火电厂烟气石灰石——石膏湿式脱硫法

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，新建的火力发电厂必须配套装设烟气脱硫装置，而对于已建的火力发电 厂，亦限期增设烟气脱硫装置，否则勒令其停产 据有关部门预计，未来 10年内至少有 4000万千瓦以上的火电装机容量需要安装烟气脱硫装置 因此，脱硫装置的设计是目前各 大设计院非常热门的设计任务之一，亦是我院开展多种经营应争取的项目任务之一． 从国外引进的烟气脱硫关键技术与设备造价较高，因此，掌握烟气脱硫的关键技术与设备 的国产化是降低 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 造价、加速火电厂二氧化硫治理速度、提高机电制造企业竞争能力、培 育新的经济增长点的需要 国家有关部门制定烟气脱硫国产化的目标是到2003年末，应具备独立完成火电厂湿式 脱硫工艺设计的能力，湿式烟气脱硫设备国产化率超过90％以上。到 2005年国产化率达 95％以上。到2010年国产化率达 100％． 采用石灰石——石膏湿式烟气脱硫技术是国内、外技术上比较成熟的烟气脱硫的方法 之一，其脱硫的效率不小于95％，是一种先进、合理、优化的系统配置。 2 湿式烟气脱硫工艺系统和设备总体设计要求 采用石灰石——石膏湿式烟气脱硫技术，吸收塔采用喷淋空塔或液柱空塔形式．脱硫 系统配置为1炉 1塔形式，每台炉采用一套脱硫装置，设置一台吸收塔(但当采取一些必要 的措施后亦可全厂设置一台吸收塔)，全部烟气参加脱硫．而全厂脱硫系统中的吸收剂制 33 备、脱硫石膏处置以及工艺水等系统设置为全厂公用系统。 2．1 烟气系统 发电厂的每台炉应独立设置各自的脱硫烟气系统，在主烟道上设置旁路烟道挡板门，旁 路烟道挡板门要求采用双密封空气隔绝装置，当FGD装置运行时，烟道旁路挡板门关闭， FGD装置进出口挡板门打开，烟气引入FGD系统。烟气经过脱硫升压风机进入烟气换热器 进行冷却，然后进入吸收塔。从吸收塔出来的清洁烟气需要再进入烟气换热器升温侧，升温 到8O℃以上后才能经烟囱排人大气，以保证烟气有足够的上升力。 当FGD装置停运时．旁路挡板门应打开，而FGD装置进口、出口挡板门应关闭，使 烟气直接从烟道进入烟囱排人大气。 为克服FGD装置烟气系统设备、烟道阻力，在FGD的烟气换热器上游设置一台轴流 式静叶可调风机 2．2 S02吸收的反应过程 烟气在塔内与吸收浆液接触，进行吸收反应，对落人吸收塔浆池内的反应物再进行氧化 反应，得到脱硫副产品二水石膏。这两个过程的化学反应方程式如下： 2CaCO3+H2O+2S02=2CaSO3‘1／2H2O+2Co2 2CaS03·l／2H2O+02+3H2O=2CaSO4．2H2O 为了除去大颗粒水滴，在反应区的下游应设置防雾器。为充分、迅速氧化吸收塔浆池内 的亚硫酸钙，应设置氧化空气系统。吸收塔内应设置必要的搅拌机以防止浆液沉积和加速氧 化空气的扩散。 此外考虑到检修因素和脱硫系统快速启动，应设置一定量的事故浆罐，保留一定数量的 晶体颗粒，为启动后在吸收塔浆池内石膏晶体的生长提供晶核。 2．3 吸收剂制备系统 脱硫工程的吸收剂制备系统可为几台炉共用。吸收剂制备系统采用湿式球磨机制浆系 统。石灰石原料经输送机、斗式提升机，进入石灰石储仓。吸收剂制备系统应设2台振动给 料机、2台斗式提升机、2台输送机，石灰石的容量应满足各炉脱硫3天用量。 湿式球磨机制浆系统设置 2台湿式球磨机。石灰石储仓中的石灰石经称重式给料机进入 湿式球磨机入121，石灰石经湿式球磨机磨制及石灰石浆液旋流器分离，制成浓度为不小于 25％的石灰石浆液作为吸收剂，并送入石灰石浆液罐，再经石灰石浆液泵进入吸收塔。 2．4 脱硫石膏处置系统 吸收塔排出浆液由石膏(CaSO4·2H2O)、盐类混合物(M o4Caa2)、石灰石(CaCO3)、 氟化钙(CaF2)和灰粒组成。排出的浆液通过石膏浆液排出泵送入石膏浆液旋流器，通过旋 流器溢流分离出浆液中较细的固体颗粒(细石膏颗粒，未溶解的石灰石和飞灰等)，含有这 些细小固体颗粒的浆液再返回吸收塔。浓缩的大石膏颗粒石膏浆液(浓度为40％～60％) 从旋流器的下流口排出至真空皮带脱水。