循环流化床锅炉深度脱硫系统性能分析与优化建议.pdf

内 蒙 古 电 力 技 术 I N N E R MO N G O I 1 A E L E C T R I C P 0 WE R 2 0 1 6 年第 3 4 卷第 5 期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 6 0 5 O 1 1 循环流化床锅 炉深度脱硫 系统性能分析与优化建议 赵宇 ， 宋春然 ， 宁国东 ( 1 内蒙古电力科学研究院， 呼和浩特0 1 0 0 2 0 ； 2 二连浩特出入境检验检疫局， 内蒙古二连浩特【 ) 1 1 1 o o ) 摘要 ： 某电厂 2 x 2 0 0 MW机组循环流化床锅 炉采用炉 内脱硫+ 石灰石一石 膏湿法烟 气炉 外脱硫工艺的深度脱硫 方式 ， 深度脱硫 系统投运后 ， 运行稳 定性差。通过对脱硫 系统运行状 态进行分析 ， 认为炉外脱硫 系统吸收塔 内部流场分布不均 匀、 除雾器除雾效果差、 G G H存在 堵塞风险、 浆液氯 离子质量浓度高， 以及运行方式存在 问题 ， 并就相关问题提 出了优化建议。 关键词： 循环流化床锅 炉； 湿法烟气脱硫 ； 超低排放 ； 除雾器； G G H； 氯 离子 ； 运行方式 文献标志码： B 中图分类号： T M 6 2 1 文章编号： 1 0 0 8 - 6 2 1 8 ( 2 0 1 6 ) 0 5 0 0 4 0 0 4 Pe r f o r ma n c e An a l y s i s a n d Op t i mi z a t i o n o f De e p De s u l f u r i z a t i o n S y s t e m f o r Ci r c u l a t i n g Fl u i d i z e d Be d Bo i l e r ZHAO Yu ，SONG Chu n r a n ，NI NG Gu o d o n g ( 1 1 n n e Mo n g o l i a P o w e r Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ho h h o t 01 0 0 2 0 ，C h i n a ； 2 E r l i a n h o t E n t r e x i t I n s p e c t i o n a n t Q u a r a n t i n e B u r e a u ，E r l i a n h n t 0 1 1 1 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： A C F B p o we r p l a n t a d o p t s t h e w a y f o r d e e p d e s u l f u r i z a t i o n ，wh i c h c o n c l u d e d t h e d e s u l f ur i z a t i o n i n s i d e b o i l e r a n d we t flue g a s d e s u l f u r i z a t i o n i n t a i l Af t e r t h e d e e p d e s u l f u r i z a t i o n s y s t e m p u t i n t o o p e r a t i o n， i t s o p e r a t i o n i s no t s t a bl e The o p e r a t i o n o f t h e d e s u l f u r i z a t i o n s y s t e m a r e a n a l y z e d ，fi n d t h a t t h e f u r n a c e d e s u l f u r i z a t i o n a b s o r p t i o n t o we r i n t e r na l flo w fie l d d i s t r i bu t i o n i s no t un i f o r m， t h e e f f e c t o f mi s t e l i mi na t o r r e mo v a l i s po o r ， G