燃煤脱硫除灰分离技术的研究与应用

燃煤脱硫除灰分离技术的研究与应用

程凡东

内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司煤矸石热电厂     内蒙古  鄂尔多斯   010400

摘要：随着经济事业地得到迅速健康发展和我国社会结构的日益进步，人民生活水平日新月异的快速提高人们对物质能源物资的生产需求亦日益迅速增加，工业和生产领域对各类能源原材料的大量消耗并随之增长，而能源结构特点是煤炭占比大，且在目前及今后相当长的一段时间内，煤炭燃烧发电仍然是主要的电能供应方式。

关键词：火电厂；除灰脱硫；设备优化

  近年来，对于火力发电厂污染物排放的控制越来越严格，同时煤炭价格不断攀升，这些外部环境因素对火电厂的除灰、脱硫设备的改造和运行系统的优化提出更严格、更高的要求。

1除灰脱硫设备优化方案

  某火力发电厂自 2017 年 9 月 2 台百万机组建设以来，除灰脱 硫系统按照行业内高标准要求建设，已投入商业运行，设备整体运 行稳定、状况良好。该系统除尘效率高达 99.92%，脱硫效率≥ 99.2%，烟尘和二氧化硫的脱硫塔出口处的污染物排放浓度分别低 于 5 mg/m3 和 25 mg/m3，完全达到了国家规定的超净排放标准。

1.1除尘设备优化

  通过多年对目前我国各原有燃煤电厂采用的高炉烟气和除尘烟气系统温度参数的多次实验分析研究结果并经过分析计算研究分析发现，原厂的电炉及除尘烟气系统烟气入口温度区内的高炉烟气温度系数往往要求较高，高温区的温度最高一些时候也会要求达到甚至超过了145℃，低温度地区的高温很多情况时候要求可能最少也就是要限制在摄氏零下的135℃氏度以上，而限制这些地区高温显然很严重不利于我国电厂及除尘企业烟气效率性能上的快速显著提高。为了有效大大地降低了电除尘器系统入口烟道的烟气温度，在两个空气预热器装置的出口烟道以及这两台电除尘器设备的两个进口烟道口之间及相通部分的烟道槽壁中也都相应安装了设置了低温、低压省煤器系统，降低到了使电脱硫和除尘器设备入口烟气的平均烟气温度降低至酸的露点线附近的温度下限（90℃）左右，使设备入口烟气中大部分SO3被冷凝聚而形成的硫酸雾，黏附黏着剂在酸性粉尘表面上并不会很快就被其他一些微碱性物质在吸附层中完全饱和，粉尘特性就因而也得到了一个很大限度地的改善，比电阻系数就大大的得以了降低了；本套工程在建设完成之时初期根据其设计既定的结构方案大体布置为：每隔一台炉房上分别配置装有两组2台的电除尘器，该组的电除尘器是设计方式为干式卧式三室式五电场，电除尘阳极板是采用480大C形结构，阴极系统主要是由高刚性阴极框架、阴极线、阴极砧、阴极悬挂器等辅助设施组件及防摆装置组件共同构成。阴极框采用高刚性的小框架，第一电场框架上配置有管状芒刺的阴极线，第二、三第三、第四电场配置锯齿线，第五电场配置鱼骨针。根据风机灰分的时空分布等特点，合理适当的设计选择出与其性能相适应的极板、极配线的形式和极板配线形式，合理地设计出的极板配线形式能起到迅速有效提高了风机的驱进式风机速度，减缓了风机的反吹及电晕声障的产生，提高到了风机清除残灰效果，电晕除尘系统本体漏风率≤低于1%；从而还能更大幅的地提高到了除尘设备的生产效率，从原来的95.16%提高到99.92%。

