大型火电机组脱硫增容技术改造方案的优化.pdf

第3 3卷 第 2期 2 0 1 1年 2月 华 电技 术 Hu a di a n Te c hn o l o g y Vo 1 ． 3 3 No ． 2 Fe b． 2 01l 大型火 电机组脱硫增容技术 改造方案的优化 王勇， 王志东， 裴峻渊 华电新乡发电有限公 司 ， 河南 新 乡4 5 3 0 0 0 摘要 燃用煤质较差、 煤种较杂， 造成电厂实际运行中人炉煤硫的质量分数远大于设计值 ， 使得脱硫设施无法正常运 行， 甚至导致设备损坏。必须对脱硫系统进行增容改造 ， 提高脱硫系统对煤种的适应性， 以保证在机组燃用高硫煤时仍 能达到环保排放要求。对华电新乡发电有限公司火电机组脱硫系统技术改造方案的选择、 优化以及技改后的运行效果、 效率进行 了分析 。 关键词 脱硫系统 ； 脱硫效率； 增容技改 ； 优化； 运行效果 中图分类号 X 7 0 1 ． 3 文献标 志码 B 文章编 号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 1 0 2 0 0 1 8 0 2 1 减少 S 0 排放量是大势所趋 随着 国家环保政策 E t 趋严格以及脱硫电价考核 管理办法 、 节能减排调度 的实施 ， 火电机组二氧化硫 排放超标不仅给企业带来了高额 的经济损失 如排 污费、 脱硫 电价考核 、 发 电量损失 等 ， 而且会 造成 环境污染 ， 从而会对企业 的形象和后续发展造成一 定的影响。所 以， 减少二氧化硫排放量符合 国家和 企业 的共 同利益 ， 是大势所趋 。 2 脱硫系统改造的原因 华电新乡发电有限公司一期工程为 2 6 6 0 MW 火力发 电机组 ， 1机组于 2 0 0 7年 3月投产发 电， 2 机组于 2 0 0 7年 7月投产发电， 同期配套建设包括公 用系统在内的 2套石灰石 一石膏湿法烟气脱硫装置 F G D ， 并与机组同时投入运行。脱硫系统设 烟气 换热器 G G H ， 按照燃用收到基全硫分为 1 ． 0 ％ 的 设计煤种 ， 脱硫效率和运行可靠性均不低于 9 5 ％进 行设计。 近年来 ， 电力供应紧张 ， 新建机组迅猛增加 ， 因 燃煤供应紧张 ， 导致 电厂燃用煤质较杂。电厂实际 运行煤种硫 的质量分数远 大于设计值 ， 导致原脱硫 设施 、 设备超负荷运行 ， 使设备严重损坏 ， 且脱硫率 达不到标准要求。基于 以上多种 因素 ， 为提高脱硫 系统对煤种 的适应性 ， 保证机组在燃烧高硫煤时达 到当前环保排放 的要求 ， 必须对原脱硫系统进行增 容改造。 3 增容改造方案改造原则的确定 华电新 乡发电有 限公司相关技术人员经过充分 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 0 9 调研 ， 在“ 充分利旧、 节省投资 、 降低运行成本” 的原 则下， 综合分析自投运以来人炉煤硫的平均质量分 数 ， 确定按照以下标准进行改造 ； 在燃煤收到基全硫 分达到 2 ． 0 ％时， 整个 F G D系统 的脱硫效率能够达 到 9 5 ％； 在燃煤收到基全硫分达到 2 ． 5 ％时 ， S O 排 放质量浓度低于国家 4 0 0 m g ／ m 的排放标准。经过 与技术改造施工单 位多次沟通 ， 共 同完成了技术改 造方案的优化工作 。 针对实际运行 中煤质含硫量及烟气量 的变化， 确定以下改造原则 1 增容改造对象为 2台 6 6 0 MW 机组烟气脱 硫装置 ， 其采用一炉一塔 。增容改造烟气量按照原 设计值烟气量增加约 2 0 ％考虑 。 