大型火力發(fā)電機(jī)組濕法煙氣脫硫系統(tǒng)技術(shù)(OI2-WFGD)
由中環(huán)(中國(guó))工程有限公司開發(fā)的大型火力發(fā)電機(jī)組濕法煙氣脫硫系統(tǒng)技術(shù)(OI2-WFGD),適用于大中型燃煤發(fā)電機(jī)組的煙氣脫硫工程。包括:火電廠煙氣SO2減排整體解決方案設(shè)計(jì)、工程總承包全過程的技術(shù)支撐、FGD關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)和國(guó)產(chǎn)化制造。
主要技術(shù)內(nèi)容
一、基本原理
采用目前世界上最成熟、應(yīng)用最廣泛的商業(yè)化脫硫工藝—石灰石(石灰)-石膏濕法脫硫工藝。采用價(jià)廉易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑,石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液。在吸收塔內(nèi),吸收漿液與煙氣接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除,最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴,經(jīng)換熱器加熱或直接排入煙囪。脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收。
二、技術(shù)關(guān)鍵
(1)FGD系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)中的物料平衡和能量平衡,以單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念設(shè)計(jì)快速適應(yīng)不同機(jī)組的個(gè)性化設(shè)計(jì)需求;FGD系統(tǒng)仿真軟件,提高了FGD研發(fā)、設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行的效率,并取得了計(jì)算機(jī)著作權(quán)登記證書。
(2)在FGD系統(tǒng)中通過對(duì)連接煙道、GGH、吸收塔、除霧器等設(shè)備的流動(dòng)分析和模擬,有助于對(duì)吸收塔內(nèi)流體流動(dòng)、傳熱乃至化學(xué)反應(yīng)過程的理解,能夠給出一系列的定性定量分析結(jié)果;應(yīng)用CAE技術(shù),解決了物理模型簡(jiǎn)化、復(fù)雜載荷(包括風(fēng)載、地震力、熱應(yīng)力等)工況仿真模擬、計(jì)算結(jié)果分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題。
(3)根據(jù)FGD系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要對(duì)其系統(tǒng)配置進(jìn)行多相關(guān)因素、大范圍、高精度的優(yōu)化,全面完成了煙氣脫硫系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)模型。該模型根據(jù)脫硫總合同對(duì)FGD系統(tǒng)的總可靠性要求的指標(biāo),利用可靠性工程技術(shù)以定量的方法配置各個(gè)子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)FGD系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性的最優(yōu)配置。
(4)建立了PDMS工程設(shè)計(jì)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)工藝、儀表、設(shè)備、土建、熱控及電氣等專業(yè)的并行協(xié)同設(shè)計(jì);建立了基于大型有限元分析軟件ANSYS以及大型通用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT的研發(fā)平臺(tái),完成了FGD系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度分析,塔內(nèi)多相液體流動(dòng)、傳熱及化學(xué)反應(yīng)模擬,解決GGH的結(jié)露與腐蝕、煙囪防腐、鍋爐內(nèi)爆等難點(diǎn)問題;建立大直徑薄壁大開孔吸收塔、復(fù)雜煙道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和方法,實(shí)現(xiàn)吸收塔及煙道、除霧器、噴嘴等設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì);構(gòu)建了基于P3E/C的企業(yè)級(jí)項(xiàng)目管理平臺(tái)。
典型規(guī)模
2×135MW、2×300MW、2X600MW機(jī)組煙氣脫硫。
主要技術(shù)指標(biāo)及條件
江蘇常熟發(fā)電有限公司3、4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫工程在設(shè)計(jì)煤質(zhì)BMCR工況運(yùn)行時(shí),設(shè)計(jì)脫硫效率為95.7%,平均除塵率50%,Ca/S為1.03,石膏純度>90%,石膏含水率<10%。
主要設(shè)備及運(yùn)行管理
一、主要設(shè)備
煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、石膏處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等。
二、運(yùn)行管理
采用單回路逆流噴淋塔工藝布置,含有氧化空氣管道的漿池直接布置吸收塔底部,吸收塔為圓柱體,底部為循環(huán)漿池,上部主要為噴淋洗滌區(qū),布置了四層噴嘴,三運(yùn)一備。工藝布置采用兩爐一塔或一爐一塔方案。
投資效益
(1)因核心技術(shù)自主化,可節(jié)約占項(xiàng)目總投資3%~5%的外方技術(shù)使用費(fèi),并可縮短FGD實(shí)施工期。
(2)建立了噴嘴、除霧器、擋板門、旋流器、FRP噴淋管等產(chǎn)業(yè)化合作生產(chǎn)基地。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)用累計(jì)達(dá)390臺(tái)套,帶動(dòng)相關(guān)制造企業(yè)創(chuàng)收13,164.82萬(wàn)元,新增就業(yè)崗位2000余個(gè)。
(3)江蘇常熟發(fā)電有限公司3、4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫工程總投資19,500萬(wàn)元,其中設(shè)備投資13,068萬(wàn)元。主體設(shè)備壽命30年。3、4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫裝置年生產(chǎn)成本為4287.83萬(wàn)元(年利用5000h),脫除每千克二氧化硫費(fèi)用為1.87元,折合單位發(fā)電量成本為0.143元/kW·h。脫硫副產(chǎn)品每年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益111.24萬(wàn)元。上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)提高1.5分。
3、4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫裝置脫硫效率不低于95.7%,除塵效率約50%。3、4號(hào)機(jī)組二氧化硫減排22,238t/a,減少煙塵排放551t/a。
該項(xiàng)目于2003年11月1日通過江蘇省科學(xué)技術(shù)廳、江蘇省經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)組織的江蘇省科技成果鑒定和新產(chǎn)品新技術(shù)鑒定,鑒定意見認(rèn)為該技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
該項(xiàng)目技術(shù)為2005年和2007年的國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目;江蘇省科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化首批專項(xiàng)資金項(xiàng)目等。獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品、國(guó)家專利優(yōu)秀獎(jiǎng)、金橋獎(jiǎng)、江蘇省專利金獎(jiǎng)、南京市優(yōu)秀專利新產(chǎn)品、江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、南京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、南京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。并被中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)為2009年國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)(A類)。
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