燃煤火力发电厂除灰脱硫设备优化措施研究

燃煤火力发电厂除灰脱硫设备优化措施研究

刘宏斌

内蒙古蒙泰不连沟煤业有限公司煤矸石热电厂 内蒙古自治区鄂尔多斯市  010321

摘要：随着经济的快速发展和社会的进步，随着人民生活水平的提高，对能源的需求不断增加，工业生产中能源的消耗也越来越大。能源结构的特点是煤炭比重较大，燃煤仍是当前和今后相当长一段时间的主要供电方式。煤炭的燃烧带来了空气污染，特别是烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染气体，造成了大范围的雾霾污染，给生态环境和人民生活带来了严峻的考验。火电厂的除灰系统和脱硫系统是关键而重要的环保系统，对火电厂的烟尘和二氧化硫排放是否达标负有责任，而烟气脱硫可以低成本有效控制二氧化硫污染物的排放。近年来，国家对火电厂污染物排放控制越来越严格，煤炭价格不断上涨。这些外部环境因素对火电厂除灰脱硫设备的改造和运行系统的优化提出了更严格、更高的要求。由于现有除灰脱硫技术投资成本和运行成本高，除灰脱硫系统复杂，若能优化除灰脱硫技术，可降低经济成本，改善生态环境，提高经济效益。

关键词：火电厂；除灰脱硫；设备优化；

以新建火力发电厂为研究对象，除灰脱硫设备优化后的监测结果显示，烟尘、二氧化硫等污染物的排放浓度均控制在国家规定的排放标准范围之内，高于国内部分同类型机组，为火力发电厂在能源节约和烟尘、二氧化硫等污染物的排放控制等方面提供参考。

一、主要故障原因分析

1.玻璃钢管道磨损快。烟气脱硫投用后，各泵的管线磨损较快，造成泄漏污染环境。由于管道的材质是玻璃钢，处理起来较为复杂。经过长期的跟踪分析，发现造成管线磨损快的原因主要有以下两方面：(1)炼钢工序废弃的石灰粉杂质较多，颗粒状物体加剧了管道磨损。(2)玻璃钢材质耐腐蚀性较好，但耐磨损性差，而且部分管线布局欠合理性。

2．除雾器冲洗电磁阀故障频繁。电磁阀运行过程中，频繁出现打不开或是打开后关不上的故障，对除雾器的正常冲洗影响较大，严重时造成除雾器堵、冒白点，形成环保事故。经过多次观察分析发现，造成这种现象的原因主要有三方面：(1)水质较差，容易堵塞电磁阀工艺孔，造成打不开或是打开后关不上的故障。(2)电磁控制力量较小，当阀芯结垢或进入杂质时，导致阀芯不动作，不符合工况要求，是设计失误。(3)原电磁阀只是控制副阀芯动作，以此改变内部工艺孔位置，均衡阀体内压力，然后由水压来完成主阀芯开关，因此，控制不可靠。

3.循环泵轴封易漏更换困难。循环泵轴封易漏且更换复杂，几乎将泵全拆开才能更换。造成这种现象的因素主要有三方面：(1)循环泵抽的是石灰、石膏的混合浆液，易对轴封造成磨损。(2)循环泵轴封的机理是靠动静环摩擦副实现密封作用，摩擦副磨损后靠内部弹簧来补偿，当弹簧锈蚀或失效后，就无法进行补偿，导致漏浆。(3)弹簧在轴封内部，当弹簧锈蚀或失效后，无法调整，除更换新轴封再无它法。

二、除灰脱硫设备优化方案

除灰脱硫系统按照行业要求标准，设备已经投入运行，除尘、脱硫率达到99%以上，其中二氧化硫、烟尘等污染物排放分别为35mg/m3和10mg/ms，符合国家对脱硫卡出口处污染物排放标准。

1.除尘设备优化。通过对除尘系统调查分析，电除尘系统温度可达135-145℃，如果入口烟气温度过高，将会降低除尘效果，为了有效控制除尘系统烟气温度，需要在筹电除尘器烟道及预热器出口处加装降温系统，使入口烟气温度控制在90℃作用，将烟气中部分SO，冷凝处理，生成酸雾后与碱性物质中和，降低比电阻，有效控制粉尘特征。工程建设过程中，要配置电除尘器，其中阳极板采用480的C型结构，而阴极采用刚性架构，包括框架、阴极砧等，针对悬挂设施的配置还要加装防摆装置。五个电厂中第一个可以装置管状芒刺线，第五个装置鱼骨针，中间三个电厂配置锯齿线。技术人员要分析灰份成分、特征，选择相应的极配形式，促进系统运行速度，清灰效率从原有的95％提高至99.92%，漏风率控制在≤1%。