脱水后的石膏含水率为≤lO％，石膏的纯度i>90％， 脱水后的石膏直接落人石膏贮场内。真空皮带脱水机的过滤水经收集后再在系统中使用。 34 2．5 工艺水 工程工艺水主要采用火力发电厂循环水的排污水(循环倍率为3．0)，工艺水系统应设有一 个工艺水箱，两台工艺水泵(1运 1备)，工艺水经工艺水泵输送至各工艺水用户。工艺水 主要用户如下： (1)FGD装置运行除雾器冲洗水； (2)回转式换热器(GGH)运行、停运冲洗水； (3)吸收塔浆池、吸收剂制备系统运行的启动用水和补水； (4)所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。 补充水采用工艺水，用户如下： (1)真空皮带脱水机滤饼清洗用水； (3)真空泵用水； (2)真空皮带脱水机滤布清洗用水： (4)脱硫系统辅助机械冷却用水。 2．6 废水系统 脱硫系统废水排入除灰系统，设计分界在脱硫岛外 1 m。 2．7 防止脱硫系统对机组运行影响的措施 为克服FGD装置的阻力，在发电厂锅炉的引风机后应增设一台脱硫升压风机，升压风 机入口后压力采用闭环控制回路，通过调节升压风机导向叶片的开展进行压力控制，保持升 压风机入口压力的稳定。为了获得更好的动态特性，可引入锅炉负荷和引风机状态信号作为 辅助信号，在FGD装置投入运行后，引风机出口压力应基本稳定在FGD投入前的数值， 尽可能维持引风机在原工况下运行，防止对锅炉运行的影响。 此外，还应在FGD装置系统中设置完整的保护逻辑、安装紧急操作按钮、采用独立电 源等措施，保证在需要切除FGD时，能快速开启旁路挡板门，保证锅炉安全运行。旁路挡 板关闭时，应避免在开启过程中造成引风机出口压力剧烈波动。 2．8 机械设备应达到的运行特征 烟气脱硫装置和其辅助设施应能适应单台(或两台)炉在最小和最大负荷点间的任何负 荷工况下运行。FGD装置应能简单快速地通过冷、热启动程序投入运行，特别是在锅炉运 行时，FGD装置和所有辅助设备投运对锅炉负荷和锅炉运行没有干扰。而且，装置必须适 于污染物浓度在最小值和最大值之间任何值运行，并保证排放的污染物在设计条件下不超出 要求的保证排放值。 FGD装置和辅助设备的运行和监督将在FGD控制室中实现完全自动化控制．启动和停 止程序将通过中心控制室操作和监督。 如果某台设备出现故障(例如水泵等)，备用设备应自动投入运行，全套装置运行应不会 中断．重要运行设备应全部提供备用设备，在发生断电时所有可能造成损害的设备，应同保 安电源连接．重要设备应由保安电源确保供电。 如果锅炉及其系统辅机出现故障，FGD装置应不受锅炉负荷的限制，自动空载运行， 例如调整相应的烟道挡板和打开FGD装置旁路，或采取其他相应措施。 当FGD为两台锅炉合用，并且两台锅炉负荷发生不等时，为了保证两台升压风机能并 35 联运行，防止风机失速，在升压风机前应设置平衡联络烟道，平衡联络烟道设在FGD进口 挡板门前，流量按一台炉BMCR工况时30％的烟气量设计。 在FGD装置停机期间，需要冲洗和排水的设备(如：石灰浆的制备系统、石膏处理系 统等)必须易于实现冲洗和排水 甚至在短期停运或事故中断期间，排水和冲洗应能通过中 心控制室的DCS系统远方操作自动启动。对于石灰石浆液或石膏液管道和其他所有与石灰 石或石膏浆液接触的设施同样有这项要求。 对某些设备如果需要酸洗，应提供酸洗设备，全套包括贮箱、泵、管道、配件等． 对整套装置运行性能有影响的所有易于损耗、磨损或易于出现故障(例如喷嘴、泵、管 道等)的设备，即使有备用品，其设计和安装也应易于更换、检修和维护． 自动控制需要的全部阀门、配件和挡板应配有电动执行器。 应配备足够数量的人孔和检查孔，所有人孔和检查孔附近都应设置维护平台． 所有设备，包括烟道、膨胀节等应能承受上游设备发生故障时产生最大温度引起的热应 力和机械应力． 2．9 湿式吸收塔系统 一 般一台锅炉应配一套湿式吸收塔系统(必要时亦可采取措施，使全厂共用一套吸收 塔)，并应设计成没有预洗涤塔的单个喷雾塔，不允许在气液接触区有填料等内部件。So2 吸收系统可以为单环路系统，也可以为多环路系统． So2吸收设备应尽可能模块化设计．包括吸收塔和整个循环浆池．喷雾层设置应能保证 So2的去除量。吸收浆液将从搅拌的吸收塔浆池泵送至喷嘴系统，吸收剂浆液流经吸塔吸收SO，． 