2 增容改造后设计煤种硫 的质量分数确定为 2 ． 0 ％ ， 校核煤种硫 的质量分数确定为 2 ． 5 ％。 3 按照已获批准 的取消烟气换热器 G G H 的 方案进行物料平衡计算。 4 为保证 2 机组检修时烟囱防腐， 在 1 机组 吸收塔 出口净烟道处增设 1根临 时钢烟囱， 直径为 7 m， 顶部标高为 6 0 m。 5 根据增容 改造设计 参数 进行物 料平衡计 算 ， 确定吸收塔石膏浆液循环量 、 氧化空气量、 供浆 量、 石膏浆液排 出量 、 脱水系统及工艺水量等脱硫系 统参数及容量 。 6 最大限度地提高增容改造工程设计 质量 ， 合理控制设计的安全裕度 ， 尽量减少设计变更 。 7 原有的设施尽量利用。 8 对原有的 F G D系统设备进行检查、 修复或 更换 ， 并对其性能负有保证责任。 第2期 王勇， 等 大型火电机组脱硫增容技术改造方案的优化 1 9 4 工艺系统及相关系统的增容改造方案 4 8 工艺水泵出力不足 ， 将其更换 为 4 ． 1吸收及排放系统 I 对塔体原结构设计进行校核并采取加强措施。 2 为保证脱硫效率 ， 每塔增加第 5层喷淋层 ， 包括喷嘴及支撑结构。 3 每套脱硫系统增加 I台浆液循环泵。 4 在吸收塔第 1 层 、 第 2层 、 第 3层和第 4层 喷淋层 间各增加 i道浆液再分配装置 ， 采 用合金材 料 ， 满足防腐要求。 5 原平板式 除雾 器改为屋脊式 ， 设 3层 冲洗 水 ， 对原有 的除雾器冲洗水系统进行改造。 4 ． 2氧化空气系统 当硫的质量分数 由 I ． O ％增加到 2 ． 0 ％时， 氧化 空气量 由 8 5 0 0m 。 ／ h 增加到 1 8 6 0 6m 。 ／ h 。结合现场 实际 ， 改造设计如下 1 每塔原来 2台 8 5 0 0 i n ／ h风量 的氧化风机 更换为风量为 1 0 0 0 0 I T I ／ h的氧化风机 ， 另增加 1台 风量为 1 0 0 0 0 m ／ h的氧化风机 ， 全部采用曝气方式 进入吸收塔 ， 塔内的合金曝气管道及其支撑结构重 新设计。 2 氧化空气管道需重新设计 。 4 ． 3烟气 系统 按照获批的取消 G G H的方案进行改造设计 ， 内 容如下 拆除全部换热元件 对 称拆除 ； 拆 除全部 密封片 轴 向、 径 向、 环向 ； 保 留与扇形密封板对齐 的 4个 7 ． 5 。的格仓 ， 其他格仓拆除 对称拆除 。 4 ． 4烟 囱 拆除 G G H后 ， 对原混凝土烟囱做 防腐处理 ， 同 时增加烟囱排水设施。 4 ． 5 增加临时钢烟囱 在 1机组检修期 间， 在 1吸收塔出 口净烟道 上部 B， C柱间增设一直径为 7 m的临时钢烟囱， 在 2机组检修对混凝土烟囱防腐时 ， 1 机组烟气通过 该临时钢烟囱排放 ； 临时钢烟囱采用塔架形式 ， 排放 出 口标高为 6 0 m。 4 ． 6浆液制备系统 干粉制浆 可作为磨机系统制浆 不足的备用系 统 ， 新增 1 套出力为 2 8 t ／ h的干粉制浆系统 ， 包括相 应的石灰石粉仓 、 流化风机 、 变频旋转给粉机、 螺旋 给料机等配套设备。 4 ． 7 石膏脱水系统 当煤 中硫的质量分数由 1 ％增加到 2 ． 5 ％时 ， 单 台机组 的石 膏浆 液排 出量 由 1 3 0 i n ／ h增加 到 3 0 0 i n ／ h ， 原有的一 级 、 二级脱水 系统 已无法满足 出力 要求 ， 需要对原有的石膏脱水系统进行改造。 流量 3 0 0 I T I ／ h 、 扬程 5 5m的新泵。 4 ． 9其他改造 控制系统 、 电气系统 、 土建部分进行相应改进。 