摘要:火電廠鍋爐提效改造和煙氣超低排放改造是降低煤炭用量，提升煙氣凈化水平的重要手段，也是響應(yīng)國(guó)家發(fā)改委號(hào)召，積極開(kāi)展節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的必要條件本文對(duì)某石灰石一石膏濕法脫硫系統(tǒng)超低改造前后進(jìn)行分析研兄，找出水平衡控制的關(guān)鍵因素和解決思路。  

關(guān)鍵詞:燃煤鍋爐;濕法脫硫系統(tǒng);超低改造;水平衡控制  

1簡(jiǎn)介  

北方某電廠四臺(tái)1025t/h和兩臺(tái)2209t/h的亞臨界自然循環(huán)燃煤汽包爐，均采用石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝(以下簡(jiǎn)稱FGD)，兩級(jí)脫硫塔串聯(lián)運(yùn)行。每座脫硫塔配置三層或四層漿液循環(huán)單元，煙氣流經(jīng)脫硫塔時(shí)，煙氣中的二氧化硫與塔內(nèi)的石灰石漿液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，脫除煙氣中99%以上的二氧化硫，再經(jīng)過(guò)除霧器除去煙氣中的漿液霧滴后達(dá)標(biāo)排放。全廠脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水耗為450噸/小時(shí)，石灰石粉消耗量為77噸/小時(shí)。  

2燃煤鍋爐脫硫系統(tǒng)超低改造方案  

2.1煙氣余熱回收利用  

在燃煤鍋爐的發(fā)電過(guò)程中，鍋爐內(nèi)部經(jīng)過(guò)燃燒產(chǎn)生大量的熱量用于發(fā)電生產(chǎn)，但也有部分熱量直接排人大氣而浪費(fèi)，帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)損失兩個(gè)方面的困擾。因此在進(jìn)行脫硫超低改造時(shí)，首先進(jìn)行了煙氣余熱的回收利用改造，通過(guò)在鍋爐干式電除塵人口煙道增加煙水換熱器的方式回收煙氣余熱，將鍋爐尾部的排煙溫度由約125℃降至95℃�；厥盏臒崃恳环矫嬗糜诩訜崮Y(jié)水，另一方面用于提升鍋爐燃燒用的空氣溫度和空氣預(yù)熱器前的煙氣溫度，從而消除因鍋爐脫硝氨逃逸帶來(lái)的硫酸氫按導(dǎo)致空預(yù)器堵塞的問(wèn)題。干式電除塵人口溫度降低還顯著提高了灰塵的荷電性能，從而提高了電除塵效果，降低煙塵的排放量。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，鍋爐燃煤消耗量下降2克/千瓦時(shí)以上，按一個(gè)年發(fā)電規(guī)模120億度的大型發(fā)電廠計(jì)算，年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤24萬(wàn)噸。  

2.2脫硫輔機(jī)設(shè)計(jì)  

為了保證鍋爐煙氣的達(dá)標(biāo)排放，取消煙氣換熱器(gas-gasheater)和實(shí)施引風(fēng)機(jī)增壓風(fēng)機(jī)合一改造是必然結(jié)果。取消GGH的理由是因?yàn)闊煔庑孤┞瘦^高(受熱面回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器泄露率通常在12%以上)，脫硫前的煙氣泄漏到脫硫后的煙氣中，導(dǎo)致脫硫后的煙氣實(shí)際排放超出允許的水平。引增合一改造的目的是盡可能取消輔機(jī)備，通過(guò)優(yōu)化提高了引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，從而提高整體的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性。  

為了實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫超低排放，采用的技術(shù)路線是增加吸收劑漿液循環(huán)單元的組數(shù)，這必然要增加相應(yīng)的設(shè)備和沖洗系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)算，一臺(tái)300MW機(jī)組，實(shí)現(xiàn)脫硫超低排放后新增的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備冷卻水和漿液的沖洗水量大約在35噸/小時(shí)以上，這些水最后將全部進(jìn)人脫硫系統(tǒng)。  

