国产300MW火电机组烟气脱硫改造

卡卡西 · 发表于 2008-2-1 17:26:45

<table cellspacing="0" cellpadding="0" width="98%" align="center" border="0"><tbody><tr><td class="lan" align="center" height="30">李红利1，李祥苓1，何新江1，曹学凤2，韩瑛2
 1.山东邹县发电厂，山东邹城273522;2.兖矿集团峄化公司，山东邹城273500 </td></tr><tr><td class="lan" align="center" height="8"> </td></tr><tr><td class="hei11">摘要： 简要说明了我国煤电生产对环境产生的影响及国际上常用的火电厂烟气脱硫工艺。详细介绍了黄台电厂2×300MW火电机组的石灰石—石膏湿法脱硫改造工程、工艺及其优点。 </td></tr><tr><td class="hei11">关键词： 酸雨;火电机组;石灰石—石膏湿法脱硫;脱硫效率 1 脱硫工艺 　　目前，世界上烟气脱硫工艺达数百种之多。在这些脱硫工艺中，有的技术较为成熟，已经达到工业应用的水平，有的尚处于试验研究阶段。 　　脱硫装置的分类有许多种，按脱硫产物的价值可分为回收法和抛弃法;按吸收剂和脱硫产物的状态可分为湿法、半干法和干法。各方法包含的常见脱硫工艺见表1。 表1 常见脱硫方法及工艺 <table cellspacing="1" cellpadding="0" width="99%" bgcolor="#000000" border="0"><tbody><tr bgcolor="#ffffff"><td align="center" colspan="2">脱硫方法 </td><td align="center" width="42%">常见脱硫工艺 </td><td align="center" width="14%">备注 </td></tr><tr bgcolor="#ffffff"><td align="center" width="29%">按脱硫产物价值分 </td><td align="center" width="15%">回收法 抛弃法 </td><td align="center">电子束法、氨水洗涤、石灰石—石膏法 半干法、炉内喷钙、海水脱硫、烟气CFB </td><td align="center">（石膏回收） </td></tr><tr bgcolor="#ffffff"><td align="center">按脱硫产物状态分 </td><td align="center">湿法半干法 干法 </td><td align="center">石灰石—石膏法、氨水洗涤法半干法旋转喷雾法 炉内喷钙、循环硫化床、烟气CFB </td><td align="center"> </td></tr></tbody></table>　　注:CFB—循环流化床 </td></tr></tbody></table>

卡卡西 · 发表于 2008-2-1 17:27:11

湿法、氨基脱硫脱硫剂利用率可达93%以上，半干法脱硫剂利用率在60%～70%之间，循环流化床、炉内喷钙脱硫剂利用率一般在40%～50%之间。特别应该关注的是石灰石—石膏湿法脱硫，该技术目前在世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺，且适用于任何含硫量的煤种烟气脱硫，脱硫效率可达到95%以上，而且能处理的烟气量大;同时作为吸收剂的石灰石来源方便，副产品石膏也能较好地利用。在美国、德国和日本，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上，应用的单机容量已达1000MW。 2 工程改造 2.1 工程概况 　　山东黄台发电厂7、8号机组进行了100%烟气脱硫改造。两台机组额定容量均为300MW，锅炉均为四角切圆燃烧煤粉炉，最大连续蒸发量1025t/h，系统设置均为单元制。经统筹考虑，该工程采用了目前世界上技术最为成熟、应用最多的石灰石—石膏湿法脱硫工艺。 　　山东黄台电厂2×300MW火电机组脱硫改造项目为国家经贸委、国家电力公司的300MW等级湿法脱硫国产化示范项目，设计脱硫效率为95%，脱硫系统设备国产化率要求达到80%以上，脱硫石膏进行综合利用。2台机组脱硫设施按统一规划进行设计，整套脱硫系统中吸收剂制备、脱硫石膏脱水处置以及工艺水系统为公用，每台机组设置单独的吸收塔和烟气系统。工程项目分步实施，公用设施一次建成。     龙源电力环保技术开发公司在原国家电力公司的大力支持下，引进了德国Steinmuller公司（斯坦米勒公司）的石灰石.石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺的全套技术，对本烟气脱硫（Flue Gas Desulphurisation，FGD）项目承包建设。 2.2 FGD改造系统流程     本脱硫技改工程每台锅炉安装一套烟气脱硫装置，处理烟气量按1025t/h锅炉BMCR工况烟气量设计。     7、8号两台机组分别设置一座吸收塔进行全烟气脱硫，相应配套脱硫风机、烟气换热器、引接烟道等。公用部分主要包括石灰石堆料场、吸收剂石灰石浆液制备系统、脱硫电控楼、石膏脱水系统、氧化空气系统、石膏仓库、石膏炒制车间、石膏砌块车间（预留）、废水处理车间（预留）等。     当FGD装置运行时，烟道旁路挡板门关闭，来自锅炉引风机出口的烟气引入FGD系统，经脱硫升压风机进入烟气换热器降温后进入吸收塔。从吸收塔出来的经吸收剂洗涤脱硫后的清洁烟气，通过除雾器除去雾滴后进入烟气换热器升温侧升温至75℃后，经7、8号炉公用的烟囱排入大气。