5 关键 技术与创新点 1 吸收塔环形切割 抬高增容 ， 增加 1层喷淋 层。保持原吸收塔结构基本不变 ， 将原塔壁板割开 整体抬高 ， 增加 1圈壁板 。吸收塔增 高后对塔体进 行复核和加强。 2 增 加 A L R D液相再分 配装置 ， 使塔 内烟气 分布均匀， 增加液气接触 ， 提高脱硫效率。 3 平板式除雾器改屋脊式 除雾器 ， 提高除雾 器对烟气量的适应能力 。 4 设置临时烟 囱， 在烟 囱防腐期 间不影 响另 一 台机组的运行。拆除 G G H使 F G D的烟气系统得 以简化 ， 脱硫系统对煤质 的适应性更强 ， 降低了脱硫 系统的电耗 ， 减少了维护 、 检修工作 ， 使 F G D系统的 可靠性和可用率提高。 5 取消了废水旋流站。 6 取消滤饼 冲洗 水系统 ， 直接 利用工艺水 冲 洗滤饼 。 7 湿式磨机制浆与干粉制浆同时供浆。 8 此次增容改造 结合机组大修进行 ， 采取分 阶段施工方案 ， 大大缩短了改造工期 ， 降低了工程改 造投资。设置临时烟囱使机组正常运行未受影响， 增容改造后的 F G D运行维护费用大大减少 ， 利于电 厂在发行后经济运行。 6 改造效果 1 机组改造 自2 0 0 8年 5月 2 6日开始 ， 8月 1 0 日完工 ， 具备通烟气条件 ， 总工期 7 0 d ， 8月 1 0日系 统随主机启动投入运行 ， 8月 1 1日带 满负荷运行。 2机组改造 自 2 0 0 9年 2月 3日开始 ， 4月 1 6日主 体工程完工 ， 具备通烟气条件 ， 总工期 7 2 d ， 4月 1 6 日系统启动投入运行 ， 4月 1 7日带满负荷运行。 为了掌握改造后 的运行状况 ， 委托相关单位对 该脱硫系统进行了性能测试 ， 各项指标 的测试结束 符合 技 术 要 求 。改 造 后 ， 1机 组 脱 硫 效 率 为 9 6 ． 5 ％ ， 2机组脱硫效率为 9 6 ． 8 ％， 排放浓度远低 于国家标准 ， 达到了预期改造效果。 7结束语 华电新乡发电有限公司脱硫系统改造后， 根据 国 家环保 部2 0 0 9 年二氧 化硫减排 下转第2 3 页 第 2期 刘利刚， 等 锅炉再热器热段技术改造 2 3 度越大 ， 管材的持久强度 明显下降， 结果导致管材的 使用寿命达不到设计要求 而提早发生爆漏 ， 黑龙江 华 电富拉尔基发电有 限公司 3锅炉再 热器爆漏多 属这种情况 。 1 设计结构不合 理 ， 使管 子超温过热 。锅炉 热负荷较大 ， 使锅炉 内处于高温区的再 热器热段长 期过热， 造成材质老化爆管。 2 火焰 中心上移。造成火焰 中心上移的原 因 很多 ， 如锅炉漏风、 运行燃烧调节不 当、 煤质差 、 煤粉 颗粒粗 、 炉内空气动力场偏斜及结焦等。 3 运行调 节不 当。锅炉启动及 低负荷 时， 因 工质流速偏低 ， 操作不 当， 特别是锅炉启动时 ， 旁路 投入不及时 ， 极易引起再热器超温爆管。 4 再热器 改造 2 0 0 9年 8月 ， 黑龙江华 电富拉尔基 发电有限公 司利用大修机会 ， 对 3锅炉实施再热器热段改造 ， 即采用进 口钢研 1 0 2和 1 2 C r l Mo V钢 管大 面积换 管。在改造工作中， 对合金管全部进行涡流检验， 对 钢研 1 0 2焊 口进行 1 0 0 ％超声波探伤 和整体超水压 试验 ， 均合格。 4 ． 1 再热器热段改造施工方案 1 完成 图纸设计 、 管子采购 、 检验 、 弯制 、 准备 材料及工／ 器具 、 人员准备等工作。 2 提取工作票 ， 清理再热器结焦。 3 搭甲、 乙侧卷扬机 ， 钢丝绳就位。 