 结束语
福建龙净在引进吸收德国LLAG公司的烟气循环流化床(CFB-FGD)干法脱硫技术后,创造性的利用德国LLAG公司的专利技术——清洁烟气再循环系统,将再循环烟道作为旁路,实现了电厂只需要利用检修时间来进行脱硫除尘装置建设;龙净利用循环流化床技术在布置上的灵活性,将吸收塔布置在一级除尘器的中间,将吸收塔的进气改为在吸收塔后面进气,这样最大限度的减少脱硫除尘岛的占用空间,缩短脱硫除尘岛的长度。
通过项目成功实施的证明CFB-FGD脱硫工艺可以解决当前老机组脱硫除尘改造遇到的场地狭窄、占用电厂发电时间长等问题。不仅脱硫率可达到90%以上,而且脱硫电除尘器出口粉尘排放也能满足50mg/Nm3的环保要求。同时,从运行参数表明,CFB-FGD脱硫工艺在锅炉负荷较大波动范围内仍能够满足脱硫稳定运行的要求。
基于循环流化床干法脱硫技术的解决方案在马头电厂200MW机组干法脱硫系统的成功应用,表明该技术具有技术成熟、经济性好、占地小、占用电厂发电时间短的特点,对我国大型火电老机组的脱硫除尘改造具有很好的示范效用。
作者简介
赖毅强(1974- ),男,工程师,处长,长期从事烟气脱硫、脱硝系统的设计工作。
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