卡卡西 · 发表于 2008-2-1 17:27:43

<img height="275" src="http://qikan.cepee.com/images/0402/t1801.gif" width="400" alt=""/>
 1—增压风机;2—烟气换热器;3—脱硫塔;4—循环水泵;5—喷淋装置;6—除雾器;7—石灰石斗;8—给料机;9—球磨机;10—石灰石浆罐;11—制浆再循环罐;12—氧化风机;13—工艺水箱（循环水）;14—工艺水泵（循环水）;15—工艺水箱（工业水）;16—工艺水泵（工业水）;17—浆池;18—水力漩流器;19—石灰石浆罐;20—水力漩流器;21—废水罐; 22—真空皮带脱水机;23—过滤水箱;24—烟囱 图1 一台机组的FGD系统流程 　　为克服FGD系统设备和烟道的阻力，在FGD上游热端设置一台轴流式动叶（或静叶）可调升压风机。为防止净烟气在排放过程中结露，同时也增加净烟气排入烟囱后的抬升高度，在吸收塔与公用烟道之间设置回转式烟气换热器。烟气换热器配备清洗系统，进行自动清洗。     在烟温高于170℃情况下，可能损坏设备，FGD装置需切入旁路运行。为保护吸收塔等设备的要求，在原有烟道上新装旁路挡板。挡板的调整时间为:正常情况下75s，在事故情况下15～20s。当FGD装置停运时，此旁路挡板门打开，FGD装置进出口挡板门关闭，烟气从烟道直接进入烟囱排入大气。     7、8号炉分别设有单独的吸收塔系统。烟气从吸收塔下侧进入吸收塔，吸收浆液由循环水泵打到吸收塔上部的喷淋装置后喷下，二者进行逆流接触，在塔内进行反应，其化学反应方程式为:

卡卡西 · 发表于 2008-2-1 17:28:11

2CaCO3 +H2O+2SO2== 2CaSO2·1/2H2O+2CO2 　　为充分、迅速氧化吸收塔浆池内的亚硫酸钙，设置了氧化空气系统。氧气与落入吸收塔浆池的反应物再进行氧化反应，得到脱硫副产品二水石膏。此过程的化学反应方程式为: 2CaSO2·1/2H2O +O2+3H2O==2CaSO4·2H2 　　氧化风机设置为公用系统，供7、8号脱硫系统氧化空气用量。     落入浆池内的石膏需结晶长大。为使检修后脱硫系统快速启动，设置容量为2100m3的事故浆罐，保留一定数量的晶体颗粒，为启动后在吸收塔浆池内石膏晶体的生长提供晶核。吸收塔为钢制，采用橡胶内衬进行防腐。 　　本工程设置的吸收剂制备系统为7、8号炉公用。两台炉同时脱硫时石灰石最大耗量为13.32t/h。 　　吸收剂制备系统由石灰石破碎系统和湿式球磨机制浆系统组成。石灰石在黄台电厂附近石灰石场购买，运距不超过18km，石灰石粒度≤50mm。石灰石由自卸车运输进厂，经电厂汽车衡计量后，卸入石灰石堆放场地。石灰石堆料场面积为50m×16m，堆高5m，可储料2940t，可供2台炉脱硫使用10天。 　　石灰石破碎系统容量为两炉脱硫所需石灰石量的100%，整个石灰石破碎系统按双路布置，一路运行一路备用，并有同时运行的条件。系统内设地下受料斗，受料斗为混凝土斗，加篦子;下口为双出料口。受料口下用电机振动给料机将石料给入破碎机，破碎机为立锤式，出力为35t/h，进料粒度为≤50mm，出料粒度为≤10mm。 　　破碎后的石料经螺旋给料机送入斗式提升机，然后进入石灰石储仓。石灰石储仓为钢仓，直径Φ10m，可存料约730t，供2台炉使用2.5天。 　　湿式球磨机制浆系统为三班制运行，容量设计为两台炉脱硫时所需吸收剂量的2×75%，这样在负荷较低时，一列制浆设备的容量即能满足吸收剂耗量要求。在吸收剂耗量较大时，另一列制浆设备短时运行，这种容量设置可提高系统运行的灵活性和可靠性。储仓下口设2台封闭式称重皮带给料机，给料机出力为10t／h，称重精度为0.5%，将石料给入湿磨机入口。石灰石经湿式球磨机磨制及石灰石浆液旋流器分离，制成浓度为25%的石灰石浆液作为吸收剂，制浆系统出力为40t/h。 　　吸收塔内石膏浆液由石膏（CaSO4·2H2O）、盐类混合物（MgSO4，CaCl2 ）、石灰石（CaCO3）、氟化钙（CaF2）和灰粒组成，浓度为12%。石膏脱水系统包含石膏浆液初级脱水和皮带脱水两级脱水。 　　排出浆液通过石膏浆排出泵送入石膏浆液旋流器，通过旋流器溢流分离出浆液中较细的固体颗粒（细石膏颗粒、未溶解的石灰石和飞灰等），它们在重力的作用下返回吸收塔。浓缩的大石膏颗粒石膏浆液（浓度约50%）从旋流器的下流口排出。在正常工况下，这些大颗粒的石膏浆液自流至石膏浆液罐。在吸收塔浆液含固量低于设定值时，这些大颗粒的石膏浆液自流到吸收塔浆池。每炉均设有石膏浆液旋流器，布置在真空皮带上方。一级脱水后的石膏浆液输送至真空脱水皮带机脱水。

卡卡西 · 发表于 2008-2-1 17:28:36

本脱硫技改工程的石膏脱水系统为公用系统，设有两台真空皮带脱水机，浓度为50%的石膏浆液被输送至真空皮带脱水机，脱水后的石膏含水量为10%，真空皮带脱水机的过滤水经过滤水泵返回供制浆用。每台真空皮带脱水机容量为两台炉脱硫时的75%的石膏量，出力为18t/h。出于维护、运行要求，安装一事故浆罐，其贮存容积为单座吸收塔浆池全容量浆液。 　　烟气在吸收塔内经过喷淋层进行化学反应后带有浆液小雾滴，需进入2级布置的除雾器，用工艺水喷洗除污。工艺水水源为电厂循环水排污水和工业水，该系统为两种工艺水各设置一个工艺水水箱，分别配制工艺水泵，升压后供7、8号机组FGD用水。其中循环水工艺水箱设有两台工艺水泵（一运一备）;工业水工艺水由于其最大用水量约一周发生一次，正常使用时用水量仅为最大用水量的1.3，因此从运行合理角度出发，设三台35%容量的水泵。 　　循环水工艺水用户有:FGD装置运行除雾器冲洗水，回转式换热器运行、停运冲洗水，真空皮带脱水机滤布清洗用水，吸收塔浆池、吸收剂制备系统运行的启动用水和补水，所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。 　　工业水工艺水用户有:FGD装置运行除雾器冲洗水（一周一次），真空皮带脱水机滤饼清洗用水，脱硫系统辅助机械冷却用水，真空泵用水。 　　FGD装置正常运行时的浆液管和浆泵，在停运时要冲洗，冲洗废水收集在排水坑中。在吸收剂制备区域、吸收塔区域及事故浆罐区域分别设置排水坑，排水坑的收集水用泵送至吸收塔浆池和石灰石浆罐。 　　吸收塔石膏浆液经初级脱水后，浓度较低的石膏水经旋流器溢流通过废水旋流站进行再浓缩处理，产生脱硫废水。目前7、8号脱硫废水分别进本机组灰渣系统，预留废水处置设施的场地。 　　脱硫石膏用汽车从石膏脱水车间运至石膏炒制车间。脱硫石膏仓库按10～15天全容量堆放时间设计。石膏炒制车间按处理7、8号机组脱硫系统产生的脱硫石膏全容量设计，按2×50%两列系统统一设计，分期建设。 2.4 建筑物及布置 　　由于7号机组设计时未预留脱硫场地，7号炉炉后场地狭小，在该场地上布置有循环浆泵房、吸收塔、空预器及脱硫增压风机，部分电气设备和控制设备安装在循环浆泵房的二层。在7号炉吸收塔的西侧布置有电梯及折返钢梯，以便巡检和检修。 　　8号机组的扩建端已预留部分脱硫场地，场地相对宽敞。在8号炉脱硫场地设有配电控制楼，位于8号炉吸收塔北侧，其底层布置有循环泵房，可通过控制配电楼的电梯通往吸收塔各层平台。脱硫系统控制室和大部分电气设备和控制设备布置在配电控制楼内。在8号炉东侧即扩建端侧布置有吸收剂制备车间、石膏脱水综合楼和事故浆罐。石膏仓库、石膏炒制车间、石膏制板车间依次布置在4号煤场西侧。见图2。

