CFB锅炉烟气超低排放系统优化研究与应用PPT课件

CFB锅炉烟气超低排放系统优化研究与应用 电冶分公司 1 项目背景 1 企业概况焦作煤业 集团 有限责任公司电冶分公司位于焦作市中站区 西邻焦作市西部工业集聚区 始建于1989年 总装机容量81MW 是焦煤公司主要发电企业之一 同时承担着焦作市中站区部分工业及民用供热 现主要供给焦煤公司开元化工 李封公司 佰利联 淼雨公司 爱尔福克等16家用户化工生产 食品饮料生产等用汽 电冶分公司现有调整抽汽式汽轮机两台 1 2 机 非调整打孔抽汽式汽轮机一台 3 机 发电机组配张家港江南诚誉锅炉有限公司生产的带高温分离器的高 低混合流速循环流化床锅炉三台 1 130t h 2 150t h 2 项目背景 2 燃煤消耗情况电冶分公司三台锅炉是在原煤粉炉的基础上 于2010至2012年期间改为高 低混合流速循环流化床锅炉 循环流化床锅炉主要燃烧煤泥 中煤 煤矸石等低热值燃料 配以少量的原煤形成3000kcal kg左右的混合燃料 电冶分公司每年约消耗煤20万吨 末中煤5万吨 块中煤5万吨 煤泥40万吨 煤矸石20万吨 3 项目背景 3 烟气超低排放系统工艺3 1脱硝系统采用SNCR SCR技术 3 2脱硫采用石灰石 石膏湿法 英文缩写 FGD 脱硫技术3 3除尘采用湿式电除尘器技术3 4根据电冶分公司生产场地狭小的情况 采用脱硫 除尘一体化技术 4 研究目的 前提 锅炉烟气达到超低排放标准 符合国家环保要求 即 烟尘排放浓度降到5mg Nm3 二氧化硫排放浓度降到35mg Nm3 氮氧化物排放浓度降到50mg Nm3 中心 一升一降 即煤泥掺烧比例提升 原煤掺烧比例下降 降低成本 提高效益 措施 1 优化操作方式 优化调整参数 2 DCS系统多点熔合 3 设置吸收塔筛板式托盘装置 4 设置脱硫提效环 5 添加脱硫催化剂 6 脱硝系统的优化调整 5 技术条件 1 锅炉主要技术参数 设计值 6 技术条件 2 燃煤 设计值 7 技术条件 3 脱硫部分技术参数 单台吸收塔 设计值 8 实施内容 一升一降 设置吸收塔筛板式托盘装置 设置脱硫提效环 添加脱硫催化剂 优化操作方式 优化调整参数 DCS系统多点熔合 脱硝系统的优化调整 9 DCS系统多点熔合 根据现场运行要求 对炉控室 老脱硫脱硝 超低排放的三个控制系统进行网络融合 组态合并 使三个控制地点都能够进行操作和监视 提高运行效率和安全性 由于三个控制地点相距较远 为保证数据传输的稳定性和及时性 需将三个地点的通讯系统通过光纤进行冗余连接 增加六台数据交换机 保证通讯数据的连续性 稳定性和安全性 根据现场DCS的控制系统分散设置要求 根据浙大中控ECS 300DCS设备管理系统具备分散网络结构 老脱硫脱硝机柜间使用原有配置的本地设备维护站 超低排放中控室配置中央设备维护站并实现全局数据库管理 本地设备站和中央控制室内均可观察现场仪表状况 并可在中控间内远程修改现场仪表参数或确认报警等维护工作 10 系统网络配置图 11 设置吸收塔筛板式托盘装置 筛板式托盘装置是设置在吸收塔入口烟道及最下层喷淋层之间的一种特殊塔内件 它能起到降低液气比 均布烟气 提高脱硫效率等作用 利用筛板式托盘装置对现有石灰石 石膏湿法脱硫吸收塔进行改造具有改造工作量小 增容效果突出 改造工期短 能耗低 投资省等特点 1 降低液气比 节省脱硫装置能耗吸收塔筛板式托盘装置的设置可以提高吸收剂利用率 由于吸收塔筛板式托盘装置可保持一定高度液膜 当气体通过时 气液接触 