摘 要:针对石灰石-石膏湿法脱硫系统效率偏低的现象,对黄陵某电厂2×300MW循环流化床机组湿法脱硫系统运行状态进行了分析,同时针对性的提出了相应的预防措施,对脱硫系统运行状态进行了调整,取得了较好的效果。
关键词:湿法脱硫;脱硫效率;运行分析;运行调整
引言
石灰石—石膏湿法脱硫是普遍应用于我国火力发电厂的烟气脱硫系统。近年来国家环保要求不断提高,烟气污染物能否达标排放直接影响到一个发电厂的经济效益,各发电企业对烟气脱硫设备设施越来越重视。但石灰石—石膏湿法脱硫系统在长期运行中难免出现这样那样的问题,造成脱硫效率下降,严重者会直接造成机组降负荷运行,带来巨大的经济损失。本文对黄陵某电厂石灰石—石膏湿法脱硫系统的运行状态进行了针对性的分析,解析了脱硫系统效率低的原因,并提出了运行调整的方式,取得了较好的效果,可作为今后脱硫系统运行状态分析、调整的经验、依据。
一、脱硫系统运行概况
黄陵某电厂2×300MW循环流化床机组采用石灰石—石膏湿法脱硫系统,一炉一塔单元式布置,吸收塔塔型为喷淋空塔,由上至下布置两级屋脊式除雾器、一级管式除雾器、三层喷淋层、一层合金托盘,吸收塔配置三台浆液循环泵,脱硫浆液采用强制氧化方式,属于典型的石灰石—石膏湿法脱硫系统。
以黄陵某电厂#2机组为例,吸收塔入口SO2浓度为724mg/Nm3,出口SO2浓度为61mg/Nm3,吸收塔脱硫效率为91.55%,吸收塔液位6.8m,浆液pH值为5.5,浆液密度为896.87kg/m3,浆液氯离子浓度为50000mg/L,其余设备运行正常。从运行参数来看,吸收塔的脱硫效率偏低(设计值为大于95%),浆液氯离子浓度较高(正常运行要求低于20000mg/L)。另外,脱硫吸收塔入口粉尘浓度偏高。
去除不合理的数据,机组负荷与吸收塔出入口SO2浓度曲线来看,随着机组负荷的升高,吸收塔入口SO2浓度急剧提升,吸收塔效率也随之下降,如图中取值所示,锅炉负荷274.91MW时,吸收塔入口SO2浓度为891.14 mg/Nm3,出口SO2浓度为92.98 mg/Nm3,脱硫效率仅为89.5%,较设计值低了5%左右,此时SO2排放浓度超标。根据#2机组负荷与吸收塔出入口SO2浓度曲线可以发现,SO2排放浓度超标基本发生在机组高负荷时段。另外,在机组负荷变化率较大时,脱硫效率降低,SO2排放浓度出现短时超标现象。
二、脱硫系统效率低的原因分析
根據对黄陵某电厂脱硫系统运行状况的调查分析,发现脱硫系统运行中存在以下问题:
1、吸收塔脱硫浆液氯离子浓度偏高。吸收塔脱硫浆液的氯离子浓度为50000mg/L左右,高于运行规定值一倍多。浆液中氯化物大多以氯化钙的形式存在,钙离子浓度的增大,在同离子效应(两种含有相同离子的盐或酸或碱,溶于水时,他们的溶解度或者酸度系数都会降低,这种现象叫做同离子效应)的作用下,将抑制石灰石的溶解,降低液相碱度,从而影响到吸收塔内的化学反应,降低了SO2的去除率。同时,氯离子浓度过高,代表着脱硫系统废水排放量不足,脱硫浆液中富集的重金属离子较多,重金属离子如Hg、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu、Mn等重金属离子富集较多时,会形成金属络合物附着在脱硫浆液中的石灰石颗粒上,造成脱硫浆液中石灰石颗粒的反应活性下降,进而造成脱硫效率的降低。
2、吸收塔入口粉尘浓度过高。在锅炉高负荷时,吸收塔入口粉尘浓度可达到100mg/Nm3左右,负荷低时约在45mg/Nm3左右,远高于吸收塔入口粉尘浓度低于20mg/Nm3的设计值。进入吸收塔的粉尘过多,会加剧脱硫浆液品质的下降速度,并加速脱硫浆液中重金属离子的富集,进而影响到脱硫效率。
3、#2吸收塔入口SO2浓度测点不准。黄陵某电厂的两台机组负荷接近、都在298MW左右时,#1吸收塔和#2吸收塔的入口SO2浓度有明显的差距,#1吸收塔为1820.2mg/Nm3,#2吸收塔仅为479.8 g/Nm3。根据运行记录,此时的入炉煤含硫量为0.68%,即使考虑到投用炉内石灰石脱硫系统,吸收塔入口SO2浓度也不会低至500mg/Nm3左右,因此,可以判定#2吸收塔入口SO2浓度测点存在较大误差,影响#2脱硫系统效率的计算。假设#2吸收塔此时入口SO2浓度为1800 mg/Nm3接近#1吸收塔入口SO2浓度,则#2脱硫系统的实际脱硫效率应为97%左右。
4、浆液循环泵的流量不足。根据黄陵某电厂脱硫系统的设计规范,浆液循环泵运行额定电流值分别为:65.7A、73.8A、83.1A,但实际运行中,浆液循环泵的电流值为57.67A、59.86A、63.04A,较额定值低10A左右。这说明在脱硫系统长期运行中,浆液循环叶轮、蜗壳等通流部件产生了腐蚀,造成泵出力不足,浆液流量以及喷淋层喷嘴的入口压力降低,喷淋层雾化效果下降,进而造成吸收塔脱硫效率降低。
三、运行调整措施
1、加大脱硫废水的排放量,保证脱硫浆液品质。由于黄陵某电厂的电除尘系统效率较低,脱硫吸收塔入口粉尘浓度过高,脱硫浆液的品质会下降的更快,在无法停运机组排除电除尘故障的情况下,需加大脱硫废水的排放量,如果通过正常脱硫废水排放仍不能保证脱硫浆液品质,可以采取其他方式。比较快的方法是将吸收塔的浆液排入事故浆液箱中,再经过事故浆液箱导入另外一座吸收塔进行消耗,逐步将品质较差的吸收塔浆液置换完毕。两座吸收塔在运行上互相调整,可以有效的保证脱硫浆液的品质。
2、排除吸收塔烟气测点的故障,保证各烟气测点测量值准确,为运行调整和分析提供准确、可靠的依据。
3、根据机组负荷曲线合理调整脱硫系统运行。黄陵某电厂在负荷低时,脱硫系统往往只运行两台浆液循环泵,运行人员应及时了解机组负荷变化情况,利用浆液循环泵的启停,对吸收塔内部烟气进行人为的扰动,减小吸收塔内烟气走廊出现的概率。
4、适当提高吸收塔运行时的液位。在浆液循环泵流量不足的情况下,提高吸收塔液位相当于提升浆液循环泵入口压力,对提升浆液循环泵的流量有一定帮助。在运行中,可将吸收塔液位提高1m。
四、结束语
本文针对黄陵某电厂石灰石—石膏湿法脱硫效率低的问题进行了分析,提出了相应的运行调整方式,并取得了较好的效果,脱硫效率保持在95%以上。在当前环保形势下,想要彻底解决SO2排放问题,需要对脱硫系统进行深度优化提效改造,同时严格控制入炉煤硫分,才能做到万无一失。
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作者简介:
高磊(1984-)男,陕西渭南人,汉族,本科学历,现为黄陵矿业煤矸石发电有限公司发电二车间技术员。