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

李哲 李健

内蒙古蒙电华能热电股份有限公司乌海发电厂   016000

摘要：我国目前的燃烧锅炉数量多、规模大，因此大气环境污染也比较严重。经分析发现，导致大气环境污染的主要锅炉烟气成分包括一些悬浮在大气中的细小颗粒物以及硫化物（以SO2为主）。通过这样的方式，使锅炉烟气对大气环境的污染得以有效控制。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。

关键词：火电厂；除灰脱硫；设备优化

就目前来看，应用在锅炉烟气除尘处理中的主要技术有三种：静电除尘技术、水幕除尘技术及布袋除尘技术；脱硫处理中的主要技术也有三种：干法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术及湿法烟气脱硫技术。近年来，以上述除尘脱硫技术为基础的很多仪器设备也开始出现，并应用到了具体的除尘脱硫处理工艺中。比如，干式喷雾脱硫器在除尘脱硫系统运行正常的中小型燃烧锅炉中十分适用；一体化除尘脱硫净化设备可有效替代中小型燃烧锅炉中应用效果不理想的除尘脱硫系统，且在新型的中小燃烧锅炉除尘脱硫中十分适用[1]。

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5mg/m3和25mg/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

通过对原有的除尘系统的研究分析发现，原电除尘系统入口的烟气温度较高，高的时候达到145℃，低的时候也在135℃以上，而高温不利于除尘效率的提高。为了降低除尘系统的烟气温度，在空气预热器出口以及电除尘器进口之间的烟道中安装了低温、低压省煤器系统，降低电除尘入口烟气温度至酸露点附近（90℃），使烟气中大部分SO3冷凝形成酸雾，粘附在粉尘表面并被碱性物质中和，粉尘特性得到很大改善，比电阻大大降低；工程在建设初期既定方案为：每台炉配置2台电除尘器，该电除尘器为干式卧式三室五电场，电除尘阳极板采用480大C形结构，阴极系统由阴极框架、阴极线、阴极砧、阴极悬挂设施及防摆装置构成。阴极采用刚性小框架，第一电场配置管状芒刺线，第二、第三、第四电场配置锯齿线，第五电场配置鱼骨针。根据灰份的特点，合理选择相适应的极板、极线的形式和极配形式，合理的极配形式能提高驱进速度，减缓反电晕的产生，提高清灰效果，电除尘本体漏风率≤1%；从而大幅提高除尘效率，从原来的95.16%提高到99.92%。

1.2输灰系统优化

①在输灰仓泵中间安装泵间双套管；②在输灰系统中增加助吹管、补气管，在助吹的气源管道上增加气动总阀，该方案可以根据机组的具体负荷情况，在适当的时间将适量的烟灰投入到助吹阀的助推系统中。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

受脱硫系统的限制，除尘设备经常发生烟气温度远低于露点温度95.18℃的现象，此时容易造成烟斗积灰或塔桥，甚至造成电厂短路跳闸等故障。对电厂运行故障分析原因后，为了避免烟气短路，灰斗内装有阻流板，它的下部尽量远离排灰口。灰斗斜壁与水平面的夹角不小于60°。相邻壁交角的内侧，作成圆弧形，圆角半径为200mm，以保证灰尘自由流动。

1.4脱硫设备优化

工程的脱硫系统采用的是喷淋式吸收塔，烟气在塔内实现降温、SO2吸收、烟气洗涤及除雾等功能；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。吸收塔托盘层、喷淋层布置以及脱硫流程如图1所

图1吸收塔托盘层和喷淋层布置

2系统参数优化

2.1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。

2.2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，浆液密度和脱硫效率关系见表1。

表1浆液密度和脱硫效率关系

由表1可知，脱硫吸收塔内浆液密度在1050~1265kg/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。

3改造结果及分析

3.1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结果见表2。

表2除尘、脱硫检测结果

3.2改造结果

表2数据显示：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。

4结束语

综上所述，科学合理的除尘脱硫技术选用可有效确保锅炉烟气的除尘脱硫效果，同时也可以将其他的一些有毒有害物质除去，从而实现锅炉烟气的有效净化，使其满足安全排放标准，尽最大限度降低锅炉烟气排放对大气环境的污染。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.