可以起到吸收气体中部分污染成分的作用 从而有效降低液气比 提高了吸收剂的利用率 从而降低了循环浆液泵的流量和能耗 此外 设置吸收塔筛板式托盘装置不仅提高了浆液对SO2的吸收效率 吸收塔筛板式托盘装置处所持有的液膜还可起到一定的缓冲作用 当烟气负荷有所变化时 使吸收塔的操作平稳 不易引起SO2脱除率的波动 12 设置吸收塔筛板式托盘装置 2 气流均布烟气由吸收塔入口进入 形成一个涡流区 烟气由下至上通过吸收塔筛板式托盘装置后流速降低 并均匀通过吸收塔喷淋区 设置吸收塔筛板式托盘装置后 进入吸收塔的气体流速得到了很好的均布作用 大部分气体流速处在平均流速范围内 而没有吸收塔筛板式托盘装置时 气体的流速分布比例分布范围较宽 3 检修方便吸收塔筛板式托盘装置的设置可使吸收塔运行维护方便 在塔内件进行检修时 不需将塔内浆液全部排空 然后在塔内搭建临时检修平台 运行维护人员站在吸收塔筛板式托盘装置上就可对塔内部件进行维护和更换 减少维护的时间 13 吸收塔筛板式托盘装置实物 14 设置脱硫提效环 15 设置脱硫提效环 趋避效应 烟气在遭遇脱硫吸收塔内喷淋液体时 因吸收塔内中心区域液体密度高 阻力大 烟气会自趋至筒壁沿阻力小的区域流动 这就是所谓的 趋壁效应 超低排放工程中的 趋壁效应 对脱硫结果影响很大 1 喷淋量增加 塔中间阻力更大 趋壁效应更明显 2 较少烟气泄露 对烟气超低排放影响很大 提效环的作用 虽然吸收塔筛板式托盘装置对吸收塔内烟气形成了一定整流作用 为确保脱硫效率达标 最大限度降低能耗 在吸收塔第一层和第二层 第二层和第三层喷淋之间各设一层提效环 在烟气可能旁流区域设置提效环 汇拢 烟气以消除 趋壁效应 16 设置脱硫提效环 提效环效果图 17 添加脱硫催化剂 浆液起泡的影响 在运行过程中 常常会有吸收塔液位显示正常却发生起泡溢流的现象 当浆液溢流严重时 如果脱硫控制系统未及时监测到并采取有效措施 吸收塔液位就无法维持在设计水平 严重影响脱硫效率 石膏品质等 对FGD装置的稳定运行十分不利 吸收塔浆液起泡溢流照片 起泡原因 1 烟气成分2 烟尘含量 3 工艺水来源4 水质5 石灰石成分 18 添加脱硫催化剂 提高脱硫效率 不需要再用其它设备进行改造 这个优点主要就是为了提高二氧化碳本身的液传制速率 同时也是为了强化对二氧化碳的吸收最终可以提高脱硫率 降低损耗 使用脱硫催化剂最大的好处是可以减少损耗 通过这点 可以在设计的范围之内大大的提高运行效率 同时也能相对的降低系统本身所需要的液气比 降低脱硫系统的用电率 而另外一点则是节省制浆系统的能耗 有效的提高粗颗粒石灰石利用率 减少用量 减少石灰石的用量为更大化的提高脱硫剂的使用率 所以催化剂就能提高石灰石可以在液相当中更好的溶解 从而减少液相的阻力和促进石灰石的溶解效果 19 脱硝系统的优化调整 1 防止催化剂堵灰的措施a 优化流场在反应器入口加设导流装置 保证催化剂入口烟气速度均匀 避免出现烟气流动低速区或者死角 b 合理选择催化剂类型和间距选择合适的催化剂节距对于避免灰分在催化剂单元 开孔沉积和搭桥有着重要的作用 灰分的沉积和搭桥将减少催化剂活性反应面积 同时造成更大的压降 c 选用合适的催化剂内烟气速度较高的催化剂内烟气速度有助于减轻催化剂的堵灰情况 但是 如果催化剂烟气速度过高 那么催化剂的磨蚀就会加剧 催化剂内烟气阻力也会增加 d 设置合适的辅助吹灰装置e 在催化剂上方设计滤网 20 脱硝系统的优化调整 2 防止催化剂中毒的措施a 放水在催化剂运输 储存中 