2.输灰系统优化。电厂除尘系统易出现除灰不彻底，管道堵塞等问题，为了提高除灰效率，可以在除灰运输仓泵中间增设双套管，并且在系统内部增设补气管、助吹管等，并且在气源管道上增加启动总阀，适当将烟灰投入至助吹阀系统，降低管道堵塞频率，减少机组负荷，避免传统堵塞故障对输灰系统造成损耗，促进灰气比例的提升，促进火力发电厂系统运行效率。

3.灰斗系统优化。灰斗系统与脱硫系统有直接关系，脱硫系统运行存在问题，除尘设备烟气温度会低于露点温度，如果没有及时识别故障源，易出现烟斗塔桥或积灰等情况，如果严重的话会导致燃煤获利发电厂短路跳闸等系统故障，影响电厂生产效益。技术人员要及时分析电厂故障，避免出现烟气短路，需要在灰斗系统内部装设阻流板等，较排灰口预留出部分距离。为了保证灰尘流动性，要保证灰斗斜壁倾斜角度大于60°，灰斗相邻斜壁相交角内侧保持圆弧形，半径控制在200mm，避免出现灰尘堵塞情况，影响系统运行。

4.脱硫设备优化。为了保证脱硫效果，火力发电厂脱硫系统改造采用喷淋式吸收塔，在烟气没有挥发到空气前，在塔内对烟气洗涤、SO﹣吸收、除雾等处理，借鉴先进的机组运行经验，引入1000VW或者660MW机组采用的托盘技术，在烟气塔入口处装置多层托盘，可以确保烟气均匀性，技术人员可以借助该设置增加烟气扰动，确保烟气与浆液快速接触，扩大接触面积，同时在烟囱两侧增设脱硫装置，在原有循环泵数量基础上加密，促进脱硫效果提升的同时，可以简化中间烟道流程，控制烟气阻力。引入托盘设置，可以增加烟气扰动，循环泵喷头数量增加，可以帮助系统快速去除SO2，能够进一步优化火力发电厂系统运行效率。

三、系统参数优化

1.系统pH值优化。借鉴其他电厂湿法脱硫系统，冷凝水的pH值基本上小于5.0，且水量较大，酸性净烟气冷凝水对烟道的腐蚀比较严重。因此系统优化时，为了防止吸收塔内部结垢沉淀及酸蚀，要合理控制脱硫浆液的pH值在5.0～5.6：pH值低于5.0容易加重系统结构腐蚀，pH值高于5.6又容易致使系统内部沉淀结垢。

2.系统浆液密度优化。脱硫系统优化过程中，对脱硫吸收塔的浆液密度进行调控，尽量降低其数值，并进行了为期一个月的监测，数据发现浆液密度的变化会影响脱硫效率。脱硫吸收塔内浆液密度在1050～1265 kg/m3波动，从浆液密度的平均值和脱硫效率之间的关系可见，随着脱硫吸收塔内浆液密度的控制和降低，脱硫效率得到有效提高。

四、改造结果及分析

1.检测结果。该火力发电厂投入运行以后，经过除尘和脱硫系统的装备改进和系统优化后，经过3个月的试运行后，除尘和脱硫系统保持较好的稳定度，运行效果良好。经多次检测，其中污染物SO2和粉尘颗粒物的检测。

2.改造结果。①该火力发电厂的除尘、脱硫设备经改造后其除尘、脱硫效果显著，设备运行稳定；②改造优化的设备的除尘率达到99.55%，粉尘颗粒的排放值也达到了天然气燃气轮机组粉尘颗粒的排放标准；③经优化改进后建设的系统脱硫效果显著提高，去除率达到99.2%，SO2污染物的排放值也达到了燃煤火电机组二氧化硫的排放标准。

总之，该百万机组火力发电厂经过除灰、脱硫系统设备优化施工建设，主要包括：除尘设备改进、输灰系统优化、灰斗装置改进及脱硫系统设备的优化设计；并经过系统运行参数的优化，主要包括：pH值的控制和浆液密度的调控，除灰、脱硫运行以来一直保持稳定状态，运行效果良好，除尘效果达到99.92%，脱硫效果达到99.2%，且烟尘和二氧化硫的排放浓度分别小于5 mg/m3和25 mg/m3，均达到了国家规定的标准，可为老旧设备的改良提供参考。

参考文献：

［1］刘华.电厂烟气脱硫和除灰改造技术原理及特点.2020.

［2］刘然冰.浅谈燃煤火力发电厂除灰脱硫设备优化措施.2022.