G H h a s r i s k j a m，c o n t e n t o f c h l o r i d e i o n i n s l u r r y i s h i g h ，a n d t h e o p e r a t i o n mo d e e x i s t p r o b l e m a n d r e l a t e d p r o b l e ms o p t i mi z a t i o n s u g g e s t i o n s a r e g i v e n Ke y w o r d s ： C F B b o i l e r ；we t fl u e g a s d e s u l f u r i z a t i o n ；u l t r a l O W e mi s s i o n ；mi s t e l i mi n a t o r ； GGH；c h l o rin e i o n ；o p e r a t i o n mo d e 1 工程概况 某 电厂 2 x 2 0 0 MW机组锅炉为循环流化床 、 亚 临界参数 ， 一次中问再热 、 自然循环汽包炉 、 紧身封 闭 、 平衡通风 、 固态排渣 、 全钢架悬 吊结构 ， 采用炉内 脱硫+ 尾部石灰石一石膏湿法炯气炉外脱硫工艺 ， 设 计脱硫 系统人 口S O z 质量浓度不 大于 1 4 1 1 m g m ， 出 口S O 排放质量浓度不大于 2 0 0 mg m 。1 号 、 2 号锅 炉共用 1 个吸收塔 ， 2台锅炉的2 股烟气首先汇合进 人吸收塔 ， 在离开吸收塔后又分成 2 股烟气 ， 分别从 烟 囱两侧进入 同 1 根烟 囱排放。设计吸收塔人 口烟 尘质量浓度不大于 1 0 0 mg m ， 出口烟尘质量浓度不 大于 5 0m g m 。 I 收稿 日期1 2 0 1 6 - 0 5 1 7 i 作者简介J赵字( 1 9 8 5 ) ， 男， 内蒙i t i 人， 硕土， _ r 程师， 从事电力环境保护试验研究 l 作。 2 0 1 6 3 4 卷第5 挞字， 等： 循环流化床锅炉深度脱硫系统一 能分析 j 优化建议4 1 2 脱硫 系统运行存在的问题原 因分析及优 化处理建议 2 0 l 4年 8 月 ， 该 电厂脱硫 系统 在运行过 程中 现 了炉外脱硫系统脱硫效率波 动频繁 、 S O ： 质量浓 度无法稳定达标排放 、 G C H压差高出正常运行值等 问题 。为此 ， 对该 电厂脱硫 系统进 行全面分析 ， 查 找运行状态异常的原因并提出优化处理建议。 2 1 吸收塔 内部流场分析 2 1 1 流 场 分布 不均 原 因分析 对 尾部石灰石 一石膏湿 法脱硫系统进行 了脱 硫效率测试 ， 测点布置如图 1 所示 ， 4 个测点同步开 始测试， 测试结果见表 l 所示。 测点 2 测 点4 图1 脱硫效率测点布置位置 表 1 脱 硫效率测试结果 S O 质 量 浓 度 ( ra g m 。 ) 脱 硫 S O z 质 量 浓 度 ， ( m g 。 m 。 )熙， 寸 t ， M 十 = I ， U： ， 测点 1 测点 2 测点 3 测点 4 l 0 o 8 ll l 8 9 0 1 43 5 2O 4 8 5 8 l 03 7 1 4 8 8 5 7 l 6 7 3 21 1 8 7 4 8 71 l l 3 8 7 O l 5 7 0 2 O 4 8 7O l 1 O8 2 0l 81 9 7l l l 2 9 8 1 9 1 01 3 1 5 8 8 4 4 l 2 5 3 20 2 8 3 9 1 4 0 4 2 01 8 5 7 1 02 8 l 2 9 8 75 南表 l 数据可知 ， 测点 l _与测点 2的S O ： 质量浓 度呈线性相关 ， 测点 3与测点4的S O 质量浓度呈线 性相关 。如果烟气在吸收塔 内混 合均匀 ， 则测点 2 与测点 4的S O 质量浓度应数值相近 ， 且测点 l与测 点 3的S O 质量浓度没 有线性相关性 ， 因此 ， 测试结 果说明 】 、 2 号锅炉炯气在吸收塔内混合不均 匀 ， 当 测点 1 与测点 3 S O 质量浓度存在明显偏差时 ， 测点 2 与测点 4 S O 质量浓度亦 现 明 偏差 。炯气在 吸收塔 内混合不均匀 ， 会影响炉外脱硫系统 的脱硫 效率 。 