600MW机组脱硫系统运行优化研究报告.ppt

“600MW机组脱硫系统运行优化研究”项目简介,浙能北仑发电有限公司杭州意能电力技术有限公司国电北仑第一发电有限公司,主要内容,项目背景研究技术路线课题的主要成果结论和展望,一、项目背景,国内燃煤机组脱硫装置大多在最近几年集中投运，由于设计不够成熟、设备性能差、以及缺少运维经验等，普遍存在运行可靠性、经济性较差等问题。目前火电厂脱硫系统普遍采用国外引进的石灰石石膏湿法工艺，设计的工艺运行参数（如浆液pH、密度等）范围较广，不利于实际操作，影响系统运行的稳定性。不少电厂脱硫系统的实际运行参数与设计偏差较大，如燃煤硫份经常波动或大于设计值，容易引发脱硫盲区等现象，严重影响脱硫系统的正常运行。脱硫运行中普遍存在重视投运率而忽视经济性的现象，对脱硫系统经济运行的规律性缺少研究。脱硫投运后，机组面临着一系列新的安全性问题，需要开展脱硫与主机的联调控制，使脱硫对主机运行的影响最小化。,研究目的,探索科学、合理的工艺运行参数，为脱硫装置的健康稳定运行提供帮助；减少出现脱硫盲区等故障现象，提高脱硫装置的投运率和可靠性；在确保系统稳定运行的前提下，优化设备运行方式，提高脱硫运行的经济性。,二、研究技术路线,主要研究过程,2007.812将处理后的生活污水回用作脱硫工艺水的试验及应用实践；2008.13循环泵、氧化风机的节能运行试验，并立即实施；2008.24脱硫盲区的产生机理、预防及处理措施研究；2008.45吸收塔浆液pH最优控制值试验；2008.46增压风机全程投自动试验；2008.7脱硫系统水平衡试验及节水实施；2008.78吸收塔排石膏的最佳密度确定试验；2008.910增压风机与引风机串联运行的节能试验；2008.1112优化调整后的效果评价。,1.现场试验工艺运行参数调整（pH、密度、增压风机入口压力）；改变设备运行方式（循环泵、氧化风机）；考虑的工况（设计条件、校核煤种或最劣工况）。2.实验室分析浆液组分的全分析（固相、液相）；电镜扫描、X射线能谱分析；3.控制逻辑的修改、完善,研究手段、方法,三、课题的主要成果,成果1.确定湿法脱硫浆液pH的最优控制值为5.255.35,分两种工况试验：满负荷、设计硫份（入口SO2浓度在21892367mg/Nm3）；75%负荷、高硫份（接近校核煤种，入口烟气SO2浓度在27702973mg/Nm3）。试验按照95%的设计脱硫效率控制。,试验结论,pH5.2，脱硫率较低，尤其是高硫份运行时；pH5.4，Ca/S较高，但脱硫率的提高有限；pH在5.3左右时，其综合性能最佳，体现在：相比pH在5.05.8的宽范围运行，pH在5.255.35是一个相对狭小的区间，有助于其它工艺运行参数的稳定和调控，发生脱硫盲区的概率下降。能获得品质优良的脱硫石膏，而且有利于真空脱水皮带机的稳定运行，减少了设备的故障率。Ca/S稳定在设计值附近，长期运行可使石灰石粉耗降低。,成果2.确定了吸收塔浆液的最佳密度范围为11101130kg/m3,综合以下因素来确定最佳密度：脱硫剂石灰石的利用率（密度越高越好）；石膏晶体的大小、形状（大于40m，晶形不好）；真空脱水皮带机的运行可靠性（脱水性能）；浆液结垢、设备磨损、电耗等（密度越低越好）。,#2FGD不同密度时的石膏颗粒电镜照片,1133kg/m3,1113kg/m3,1123kg/m3,1139kg/m3,1133kg/m3,1113kg/m3,密度大于1130kg/m3的晶体表面不平整,成果3.从理论上解释了脱硫盲区（又称石灰石屏蔽）的产生机理，在实践中提出了有效的盲区预防和应对措施,石灰石供浆量,pH值,SO2质量流量,石灰石浆液密度,亚硫酸盐盲区产生的过程曲线,亚硫酸盐盲区,处理原则：减少石灰石供浆量，降低pH运行；预防原则：投运浆液pH自动，pH设定值不宜过高，一般5.4。前提：浆液pH在线监测值准确、有效。,pH值,石灰石供浆量,SO2质量流量,氟化铝盲区（下图为1天内主要运行参数曲线）,正常晶体,氟化铝盲区晶体,PeakIdentificationResultsTueAug2611:39:422008PROZACorrectionAcc.Volt.=15kVTake-offAngle=30.00degNumberofIterations=8Elementk-ratioZAFAtom%ElementWt%Err.No.of(calc.)Wt%(1-Sigma)CationsS-K0.15341.13911.5217.47+/-0.133.869O-K0.12114.46571.4454.07+/-0.57-Ca-K0.20631.13912.3923.50+/-0.204.163Cl-K0.00701.2780.530.89+/-0.040.178Mg-K0.00111.8950.170.20+/-0.030.058Al-K0.00241.5600.290.37+/-0.030.097Si-K0.00521.3080.510.67+/-0.050.171Thenumberofcationresultsarebasedupon24Oxygenatoms图2.53FGD正常石膏（7月25日）的X射线光电子能谱分析结果,正常晶体,PeakIdentificationResultsTueAug2611:44:342008PROZACorrectionAcc.Volt.