强化传质脱硫增效技术大唐南京电厂 PPT课件

强化传质脱硫增效技术在大唐南京电厂2 机组超低排放示范工程的应用 大唐科技产业集团有限公司浙江大学能源工程设计研究院 1 报告内容 项目背景大唐南京电厂脱硫系统概况脱硫系统提效改造的必要性改造目标及改造方案针对工程的试验研究试运行状况分析效益分析 2 中国大气污染形势非常严峻 灰霾等区域性大气复合污染继续加剧SO2是形成硫酸盐等二次PM2 5的重要前体物 灰霾从北京趋近上海延伸约1200公里 上海浦东PM2 5化学组成 郝吉明院士 2012 9 2013年全国霾日数分布示意图 项目背景 3 世界第一煤炭消费国 2013年消费36 1亿吨 约占全球50 2013年中国SO2排放2043 9万吨 其中89 8 来自火电 钢铁 建材等主要用能行业排放 环境统计年报 2013年 世界和中国大陆一次能源消费结构 来源 BP能源统计2013 单位国土面积SO2排放情况 平均 2 21吨 平方公里 煤燃烧是造成大气污染的主要原因之一 项目背景 4 项目背景 中国大气问题突出 为切实改善空气质量 实现环境效益 经济效益与社会效益多赢 国家对主要污染物减排工作的要求不断升级 2013年2月 国家环保部颁布了 关于执行大气污染物特别排放限值的公告 2013年9月 国务院又发 大气污染防治行动计划 2014年9月12日 国家发展和改革委员会 环境保护部 国家能源局联合下发 煤电节能减排升级与改造计划 2014 2020年 2014年11月16日 国家环保部发布了 长三角地区重点行业大气污染限期治理方案 5 大唐南京电厂脱硫系统概况 大唐南京发电厂现有2 660MW燃煤汽轮发电机组 脱硫采用石灰石 石膏湿法脱硫工艺 一炉一塔布置 设置一套共用系统 不设烟气旁路 脱硫效率 95 设计值含硫量0 8 设计入口SO2浓度1629mg Nm3 实际运行出口SO2浓度可达到50mg Nm3左右 6 脱硫系统提效改造的必要性 大唐集团实施超低排放 要求集团燃煤机组出口SO2浓度35mg Nm3以下 且要考虑到煤种的变动 显然原有设备无法达到新标准的要求 作为重点地区的国有燃煤发电企业 南京发电厂多年持续进行设备环保升级改造 不断优化企业的环保指标 在长三角地区一直享有良好的环保声誉 因此 大唐南京发电厂 2燃煤发电机组烟气脱硫系统的提效改造势在必行 7 脱硫系统提效改造目标及改造方案 改造目标 按入口SO2浓度2317 6 氧 mg Nm3 投运4台循环泵 达到出口SO2浓度 35mg Nm3的要求 高于燃气标准 8 脱硫系统提效改造目标及改造方案 从技术角度分析 本次改造可采用两种方案 方案一 吸收塔内增加筛板 更换喷嘴 内部强化构件 塔外浆罐方案二 增加一层喷淋层 更换喷嘴 内部强化构件 1t增效剂 备用 改造方案 针对以上两种方案 为降低工程造价 缩短工期 原有电厂设备尽可能利用 多方面综合考核后 采用方案一 9 针对工程改造的试验研究 筛板试验研究 中试试验平台图 中试试验台DCS操作界面 10 针对工程改造的试验研究 筛板试验研究 筛板安装位置及阻力测点 试验中所用筛板 试验中所用不同开孔率 孔径 板型的筛板 11 针对工程改造的试验研究 筛板试验研究 不同开孔率筛板阻力变化 不同孔径筛板阻力变化 不同开孔方式筛板阻力变化 通过一系列试验 研究了不同开孔率 孔径和开孔方式条件下 筛板阻力变化 最终 根据实际工程中所给定的阻力 小于800pa 确定了筛板为开孔率43 8 孔径30mm 孔三角形排列 不同工况条件下 筛板阻力变化 当满负荷运行时 塔内烟气流速为3 5m s 四层喷淋全开时 筛板阻力约为700pa 开三层喷淋时 筛板阻力约为500pa 开两层喷淋时 筛板的阻力约为300pa 12 针对工程改造的试验研究 浆液分区试验研究 浆液分区小试试验台工艺图 浆液分区小试试验台实物图 13 针对工程改造的试验研究 浆液分区试验研究 浆液pH恢复实验结果 不同液气比 单双循环脱硫效果对比 不同主池pH 单双循环脱硫效果对比 通过一系列试验 研究了不同液气比 主池pH条件下 浆液分区与单循环脱硫效果的对比 结果表明 浆液分区可有效提高脱硫效率 通过浆液pH恢复实验 确定了实际工程中的浆液停留时间 14 针对工程改造的试验研究 流场模拟试验研究 研究模型范围 本计算流体动态 CFD 模型研究范围包括FGD入口到FGD出口之间的部分包括烟道 筛板 喷淋层 喷嘴 除雾器 除雾器支撑等结构 三维建模总图 喷淋层三维图 15 针对工程改造的试验研究 