为 了查明炯气在吸收塔 内混合 不均匀的原因 ， 查阅了该电厂的检修记录 ， 发现由于循环泵喷嘴喷 出 的浆液对 吸收塔塔 壁的冲刷导致吸收塔塔壁 防 腐材料脱落严重 ， 该 电厂在最 近一次大修期 间 ， 调 整 r全部 可以冲刷到吸收塔塔壁 的喷嘴方 向。这 样虽然缓解 了塔壁的损坏程度 ， 但是降低 了喷淋层 喷嘴的覆盖率 ， 减小 了气液接触 面积 ， 导致吸收塔 截面 因浆液分布不均而产生空隙 ， 沿塔壁方 向的炯 气 巾的S O ： 容易未经充分反应逃逸 f J 【 1及收塔_ 】 。 、 2 1 2 优化 建议 针对上述问题 ， 提出如下优化处理建议 。 ( 1 )在吸收塔 内部 人 口烟道与底层 喷淋层之 间加装 1 层合金托盘或湍流装置 ， 保证 吸收塔 内的 气液均匀分布 ， 消除烟气混合不均匀现象。 ( 2 )在 每层喷淋层 下方沿塔壁设 置增效环 ， 使 气流从壁面 向吸收塔 中间流动 ， 防止 现烟气 “ 短 路” 现象， 强化吸收效果 ， 减少S O ： 逃逸量 、 2 2 烟尘质量浓度、 G ( l I 压差和除雾器分析 2 2 1 烟 尘 质量浓 度 一 般情况下 ， 携带炯尘 的烟气经 吸收塔巾浆液 洗 涤后 ， 5 0 左有的炯尘会 留在浆 液巾 对 l 号 、 2 号锅炉 除尘 器和吸收塔 口的炯尘质 醚浓度进 行 测试 ， 测点布置如图2 所示 ， 3 个测点 同步开始测试 ， 测试结果见表 2 所示。 测点 B 图 2 烟尘质量浓度测点布置位置 表 2 各测点烟 尘质量浓度测试 结果 n m 南表 2 测试结果可知 ， 吸收塔入 r 、 口炯尘质 量浓度均满足设计值要求 ， 但是吸收塔 口烟尘质 量浓度大于入 口娴尘质量浓度 ， 说明吸收塔 出口的 炯气 中携带着 吸收塔 内的浆 液 ， 长此 以往将 影 响 G GH的稳定运行 。 2 2 2( ( H压 差 机组负荷与G G H压差关 系如图3 所示 。图 3 中 蓝 色线代表原 炯气 G GH压差 ， 紫色线 代表净烟气 G G H压差 ， F _1 色线代表 1 号机组负荷 ， 黄色线代表 2 号机组负荷。 图3可知 ， 机组 负倚与 G G H压差綦 本呈线性关 系， 即机组负荷升高 ， G G H压差增 大 ； 机 内 蒙 古 电 力 技 术 组负荷降低， G G H压差减小。当机组负荷升高时， 锅炉供风量和吸收塔人 口炯气量增加 ， 除雾器 出口 烟气携浆量增大 ， 黏附在 G G H换热片上的浆液量也 随之增 加 ， 导致 G G H结垢堵 塞加重 ， G G H压差 升 高。 图 3 机组负荷与 G G H压差关系 2 2 3除雾 器 效果 对实际运行状 态下烟气通过 除雾器时的流速 进行核算 ， 当机组负荷为 1 0 0 时 ， 烟气平均流速为 2 7 8 m s ， 符合流速不大于 3 8 1 m s 的设计要求 。虽 然流速满足设计要求 ， 但由于吸收塔 内烟气混合不 均匀 ， 存 在偏 流现象 ， 进而导致通过除雾器截面的 炯气发生偏流， 当偏流烟气的流速超过除雾器的临 界流速时 ， 烟气会剥 离除雾器上 的液膜 ， 造成炯气 二次带水 ， 导致 吸收塔 出 口烟气携 浆量增大 。此 外 ， 该电厂调整了全部可以冲刷到吸收塔塔壁的喷 嘴方 向 ， 进 而加剧 了吸收塔 内流场分 布的不均 ， 在 循环泵喷淋浆液分布少的区域 ， 炯气会携带大量液 滴离 开吸收塔 ， 液滴进入 G G H， 在换热元件上粘黏 结垢， 导致G G H堵塞， 压差升高 。 l。 2 2 4 优化建议 G G H堵塞会影响风机出力， 增加增压风机喘振 和跳 机的风险 ， 甚 至导致机组停机 ， 直接影响 电厂 的经济效益和机组的稳定运行。为此 ， 提 m如下优 化处理建议。 ( 1 )增加 G G H吹扫频次 ， 延长吹扫时间 ， 当压 差偏大时 ， 进行高压水在线冲洗。 ( 2 )改造现存 的二级除雾器 ， 可以增加一级除 雾器 ； 或把现存的平板式除雾器改造为屋脊式 除雾 器或管式除雾器 ， 提高除雾器的除雾效果。 ( 3 )改变除雾器冲洗方式 ， 适 当提高除雾器的 冲洗频率 ， 检修期 问检查 除雾器是 否发生堵塞 、 变 形 。 ( 4 )D C S画面显示除雾器压差始终 为0 0 1 P a ， 建议重新校核 。 2 - 3 氯离子质量浓度分析 对吸收塔 浆液氯离子质量浓度进行了测试 ， 测 试结果见表 3 所示。 