吸收塔壳体应能承受压力、管道推力和力矩、风和地震荷载，以及承受所有其他作用于 吸收塔上的荷载．支撑和加强件应能防止塔体倾斜和晃动．塔内管道、除雾器支架应有足够 的强度和刚度。 吸收塔在几个喷雾层装有大量喷嘴，不设备用喷雾层． 夹带的浆液将在浆液喷雾系统下游的除雾器中收集．吸收塔循环浆池中无需加入硫酸或 其他化合物就能用就地增强浆液氧化的方法完成亚硫酸钙的氧化。 应尽可能通过消除死角和其他诸如在贮槽内设搅拌器措施来避免浆液沉淀． 吸收塔底面应能完全排空液体，吸收塔浆液排出泵应能在 15h之内排空浆液．吸收塔应 配置吸收塔循环泵、石膏浆泵、FGD工艺水泵、石膏冲洗水泵、吸收塔排空泵、所有必要 的贮罐、旋流器、搅拌器、事故浆罐排空泵、氧化风机等 3 电气系统接线 以2×300 MW机组两台炉湿法烟气脱硫装置为例，脱硫6 kV负荷应在脱流岛内每台炉 设一段6 kV脱硫段．各脱硫段分别给各自的6 kV电动机、1、2号炉脱硫低压厂用变压器等 负荷供电． 为了给380 V电动机和其他低压脱硫负荷供电，在脱硫厂区设置两台低压脱硫变压器，两 台变压器互为暗备用，变压器容量经负荷统计选择为1600kVA。脱硫380v／22oV设二段低压 母线，分别为 1、2号炉脱硫低压工作段，两个工作段之间设母线分段开关，两个工作段分 36 (下转第40页) 棒的有效作用半径相应减小，因此振捣棒插点间距应比普通混凝土相应加密。每点振捣 10～15 S，以混凝土表面出现泛浆或无气泡出现为宜。表面泛浆过多时，应将事先级配好的 重骨料捣入混凝土的表层中，以防该表层密度不够。对孔、洞底模板下部的重混凝土应特别 注意振捣密实，防止因漏振而出现蜂窝、麻面、露筋等缺陷。 3．9 重混凝土的养护 当室外平均气温在 15℃以上时，混凝土浇水养护应不小于14昼夜，使混凝土表面保持 湿润状态。竖向构件拆模后应立即复盖两条麻袋或草帘子并继续浇水养护。 3．10 重混凝土的拆模 重混凝土的拆模时间一般不小于 14d。 太大，最多不超过 10℃。 中试厂主厂房共用 1045 m3重混凝土， 拆模时混凝土外表面温度与日平均气温不要相差 投资近4亿元。 参考文献 [1]吴中伟 ．膨胀混凝土．中国铁道出版社，1991 c2】游宝坤 ．建筑结构裂修控制新技术 ．中国建材工业出版社， 1998 薛君王干，吴中伟 ．膨胀和自应力水泥及其应用．中国建筑工业出版社，1985 ∞ ∞ ∽ ∞ W W * ∞ ∞ W ∞ W ∞ ∞ ∽ ∞ W ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ W ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ W ∞ W ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 、：， (上接第36页) ． 别带 1、2号炉低压脱硫负荷，电源分别引自脱硫低压变压器低压侧。 脱硫 6 kV开关柜布置在脱硫厂区除灰控制楼脱硫配电室内。380 V配电装置和低压干式 变压器亦布置在脱硫厂区除灰控制楼脱硫配电室内。 脱硫380V事故保安电源由电厂内供电，不设专用的事故保安柴油发电机组。 6 kV开关柜采用微机监测、监控和保护装置，并通过总线向DCS后台机送电气量、开 关位置信号和保护动作信号等，操作可在控制室内通过DCS后台机远方操作。 4 几点注意事项 (1)脱硫岛的建筑和构筑物均布置在 100～200m高的烟囱附近，一般不需在其建筑物 和构筑物上设置避雷带或针。但由于高烟囱落雷的几率很高，因此靠近烟囱的建筑物地下必 须敷设1～2m方格的均压接地带，并在建筑物入口处，逐渐将接地扁钢一条比一条(从离 门近至远处)深埋，以减低落雷时的跨步电压。经常有人员操作的构筑物亦应设均压带，所 有进出脱硫岛的金属管道，均应可靠接地； (2)脱硫岛控制室的DCS装置的接地必须与防雷接地连接在一起，如果必须引至远处 单独接地，则必须在控制室内将两个接地体之间加装氧化锌等避雷击穿装置，否则烟囱落雷 时D 及操作人员会非常危险； (3)DCS系统如需设UPS不间断电源时，UPS装置的直流蓄电池电源应引自电厂内的 控制回路所使用的大容量蓄电池，它比UPS装置单独装设的小容量的蓄电池寿命长很多倍。 40