流场模拟试验研究 网格划分及边界条件 采用四面体和六面体网格对三维模型进行网格划分 模型网格单元为780万 烟气入口边界条件为速度入口 出口边界条件为压力出口 DPM壁面边界条件除喷淋层管道及支架采用reflect边界条件外 其他壁面采用escape边界条件 CFD模型网格图 16 针对工程改造的试验研究 流场模拟试验研究 计算结果及分析 根据BMCR工况烟气参数及喷淋参数情况下进行计算 主要分析了系统各个截面的速度 压力和温度分布情况 各截面位置示意图 17 计算结果及分析 针对工程改造的试验研究 流场模拟试验研究 纵切面压力云图 纵切面速度云图 纵切面温度云图 通过流场模拟的试验研究 对实际工程中喷淋层的选择 喷嘴的布置及喷嘴选型进行了优化 确定了实际工程中筛板的安装位置 18 试运行状况分析 通过对塔内筛板的研究 浆液分区研究和CFD流场模拟实验 最后确定了2 机组脱硫提效改造的各主要设计参数 南京电厂2 机组2014年9月18日停机改造 2014年11月25日改造完成开始试运行 脱硫效率99 6 机组负荷661 5MW 入口SO2浓度1666 8mg Nm3 主浆液池pH5 54 运行三台循环泵A B D 三台循环泵运行时的DCS截图 出口SO2浓度4 7mg Nm3 19 试运行状况分析 四台循环泵运行时的DCS截图 脱硫效率100 机组负荷655 5MW 入口SO2浓度1666 8mg Nm3 主浆液池5 38 运行四台循环泵 出口SO2浓度1 7mg Nm3 20 不同浆液pH时的运行效果 试运行状况分析 脱硫效率随主浆液池pH变化 SO2出口浓度随主浆液池pH变化 满负荷条件下 开三台循环泵 A B和D SO2入口浓度1600 1700mg m3时 脱硫效果随主浆液池pH变化 随着主浆液池pH的逐渐升高脱硫效率逐渐增大 脱硫效率由98 8 浆液pH为4 99 升高到99 6 浆液pH5 54 随着主浆液池pH的逐渐升高 出口SO2浓度逐渐降低 出口SO2浓度由20 04mg m3 浆液pH为4 99 下降到4 7mg m3 浆液pH5 54 21 开启不同循环泵时的运行效果 试运行状况分析 满负荷条件下 SO2入口浓度约为1620mg m3 主浆液池pH为5 2时 开启不同循环泵组合 开启A B C泵及开启A B D 时 脱硫效果变化 99 03 98 5 24 484 15 775 开启三台循环泵A B D的脱硫效率为99 03 高于开启三台循环泵A B C时的98 5 开启三台循环泵A B D的SO2的出口浓度为15 775mg m3低于开启三台循环泵A B C时的24 484mg m3 22 试运行状况分析 筛板的阻力分析 在吸收塔内部增加筛板 势必会增加整个系统的阻力 开三层喷淋时 系统总阻力增加了500Pa 与8月相比 湿电及烟道改造增加了250Pa 喷淋层B C中 喷嘴各减少20只 阻力大概降约50Pa 除雾器初期投运阻力降100Pa 冬季气温低 拔力增加100Pa 综上 开三层喷淋时 筛板的阻力约为500pa 23 试运行状况分析 低负荷条件下的脱硫效果 低负荷 约500MW SO2入口浓度约为1435mg Nm3 浆液pH在5 65左右 只开启两台循环泵 A D 时 1 吸收塔 未改造 与2 吸收塔 改造后 运行时的脱硫效果对比 23 4 42 9 98 3 97 1 经改造后 2 吸收塔的出口SO2浓度为23 4mg Nm3 低于1 吸收塔的42 9mg Nm3 经改造后 2 吸收塔的脱硫效率为98 3 高于1 吸收塔的97 1 筛板在低负荷 只开两台泵时同样具有明显的作用 24 效益分析 经济效益方面 假设不采用筛板 而是开启四台泵进行脱硫达到同样脱硫效率 第四层喷淋的阻力大约350Pa 即筛板路线阻力大150Pa 按照引风机290万风量 机械效率82 考虑 采用筛板增加风机电耗接近150kW 而减少第四层循环泵则节省了1100kW以上 改造后降低了运行电耗 环境社会效益方面 对改善环境空气质量起到了良好的作用借着此次提效改造 大唐南京发电厂在集团内部也走在了前头 技改后 系统的稳定性大大提高 减少了因脱硫系统出现的问题对主机的影响 减少了检修费用 主机额外启停所造成的经济损失 可向政府申请环保补贴 江苏省的脱硫超低补贴为0 004元 kw h 按每台机组年发电5500小时计算 每台机组的脱硫超低补贴为1452万元 年 25 结论 大唐南京电厂2 机组脱硫提效改造工程采用塔内增加筛板 塔外浆池的方案