3改造完成后的水平衡控制分析  

脫硫系統(tǒng)用水平衡時(shí)，進(jìn)人系統(tǒng)的水量和排出系統(tǒng)的水量是相等的，這樣系統(tǒng)內(nèi)的脫硫塔等容器保持液位的相對(duì)穩(wěn)定。初始設(shè)計(jì)的邊界條件是鍋爐帶100%的額定負(fù)荷，工藝過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)都滿足設(shè)計(jì)參數(shù)。實(shí)際上鍋爐的負(fù)荷是根據(jù)發(fā)電機(jī)實(shí)際功率的需求而不斷變化的，目前可以運(yùn)行的的范圍大約在35一100%之間。鍋爐負(fù)荷降低時(shí)其煙氣量會(huì)成比例下降，煙氣溫度下降使也會(huì)使吸收塔內(nèi)的蒸發(fā)量下降很多。根據(jù)研究，鍋爐增加煙氣冷卻器后，脫硫塔的蒸發(fā)量比沒(méi)有煙氣冷卻器的時(shí)候下降17%以上，全廠脫硫系統(tǒng)大約會(huì)結(jié)余76.5噸/小時(shí)的水量無(wú)法帶走，若機(jī)組負(fù)荷低于額定負(fù)荷時(shí)，這種情況更為顯著。  

對(duì)于一座直徑為17米的脫硫塔來(lái)說(shuō)，76.5噸的水量相對(duì)于。34米的容量。脫硫塔的液位是必須低于控制上限的，否則塔內(nèi)的漿液會(huì)倒流進(jìn)人煙道內(nèi)造成設(shè)備的損壞。在排出系統(tǒng)的水量沒(méi)有增加的情況下，系統(tǒng)內(nèi)的存水會(huì)越來(lái)越多，以致于到了無(wú)法維持正常液位的程度，引起漿液溢流污染環(huán)境和設(shè)備損壞的事件。  

4改造完成后的水平衡控制手段  

4.1吸收劑制漿用水優(yōu)化  

對(duì)于干粉制漿的脫硫系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般在容器內(nèi)將石灰石粉加水配置成約30%左右濃度的石灰石漿液，然后再泵人脫硫塔吸收二氧化硫。為了保證石灰石漿液的流動(dòng)性，一般要求濃度不能過(guò)高，否則會(huì)導(dǎo)致泵或者管道堵塞，但是濃度低需要消耗更多的水，這與用水平衡控制的思路是相反的。根據(jù)計(jì)算，77噸干粉配置成30%濃度的漿液需要加水179.7噸;若配置成40%濃度的漿液則需要加水115.5噸，比30%濃度的漿液減少耗水64.2噸。如果濃度達(dá)到45%，則只需要94噸水，與30%濃度的漿液相比減少水量85.7噸。  

一般石灰石漿液濃度允許的上限為45%，維持上限運(yùn)行是控制水消耗的關(guān)鍵手段。如果將所有的制漿用水改成脫硫系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的石膏濾液，那將減少凈水耗179噸，脫硫水平衡控制就完全不是問(wèn)題了。  

4.2系統(tǒng)沖洗和設(shè)備冷卻用水優(yōu)化  

不論是石灰石漿液還是石膏漿液，濃度都比較高。在設(shè)備和系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)進(jìn)行必要的沖洗，保持內(nèi)部的潔凈是下次投運(yùn)的必要條件，否則漿液蒸發(fā)變干后沉積物結(jié)垢將很難清除，造成系統(tǒng)無(wú)法正常使用。  

必要的系統(tǒng)沖洗和冷卻水量是根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的維持系統(tǒng)安全運(yùn)行的最小耗水量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整可以減少以上兩項(xiàng)用水45噸/小時(shí)以上，這對(duì)于維持系統(tǒng)的水平衡也是十分關(guān)鍵的。  

4.3水平衡優(yōu)化控制結(jié)果  

即使采取了較多的手段，仍然有149.1-130.7=18.4噸/小時(shí)的水量進(jìn)人系統(tǒng)破壞原有的平衡，因此控制系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運(yùn)行難度大。  

5結(jié)論  

綜上所述，火電廠在進(jìn)行了脫硫超低排放改造后，燃煤和水的消耗減少，煙氣排放更潔凈。但因?yàn)樵黾恿嗽O(shè)備和回收了煙氣余熱，在低負(fù)荷條件下的脫硫水平衡控制問(wèn)題十分突出，仍然需要通過(guò)制漿水源改造或沖洗水完全回收等方案徹底解決問(wèn)題。

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