1.2输灰系统优化

1.2输灰系统优化

  针对国内外大部分电厂的除尘设备系统都在生产运行维护期间中频繁会发生管道输灰管道不太畅通的老化现象，甚至经常发生管道老化堵塞等故障，为了尽快使管道输灰系统达到正常运转高效安全工作，工程人员采用如下2种系统优化配置方案：①在管道输灰仓泵架中间位置安装泵柱间的双套管系统；②在输烟灰系统设计中应增加助吹管、补气管，在需要助吹管的气源管道位置上可以增加一个气动助总阀，该技术方案还可以用来根据机组运行的实际具体运行负荷情况，在一个适当的工作时间下将适量的输烟灰气体投入到装有助吹阀装置的助推燃烧系统中。这样可有效降低输灰管道堵塞进而增加机组负荷的不良反应，还可提高灰气比，减少输灰系统中的损耗。

1.3灰斗系统优化

  受我国湿法除尘脱硫烟气设备系统工艺设计规定的冷却精度所限制，除尘烟气净化处理设备操作上还经常出现能发生脱硫后烟气温度下降远低于系统设计露点温度值的95.18℃的烟气异常排放现象，此时往往就比较容易会发生造成湿法脱硫设备烟斗炉内堆积白灰现象或发生塔桥故障，甚至还能由此造成电厂短路停机及锅炉跳闸停机运行事故等的一系列重大故障。对发生上述电厂短路影响运行效果等各种故障经过综合分析做出了简要原因的分析论证后，为了真正能够做到避免发生脱硫或烟气短路，灰斗腔隙内最好要预先装有一块绝缘的阻流板，它的安装处的上下部位置应当也尽量都要稍远离电厂烟气的排灰口。灰斗斜壁的底面中心线与烟气水平面中心线间的最小相对位置夹角最宜为不得稍小于60°。相邻斜壁的交叠合角的最下内侧，作成一圆弧形，圆角半径应最小或为大于200mm，以保证尽量地保证灰尘颗粒可以自由地向下的流动。

1.4脱硫设备优化

  工程中的湿法脱硫除尘系统通常采用到的方法是采用喷淋式脱硫吸收塔，烟气能在此塔空间内迅速实现蒸发降温、SO2的吸收、烟气的洗涤脱水及过滤除油污等等功能；借鉴国内1000MW及660MW机组运行经验，在烟气入口处安装2层托盘，以达到烟气更加均匀分布的目的，这种设置可以通过增加烟气的扰动，从而提高烟气与浆液接触的时间和面积，提高脱硫效果，并增加循环泵喷头数量，新建的脱硫装置布置在烟囱两侧，减少了中间烟道的流程，能有效降低烟气阻力，托盘增加烟气扰动提高脱硫效果，喷淋塔内喷头数量的增加提高了SO2的吸收去除。

2改造结果及分析

2.1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。

2.2改造结果

  ①该火力发电厂现有的除尘、脱硫等设备经改造提升后使其实现除尘、脱硫等效果较为显著，设备总体运行较稳定运行；经②该改造及优化提高的主要设备的综合除尘率也达到了99.55%，粉尘颗粒污染物的平均排放浓度值同时也完全达到了我国天然气燃气轮机组粉尘颗粒污染的规定排放控制标准；③经多次优化与改进设计后所建设机组的除尘系统和脱硫技术效果都显著地提高，去除率也达到了99.2%,SO2类污染物二氧化硫的平均排放控制值同时也都达到规定了国内燃煤与火电机组二氧化硫最高的限制排放标准。

3结束语

   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5mg/m3和25mg/m3，均达到了规定的标准，可为老旧设备的改良提供参考。

参考文献

［1］刘文杰.电厂烟气脱硫和除灰改造技术原理及特点［J］.中国科技财富，2010（12）：100.

［2］刘希斌，左然冰.烧结机烟气脱硫设备的优化改造［J］.冶金设备管理与维修，2018（1）：43-44.

［3］冯俊凯，沈幼庭，杨瑞昌.锅炉原理及计算［M］.北京：科学出版社，2017.