严格遵守催化剂操作手册 防止催化剂被水淋 催化剂的安装尽可能在SCR投运前 在催化剂停运后 启用催化剂停运保护系统 严格控制反应器中气体的相对湿度 避免水蒸汽的凝结 b 优化流场 设置导流板装置和吹灰设计可以有效降低Na等腐蚀性混合物直接与催化剂表面接触 砷中毒 飞灰中游离的CaO和SO3反应后形成CaSO4覆盖在催化剂表面等毒化现象 c 为了防止 NH3 2SO4和NH3HSO4的产生 需要避免SCR装置在低温下喷氨运行 21 锅炉入炉煤掺烧比例调整 1 煤泥特性表 2 干投煤泥工艺流程 22 锅炉入炉煤掺烧比例调整 1 干投煤泥的优点 煤泥颗粒度较细 易燃烧 煤耗低 2 干投煤泥的缺点 1 床料蓄热能力差 煤泥滞仓问题突出 极易造成锅炉灭火 且压火后再启动困难 2 飞灰份额高 易造成返料系统的波动 进而影响料层稳定性和锅炉主汽温度 压力 流量的变化 不利于锅炉的稳定运行 3 返料波动时 易造成大颗粒灰尘随烟气进入电袋除尘器的情况 4 煤泥含硫量高 大量投用干煤泥 会给脱硫系统加大负荷 需要进行脱硫系统的升级优化 加大一定的生产成本投入 23 锅炉入炉煤掺烧比例调整 煤泥掺烧的管控措施 1 运行中 根据返料料腿中部压差计和松动 返料风压的变化及时安排放渣人员对返料进行放灰 调节返料循环量 保证返料的正常循环 同时及时调整送风机风量 控制床上料层在正常运行范围 避免料层过薄导致吹穿结焦或料层突然急剧增高 影响流化 2 根据料层变化情况 确保床上一定份额的粗颗粒含量 增加料层蓄热能力 3 对于干投煤泥给煤仓带来的滞煤问题 通过加装仓壁振动器 空气炮 改善煤斗结构 加装旋转煤仓等多项措施 基本解决该问题 4 针对干投煤泥含硫量高 脱硫系统负荷加大问题 进行一系列措施进行脱硫系统的优化 确保在不增加生产投入的前提下 烟气排放数据达标 24 锅炉入炉煤掺烧比例调整 提高煤泥掺烧比例的优化措施 A技术措施为适应提高煤泥掺烧比后 锅炉烟气中含硫量加大 脱硫系统进行一系列优化改造 具体措施包括 设置吸收塔筛板式托盘装置 设置脱硫提效环 适时适量添加脱硫催化剂等措施 针对煤泥颗粒度较细 飞灰份额高等问题 通过脱硝系统的优化调整 基本解决防堵灰 防中毒等问题 25 锅炉入炉煤掺烧比例调整 提高煤泥掺烧比例的优化措施 B优化操作 1 将锅炉床温控制在1000 以下 试验表明 锅炉床温控制在1000 以下时 锅炉原烟气SO2含量控制在 1300mg Nm3 现有脱硫系统能够确保吸收塔排出净烟气SO2含量 35mg m 2 加强锅炉给煤连续性 提高煤泥掺烧比后 燃煤滞仓问题突出 一旦锅炉断煤 易造成返料系统的波动 进而影响料层稳定性和锅炉主汽温度 压力 流量等变化 返料波动时 易造成大颗粒灰尘随烟气进入SCR的情况 从而影响气脱硝系统的正常运行 且烟尘浓度高对脱硫效率产生极大影响 针对此问题 主要是加强管理与培训 提高值班工处理问题的能力 及时处理断煤与滞仓 保证锅炉给煤连续性 3 加强监视吸收塔入口含硫量 吸收塔入口烟温 160 入口粉尘浓度 50mg Nm3 确保脱硫效率 4 将吸收塔内浆液的密度控制在1080 1120kg m3 5 吸收塔的浆液液位控制在7 8 8 2m 6 加强对氧化风冷却水的检查 及时发现堵塞及时联系维护人员处理 26 项目完成情况 一升一降 煤泥掺烧比例25 左右煤泥消耗约169 7吨 天 炉 煤泥掺烧比例45 左右煤泥消耗约345 1吨 天 炉 原煤掺烧比例45 左右原煤消耗约298 4吨 天 炉 煤泥掺烧比