4 拆除炉顶棚保温 ， 割密封板 ， 清除顶棚耐火 塑料。 5 拆除斜水冷壁处保 温， 将水冷壁 管割出长 5 m、 宽 1 ． 5 m的开 口， 作为管排进出炉膛 的进料 口； 破除管排卡子 ， 割除管排 ， 吊落至指定地 点并堆放 整齐。 6 小联箱管子插座打坡 口， 下管焊接 ， 金属检 验焊 口并返 口。 7 整理管排 ， 整排 吊装 ， 焊接 小联 箱与联箱 ， 8 恢复顶棚密封板 ， 重新敷设保温层。 9 水压试验 ， 验收合格 。 4 ． 2 再热器改造范围 1 委托某 电力工程公司根据原锅炉的再热器 热段的设计参数对管排的结构进行优化设计， 管排采 用的管子规格与小联箱连接处的各部分尺寸保持不 变。从再热器热段小联箱开始， 整排更换 ， 共 1 3 6排 。 2 再热器热段前部更换为 1 2 C r l Mo V材质 ， 再 热器热段后部更换为钢研 1 0 2材质。 5 再 热器热段 改造后 经济性 分析 再热器热段改造后 ， 锅炉安全稳定运行 ， 大大提 高 了对不同工况下运行 的适应能力 ， 机组可靠性提 高， 取得了可观 的经济效益。按每年减少 3次非计 划停运计算 ， 可多运行 7 2 h ， 发 电量按每小时 1 4万 k W h计算 ， 电价按 0 ． 2 k W h 计算 ， 原煤按 2 0 0 U v ．／ t 计 算 ， 每小 时燃 用 原 煤 1 6 7 ． 97 0 ％ 1 1 7 ． 5 3 t ， 则多发 电效益约为 9 7 ． 0 8万元 。少启、 停 1次 ， 节省原油 3 0 t ， 原油按 3 0 0 0 t 计算 ， 则效 益为9万元 ， 3次计 2 7万元。人工约为 1 5 0 0 次， 节省材料费用约为 3 0 0 0 次。因此 ， 通过更换再 热器管 ， 3锅炉年经济效益约为 1 2 4 ． 9 8万元。 6 结束语 通过对 3锅炉再热器热段爆管的原 因分析及 改造 ， 取得 了较好 的经济效益。在设备运行维护工 作 中， 严格按照参数运行 ， 可延长机组的使用 寿命 ， 提高锅炉机组的安全可靠性 。 编辑 白银 雷 作者简 介 刘利 刚 1 9 7 1 一 ， 男 ， 黑龙江 邵东人 ， 工 程师 ， 从事 电厂 技术管理方 面的工作 。 郭景玲 1 9 7 2 一 ， 女 ， 辽宁新 民人 ， 助理 工程 师 ， 从 事锅 炉检修、 维护方面的工作。 阎长有 1 9 6 8 一 ， 男， 黑龙江齐齐哈尔人， 技师， 从事锅 锁定弯头 ， 加固定卡子。 炉检修、 维护方面的工作。 0●● ●● ●● ●● ●● ●● ●● ● 。 0●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ●● 。● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●。 ● 上接第 1 9页 核查结果 ， 2台机组 的综合脱硫效 率分别达到 9 0 ． 3 ％和 8 5 ． 0 ％ ， 在华 电国际电力股份 有限公司系统所有机组 中最高 ， 在 中国华 电集团公 司排名也较好 ， 受到了环保部 门好评。脱硫增容改 造方案的优化 、 实施是一项繁复的工程 ， 牵涉的专业 较多 ， 时间跨度较大 ， 本文仅对整个技术改造工程进 行论述 ， 希望能为今后的新机组脱硫系统的设 计选 型及脱硫系统技术改造提供参考 。 编辑 白银 雷 作者简 介 王勇 1 9 7 0 一 ， 男 ， 山东枣庄人， 工程师， 从事火电厂烟 气脱硫方面的工作 E ma i l w a n g y o n g z z 1 2 6 ． c o rn 。