表3 氯离子质量浓度测试结果 m g 从表 3 可 以看 出， 3 次测试结果吸收塔浆液中氯 离子的质量浓度均大于2 0 0 0 0 m g L ， 不满足该电厂 的运行规程要求( 吸收塔浆液氯离子质量浓度应小 于 2 0 0 0 0 mg L ) 。在吸收塔浆液中 ， 由于同离子效 应 ， 氯 离子对 石灰石 的消溶特性 有 明显 的抑制作 用 ， 影响 系统的脱硫效率 ； 氯离子 质量浓度过高还 会导致石膏脱水困难 ， 加速相关泵机叶轮和管道 的 腐蚀。 针对上述问题 ， 建议保持厂内脱硫废水处理装 置的稳定运行 ， 降低吸收塔浆液中的氯离子质量浓 度。 2 - 4 运行方式分析 2 4 1 炉 内石 灰石粉 投加 和 炉外供 浆 方式 脱硫系统 D C S 运行状态截图如图4 所示。图4 中的 S O ： 质量浓 度测点 与图 1 测点一一 对应 ： l 号 F G D入 口烟气 S O 质量浓度对应测点 l ， l 号 F G D烟 囱入 口炯气 S O 质量浓度对应测点 2 ， 2 号 F G D入 口 烟气 S O 质量浓度对应测点 3 ， 2 号 F G D烟囱人 口炯 气 S O 质量浓度对应测点 4 。 由图 4可知 ， 吸收塔人 口S O 质量浓度波 动频 繁。由于 吸收塔入 口S O ： 质量浓度波动频繁 ， 导致 炉外脱硫系统向吸收塔供给石灰石浆液时， 供浆系 统频繁调整 ， 控制供浆 的阀门频繁开合 ， 无法实现 自动连续供浆。炉外脱硫运行人员将系统 自动控 制方式改为间歇供浆方式 ， 但 间歇供浆方式易导致 浆液过饱和 ， 浆液 p H值过高 ， 抑制亚硫酸钙的氧化 和碳酸钙 的溶解 ， 并 增加炯 气 中的同体颗粒携 带 量 ， 加剧除雾 器堵塞 和截 面偏 流 ， 导致烟气二次带 水 ， 造成 G G H堵塞。 通过对该 电厂锅炉运行状 态和运行操作人员 操作 习惯分析可知 ， 吸收塔人 口S O ： 质量浓度波动 频繁 ， 既 有循环流 化床锅炉 燃烧不 稳定 的客 观原 因 ， 也有脱硫运行人 员对炉 内S O ： 运行控制不到位 的主观原因。提出建议如下。 ( 1 )炉 内脱硫运 行人员应平稳控制锅 炉的供 煤量 和供 风量 ， 合理控制石灰石粉投加量 ， 保证吸 收塔人 口的S O 质量浓度维持在一个稳定的区间。 2 0 1 6 年第 3 4 卷第5 期 赵字， 等： 循环流化床锅炉深度脱硫系统性能分析 与优化建议 图 4 I ) C S 运行状态截图 ( 2 )鉴 于炉外脱硫 系统 无法通过 自动控 制系 统实现供浆 ， 建议炉外脱硫运行人员通过人工调整 方式对吸收塔进行连续 供浆 ， 而不采取问歇供浆的 方式 。 2 4 2循 环 泵运行 方 式 当机组 低负荷运行时 ， 该电厂将停 运 1 台循环 泵。南于吸收塔 内部只有 3 台搅 拌器 ， 停运循环泵 时 ， 只能停运 中间 的 B循环泵 ， 如果停运 A、 c循环 泵 ， 会导致停运 泵一侧的搅 拌器超负荷运转 ， 搅拌 器电流会逐渐升高 ， 最终触发过载保护而停运 。此 外 ， 停运 A、 C循环泵 ， 易导致浆液搅拌效果变差 ， 造 成石膏沉积 ， 堵塞停运侧循环泵 的滤网。但如果 长 期停运 B循环泵 ， C循环 泵的浆 液冲刷 B循环 泵喷 觜， 会造成 B循环泵喷嘴析 石膏并逐渐结垢 ， B循 环泵 喷嘴的雾 化效果变差 ， 导 致喷淋覆 盖率下降 ， 进而导致脱硫效率降低 。建议如下 ： ( 1 )当2 台机组长期处于低负荷运行1 二 况时， B 循环泵停运时间不宜太久。 ( 2 )增加 1 台搅拌器 ， 使 A、 B、 C循环泵可 以根据机组 负荷的不 同进行组合运行 ， 既 可以防止喷嘴结垢 ， 又可以通 过对循环 泵启停运行方式的 优化达到节电的 目的。 3 优化效果 该 电厂在锅炉大修期间， 对脱硫系统进行 了优化改造 ， 把原二级 除雾器更换 为 _二级 屋脊式除雾器 ， 在炉外脱硫吸 收塔 中增加 了 1 层 合金托 盘 和 2层增效环 ， 新增 了 l 套高 压水在线冲洗系统 ， 保持脱硫 废 水处理 系统 的稳定 运行 ， 重新修 订了运行规 程。 改造后， 炉外脱硫系统的脱硫效率稳定在 9 0 左右 ， S 0 质量浓度稳定达标排放 、 G G H运行正常 、 吸收塔 浆液中的氯离子质量浓度降至 1 0 0 0 0 mg L 以下。 参 考文献 ： 1 】李雄， 刘军， 岳光溪