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新闻详情

300MW机组超低排放改造先进工艺探讨

一、概况


某电厂#6机组为300MW亚临界燃煤发电机组,2006年2月投运。机组采用低氮燃烧技术降低氮氧化物生成量,配套建设高效SCR脱硝工艺、袋式除尘、石灰石-石膏湿法脱硫工艺处理锅炉废气。为进一步改善大气环境质量,保护生态环境,按照国家《2014-2020年煤电节能减排升级与改造行动计划》要求,电厂积极进行超低排放技术改造工作。#6机组超低排放改造项目于2016年4月正式开工建设,6月份完成。本项目设计指标为烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不大于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。


二、改造内容


#6机组进行超低排放改造的主要内容为脱硝设施原SCR两层基础上加装一层催化剂及配套吹灰器,加装稀释风机及加热器。除尘器滤袋由原来的滤布(PPS纤维+PTFE基布)更换为超细、抗氧化、抗腐蚀、抗磨损材质(基布:PTFE;纤维:30%PPS超细+30%PPS+40%PTFE混纺),更换配套袋笼。脱硫设施拆除原GGH,原两层屋脊式除雾器更换为三层高效屋脊式除雾器,吸收塔及烟道重新防腐,DCS升级改造,加装托盘(沸腾式泡沫脱硫除尘一体化装置)。同时对#6机组总排口进行技术改造和CEMS设备更换,满足低浓度污染物排放监测的要求。


三、先进工艺探讨


此次改造的先进工艺为除尘脱硫一体化的脱硫设备。本工程原有脱硫吸收塔为液柱塔+喷淋层,吸收塔浆池与塔体为一体结构。吸收塔浆池部分尺寸16.9m×9.9m,配五台侧入式搅拌器。吸收塔上部尺寸为10.9×9.9m,设3层喷射层、一层喷淋层,分别配置四台浆液循环泵。喷淋层上部布置有两级除雾器。在一级除雾器的上、下部,二级除雾器下部各布置一层清洗喷嘴,吸收塔的氧化空气系统有三台氧化风机。


目前随着国家超低排放标准的提高,对国内脱硫除尘技术提出了新的要求,脱硫效率及除尘效率需要大幅提高。国内各个脱硫厂家都对各自技术进行了升级开发,在烟气进行一级袋式除尘基础上(除尘器出口烟尘浓度不大于10mg/Nm3),在后续的脱硫阶段分别提出了新型的脱硫除尘一体化技术,即在吸收塔内通过特殊的装置及喷淋系统的组合,既可以高效脱除烟气中SO2也可以高效脱除烟尘。其中有代表性的技术有国家电投集团远达环保的双相整流+高效除雾器、国电清新的旋汇耦合脱硫+管束式除尘器、凯迪环保II代高效沸腾托盘塔+高效除雾器技术、上海龙净单塔双区+高效除雾器技术等。


此次改造采用的是双相整流+高效除雾器技术,烟气通过双相整流装置与浆液产生均匀混合,提高了气液固三相传质速率,完成一级脱硫除尘,同时实现了快速降温及烟气均布,加之高效除雾器,提高了除尘和脱硫效率。


1、主要改造内容


(1))吸收塔入口烟道上方和第一次喷射层之间的塔体加高2.5m,安装双相整流装置1套,包含其支撑系统及防腐等。使进入吸收塔的烟气经过该设备后流场分布更均匀,同时烟气与在该设备上形成的浆液液膜撞击,促进气、液两相介质发生反应,提升吸收塔整体脱硫效率,而且还能避免烟气偏流短路现象,为了达到较高的脱硫效率,改造三层喷射层的浆液循环泵,加大了喷淋量,原一层喷淋层保留。


(2)将原吸收塔采用的两级屋脊式除雾器更换为三级高效屋脊式除雾器,更换后可满足吸收塔出口液滴含量出口雾滴小于≤15mg/Nm3。由于除雾器高度增加,除雾器区域高度由原有2.5m增加到4.5m,结合除雾器空间距离要求,#6吸收塔上部总增高3.2m。


(3)沸腾式传质构件支撑利旧原有12.279m层预留支撑梁进行安装。沸腾式传质构件采用模块化进行安装布置,模块与梁采用螺栓连接,模块与吸收塔壁预焊角钢亦采用螺栓连接,模块与模块之间用2205钢板制作的加固肋进行加固。沸腾式传质构件按照脱硫效率不低于10%设计,同时兼备除尘功能,开孔孔径35mm。沸腾式传质构件上下段设置4处压力测点


2、沸腾式泡沫脱硫除尘一体化装置原理


沸腾式泡沫脱硫除尘一体化技术核心在于双相整流+三级高效除雾器。其主要原理在于气液两相充分结合,有利于更小烟尘的去除。双相整流装置让吸收塔内烟气分布更均匀,通过CFD模拟,可以使吸收塔入口截面的不均匀度由36.4%降低到6.2%,因此除雾器不会产生局部超流现象。三级高效除雾器出口液滴含量不大于20mg/Nm3。




双相整流脱硫技术是利用一种在脱硫吸收塔内安装的多孔薄片状设备,使进入吸收塔的烟气经过该设备后流场分布更均匀,同时烟气与在该设备上形成的浆液液膜撞击,促进气、液两相介质发生反应,达到脱除一部分二氧化硫的目的。该技术具备了喷淋塔和鼓泡塔的特点,对提高脱硫效率、减少浆液循环量有显著的效果,能降低投资并节约运行成本。


四、监测情况


设备改造后,发电公司委托资质单位对烟气排放情况分机组不同工况进行了监测。在90%、75%、50%三种负荷,燃烧近两年最差煤质、设计煤质、近期常用煤质三种煤质的条件下,#6机组总排口烟尘排放浓度最大值为3.71mg/m3,二氧化硫排放浓度最大值为29mg/m3,氮氧化物排放浓度最大值为38mg/m3,均满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中规定的天然气锅炉及燃气轮机组“在基准氧含量为6%的条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度不高于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3”的标准限值要求。2016年7月17日,资质单位对#6机组总排口CEMS进行了比对检测,并通过当地环境监控中心现场审核验收。


五、结语


本文介绍的超低排放改造工艺,工期短投资少并能节约运行成本,目前超低排放改造后,设备运行正常可靠,值得同类型机组借鉴。

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