摘要:介紹了循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術在山東臨沂電廠 135MW機組的應用情況 ,對循環(huán)流化床干法煙氣脫硫在運行時需要注意的問題提出了若干建議。

關鍵詞:循環(huán)流化床,干法脫硫,運行,建議

山東臨沂電廠 135MW機組煙氣脫硫改造工程采用 AE&E公司循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術 (Turbos or p Dry FG D) ,該項目于 2007年 7月完成系統(tǒng)調試 ,脫硫效率達到 90%以上 ,系統(tǒng)運行穩(wěn)定、 可靠。

1　 工藝原理及工藝流程

鍋爐來的煙氣經(jīng) FGD入口擋板門從反應器底部進入 ,在反應器內(nèi)與加入的熟石灰、再循環(huán)產(chǎn)物及水發(fā)生反應 ,除去煙氣中的 SO2等酸性氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和再循環(huán)產(chǎn)物 ,在通過反應器下部文丘里管時 ,受到氣流的加速而懸浮起來 ,形成流化床 ,使得煙氣和顆粒之間不斷摩擦、 碰撞 ,從而極大地強化了氣固之間的傳熱、 傳質反應。同時 ,為了達到最佳的反應溫度 ,通過向反應器內(nèi)噴水 ,使煙氣冷卻到 70℃ 左右。

攜帶大量吸收劑和再循環(huán)產(chǎn)物的煙氣從反應器頂部排出,進入靜電除塵器,進行氣固分離。靜電除塵器入口煙氣含塵量高達 1 000 g·m- 3,經(jīng)過靜電除塵器凈化后煙氣含塵量不超過 50 mg·m- 3。靜電除塵器收集下來的灰中含有大量未反應的吸收劑,因此將大部分收集到的灰返回反應器進一步反應,一小部分灰作為脫硫副產(chǎn)品排至終產(chǎn)物儲倉,再通過罐車外排。經(jīng)過靜電除塵器凈化后的煙氣經(jīng)增壓風機和出口擋板門后排入煙囪。工藝流程如圖 1所示。各個子系統(tǒng)的詳細描述見文獻。

脫硫副產(chǎn)品的主要成分為 CaS O3 ·1 /2H2O、CaS O4·1 /2H2O、 CaF2、 CaCl 2及未反應的 Ca (OH) 2和雜質等。這些脫硫灰可以用于廢礦井填埋、高速公路路基、吸聲材料、水泥摻合料等。

由于流化床中氣固間良好的傳熱、傳質效果 ,煙氣中的 SO3幾乎被全部清除 ,加上排煙溫度始終高于煙氣露點溫度 20℃以上 ,因此排煙無需再加熱 ,同時整個系統(tǒng)也無需采取任何防腐措施。

下列反應方程式是采用熟石灰為吸收劑時干法的基本反應過程。

反應溫度控制在 70～80℃,高于煙氣飽和溫度 20～30℃。

2　 運行時應注意的問題

循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)的關鍵在于流化床的建立和反應溫度的控制。流化床床壓不穩(wěn)會影響脫硫效率 ,甚至會發(fā)生“塌床 ” 的情況;反應溫度的控制直接影響脫硫效率,是循環(huán)流化床干法煙氣脫硫中最關鍵的因素。以下針對流化床床壓和反應溫度兩方面 ,對運行時應該注意的問題提出幾點建議。

2 . 1　 煙氣流速

由于反應器內(nèi)顆粒濃度很高 ,煙氣含塵量最高可達到 1 000 g·m- 3,為了保證大量的顆粒不落至反應器底部 ,設計時將再循環(huán)產(chǎn)物回料口和吸收劑加入口均布置在反應器文丘里段的上部 ,煙氣經(jīng)過文丘里的流速為 25～50 m / s,高速的煙氣氣流將反應器內(nèi)的顆粒懸浮起來 ,形成流化床。本項目反應器直筒段直徑為 8 . 5 m,采用 7個文丘里管 ,每個文丘里管的直徑為 1 m,根據(jù)凈煙氣流量改變對反應器底部落灰量影響的測試表明 ,該系統(tǒng)必須運行在煙氣流量高于 52萬 m3·h- 1的工況下 (相當于 72%負荷 )。若鍋爐負荷低于72% ,反應器內(nèi)煙氣流速無法滿足顆粒懸浮要求 ,易產(chǎn)生“ 塌床 ” 現(xiàn)象。

在系統(tǒng)設計時 ,考慮到鍋爐可能會運行在70%負荷以下 ,因此在增壓風機后設置了再循環(huán)煙道 ,將脫硫后的凈煙氣補充至反應器入口處 ,提高反應器內(nèi)煙氣流速。根據(jù)再循環(huán)煙道擋板門開度改變對煙氣流量影響的測試表明 ,當鍋爐運行在 60%負荷時,再循環(huán)煙道擋板門全開 ,凈煙氣流量能保證在 52萬 m3·h- 1以上 ,系統(tǒng)能穩(wěn)定運行 ,反應器底部落灰量少。

2 . 2　 流化床床料壓降

流化床床料壓降太小 ,煙氣和吸收劑顆粒接觸不充分 ,則脫硫效率難以保證;而流化床床料壓降太大 ,則易發(fā)生“ 塌床 ” 的現(xiàn)象。運行時將床料壓降設定在 600 Pa,由于氣化斜槽回料量不穩(wěn) ,反應器內(nèi)流化床床壓會在 500～800 Pa之間波動。在這個范圍內(nèi) ,本系統(tǒng)能穩(wěn)定運行 ,脫硫效率達到90%以上。為了避免發(fā)生“ 塌床 ” 情況 ,在 DCS里設定床壓高于 1 000 Pa自動停運工藝水系統(tǒng) ,高于1 100 Pa自動停運產(chǎn)物再循環(huán)系統(tǒng)。

2 . 3　 反應溫度控制

AE&E循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)采用的水噴槍是 Lechler公司的單流體高壓回流噴嘴 ,配備有兩臺高壓水泵 (40bar)和一個電動回流調節(jié)閥。通過調節(jié)回流水量的大小 ,來控制噴入反應器的工藝水量 ,從而調節(jié)反應器內(nèi)的反應溫度。由于反應器內(nèi)的反應溫度是通過裝在反應器頂部的熱電偶來反映 ,存在一定的滯后現(xiàn)象 ,因此在 FGD系統(tǒng)啟動時不能將回流調節(jié)閥設定在自動位置 ,必須手動逐步調小閥門開度 ,待反應器頂部溫度降至 70℃時 ,再將閥門調至自動 ,此時該閥門會自動調整開度將反應器頂部溫度穩(wěn)定在 70℃。

3　 結語

隨著國家環(huán)保法規(guī)的逐步健全 ,煙氣脫硫技術已在我國得到了廣泛應用。干法煙氣脫硫技術由于占地小、投資省、運行維護成本低等優(yōu)勢,得到了越來越多中小型機組的青睞。系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠是業(yè)主最為關心的問題,這一方面在于系統(tǒng)設計上,而很大一方面要靠運行經(jīng)驗的積累。本文在山東臨沂 135MW機組運行實踐的基礎上,對循環(huán)流化床干法煙氣脫硫系統(tǒng)運行提出了幾點建議。

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