=15kVTake-offAngle=30.00degNumberofIterations=7Elementk-ratioZAFAtom%ElementWt%Err.No.of(calc.)Wt%(1-Sigma)CationsS-K0.13601.15510.6415.71+/-0.133.594O-K0.11214.67171.0652.34+/-0.56-Ca-K0.22611.13313.8825.61+/-0.224.687Cl-K0.00271.2740.210.35+/-0.040.072Mg-K0.00081.8850.140.15+/-0.030.047Al-K0.01091.5531.361.69+/-0.060.458Si-K0.01751.3211.792.31+/-0.060.603Thenumberofcationresultsarebasedupon24Oxygenatoms图2.63FGD盲区石膏（2月29日）的X射线光电子能谱分析结果,AlFn盲区石膏晶体,F/Al的摩尔比为3.09,盲区应对措施,当出现盲区时，不管是何种类型的盲区，应立即采取相应的设备和工艺调整措施，主要有：暂时放弃考核脱硫率的要求检查pH计监测的准确性和有效性；减少石灰石供浆量；增开循环泵以提高液气比；增开氧化风机，提高氧化风量；增加废水排放量；降低吸收塔浆液密度；加强对吸收塔浆液成分的分析，尤其是CaCO3含量和F-浓度。,成果4.提出以烟气SO2质量流量为判断依据，来确定循环泵和氧化风机的节能运行方式,循环泵、氧化风机是吸收塔系统最大的耗电设备；机组低负荷、低硫份时，液气比、脱硫效率有调节空间。SO2质量流量（kg/h）=SO2浓度（mg/Nm3）烟气流量（Nm3/h）,停运1台循环泵的条件是SO2质量流量在3350kg/h以下，具体工况是：SO2浓度2100mg/Nm3以下，负荷在450MW以下；SO2浓度2100mg/Nm32400mg/Nm3之间，负荷400MW以下；SO2浓度2400mg/Nm32750mg/Nm3之间，负荷350MW以下。,实施节能运行方式后平均每月节电35.4万kWh,氧化风机的节电运行,按照O/S为2.02.5来计算理论需要的空气量1台氧化风机：SO2质量流量范围为2615kg/h3268.8kg/h；2台风机：SO2质量流量范围为3268.8kg/h6537.6kg/h；3台氧化风机：入口SO2质量流量大于6537.6kg/h实施节能运行方式后平均每月节电3.5万kWh,成果5.进行脱硫系统水平衡测试，提出节水措施，将处理后的生活污水回收用作脱硫工艺水,减少了电厂的淡水耗量,处理后生活污水回用作脱硫工艺水的试验和实践,电导率低于500us/cm，水量小于800t/d的处理后生活污水可以全部回收至脱硫工艺水池；经过近一年多的实际运行，认为这种回用方式是可行的，没有对脱硫工艺性能和石膏品质产生实质影响，由此一年可节约淡水用量20万吨以上,成果6.开展增压风机和引风机串联运行的节能方式研究，确定了增压风机入口压力的合理控制范围,以#3机组为例进行试验：在不同机组负荷下，改变增压风机的入口压力（从-200Pa到100Pa），记录增压风机和引风机的总电耗，确定电耗最低时的增压风机入口压力。,试验结论：,增压风机入口压力的改变对增压风机的电功率影响较大，对引风机的影响相对较小。当机组风量在2140t/h（对应负荷为520MW左右）以上时，串联风机没有节能潜力。当机组风量小于2140t/h，增压风机入口压力设定在-100Pa以上时，串联风机有节能效益。尤以设定值在-5050Pa之间的节能效果最佳，比设定值在-200Pa时的总功率低4070kW，增压风机和引风机节电0.6%1%。,成果7.优化、完善了烟气系统的控制逻辑，实现增压风机全程投自动运行,3FGD：旁路挡板手动关闭至23%，增压风机动叶手动调节到37%,自动投入。2FGD：旁路挡板手动关闭至53.4%，增压风机动叶手动调节到37%,自动投入。1FGD：旁路挡板手动关闭至26%，增压风机动叶手动调节到56.9%,自动投入。4FGD：旁路挡板手动关闭至25.4%，增压风机动叶手动调节到45.6%,自动投入。5FGD：旁路挡板手动关闭至53.4%，增压风机动叶手动调节到50%，自动投入。,#5机组增压风机启动投自动试验曲线,炉膛负压,旁路挡板开度,增压风机前压力,动叶开度,增压风机全程投自动的优点：,在开、关旁路挡板时及时控制入口压力，防止突变，有效地维护了炉膛负压稳定；减少了手动同步操作增压风机与旁路挡板的环节，从而减少误操作的可能性；缩短了FGD投撤的时间，满足电厂AGC投入后主机负荷变化频繁的需要，实现脱硫系统快速并入或撤出。,四、结论和展望,主要结论,确定了浆液最优pH控制值为5.255.35，排放石膏的最优密度范围为11101130kg/m3，有效地提高吸收塔系统运行的稳定性，这对于同类脱硫系统的运行具有指导意义。运用电镜扫描和X射线光电子能谱分析等手段，从理论上解释了脱硫盲区）特别是氟化铝（AlFn）盲区的产生机理，并系统地提出了预防及应对处理措施，该手段和成果属国内首创。在国内首次提出以SO2质量流量为判断依据的概念，来确定浆液循环泵和氧化风机的节能运行方式，实施后取得了显著的节电效益。优化、完善了脱硫烟气系统的控制逻辑，实现了增压风机全程投自动，有效地提高了脱硫装置投、撤过程中主机运行的安全性。,优化后取得的经济效益估算表,脱硫优化研究展望,多容量、多塔型、多煤种湿法脱硫浆液pH和密度的最优控制值研究；脱硫盲区产生机理的深化研究（