卡卡西 · 发表于 2008-2-1 17:29:09

<img src="http://qikan.cepee.com/images/0402/1802.gif" alt=""/>
 1—原烟气烟道;2—净烟道，3—增压风机;4—烟气换热器;5—吸收塔;6—排水坑;7—控制楼;8—事故浆池;9—吸收剂制备间;10—石灰石浆罐;11—石膏脱水综合楼;12—废水处理车间;13—工艺水箱;14—石灰石堆料场 图2 8号机组脱硫设施布置 　　FGD装置采用室内与露天布置结合的方式。吸收塔、空预器、事故浆罐、脱硫增压风机、石灰石仓、石灰石浆罐、石膏浆罐、工艺水箱、石膏浆排出泵、事故浆液返回泵等露天布置;脱硫增压风机布置在FGD上热烟道上，使风机运行在烟气酸露点温度以上。由于7号机组炉后场地非常狭小，无法布置占地较大的水媒式换热器，同时考虑到换热器的运行和检修的便利，7、8号炉的烟气换热器均采用回转式空预器;石灰石的卸料系统，布置于吸收剂制备车间内;空预器辅助设备集中布置于其0m层的辅助设备间内。石膏旋流站高位布置于真空皮带上部的旋流器小间内，楼层标高22.00m。吸收塔事故浆池布置在石膏脱水综合楼东侧，并预留废水处理车间的场地。 　　本次脱硫技术改造工程的设备及构筑物利用厂区现有的场地布置，虽在布置中尽量合理利用场地，减少不必要的拆迁，但不可避免地引起电厂原有部分建筑物、地下管沟、电缆沟及架空管道的修改。3 工程优点　　脱硫塔本体采用斯坦米勒公司的先进技术，与锅炉烟气参数相符合。本体的高度、宽度、喷淋层数及布置等均设计为最佳值。本体设计在达到脱硫要求的同时（脱硫装置入口烟气 SO2为3217mg/Nm3，出口烟气SO2含量为160.4mg/Nm3，脱硫效率达到了95%的设计要求），投资也较省。石灰石磨制系统采用湿法磨制，减少了厂区的污染，也比购买石灰石粉便宜，更能不受市场上石灰石粉价格、产量等变化的影响。烟气脱硫的副产品石膏具有非常优越的性能，应用十分广泛，是很好的建材工业原料，在国内外应用已十分成熟，极具推广价值。 4 参考文献 　　［1］山东电力工程咨询院.烟气脱硫技术选择原则与山东电力脱硫产业发展.2000-1 0. 　　［2］舒惠芬.燃煤电厂的SO2控制.电力设备，2003（4）:4～8.

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