3×210,MW燃煤电厂湿法脱硫装置增容改造方案设计

胡信韬,陈雨欢,王 操,彭义林

(湖北省电力勘测设计院有限公司,武汉 430000)

近年来,由于煤炭市场不稳定,部分电厂的入炉煤含硫量远高于设计煤种[1-2];由于环保法规的日趋严格,烟囱处的二氧化硫排放限值变得低于设计值。这种情况不仅在国内正在发生,在土耳其同样适用。

土耳其某燃煤电厂1#、2#、3#机组锅炉为660 t/h超高压参数变压运行四角切圆煤粉炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态除渣,全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉,主蒸汽温度544 ℃。锅炉最低稳燃负荷50%,效率88.9%,采用重油、天然气双重点火方式。

锅炉采用风扇磨煤机制粉系统,每台炉配6台风扇磨煤机,最大出力67 t/h,在BMCR工况下,5运1备。

汽轮机为超高压参数汽轮机,TMCR功率210 MW,给水温度243 ℃,再热冷段流量537 t/h,压力2.65 MPa,再热热端流量558 t/h,压力2.28 MPa,共设置有七级抽汽回热系统。

脱硫系统采用湿法脱硫,每台机组的脱硫系统为单元制。每台机组脱硫系统主要设备如下:1座吸收塔、3台浆液循环泵、1台氧化风机,其中吸收塔内设有5层喷淋层,1台除雾器。与国内常规湿法脱硫系统项目不同的是,该项目吸收塔后净烟气进入烟气再热器与原烟气进行换热,烟气再热器为回转式换热器。经过烟气再热器加热后的烟气进入增压风机,增压风机用于克服烟气再热器阻力,最后烟气进入烟囱,全厂共3套脱硫系统,3台烟气再热器,3台增压风机,3座烟囱。

原脱硫系统设计参数如表1所示。

表1 原脱硫系统设计参数

原有脱硫系统主要设备参数如下。

1.1 吸收塔系统

1)吸收塔

每台机组设置一座吸收塔,直径13.5 m,高48 m,设置有5层喷淋层和2级屋脊式除雾器,侧壁设置有4台18.5 kW搅拌器。

2)氧化风机

全厂四运一氧化风机,流量18 500 m3/h(标准),压头0.185 MPa,电机功率600 kW(6.3 kV)。

3)浆液循环泵

每座吸收塔配置3台浆液循环泵,离心式,流量13 500 m3/h,三台泵扬程分别是19.9、23.4、27 m,电机功率分别为1 200、1 330、1 540 kW(6.3 kV)。

1.2 石膏脱水系统

1)石膏浆液排出泵

每座吸收塔设置2台石膏浆液排出泵,离心式,每台石膏浆液排出泵流量360 m3/h,压头0.3 MPa,石膏浆液浓度15%。

2)石膏旋流器

每座吸收塔设置1台石膏旋流器,水力旋流式,流量357 m3/h,运行压力2 MPa,分离效率49%。

3)石膏储罐

每座吸收塔设置1台石膏储罐,容1 000 m3。

4)真空脱水机

石膏系统未设置真空脱水机。

1.3 事故浆液应急系统

每座吸收塔设置1台事故浆液箱,容积3 300 m3,直径16 m,高17.2 m。配置顶进式搅拌器。

1.4 石灰石浆液制备系统

1)湿式球磨机

全厂设置2台82 t/h湿式球磨机,湿式球磨机出口粒径小于63 μm,密度1 200～1 250 kg/m3,pH值在7.3～7.6。

2)石灰石浆液箱

全厂设置2台750 m3石灰石浆液箱,1运1备。

3)石灰石浆液输送泵

全厂设置2台流量540 m3/h石灰石浆液输送泵,1运1备。

本项目为改造3套容量为3×210 MW的脱硫设施,烟气脱硫系统的改造应符合新环境法规的要求。现有FGD系统由BISCHOFF公司设计安装。现有的烟气脱硫系统已正常运行了11年,每年进行维护。拟进行脱硫改造,以满足更严格的排放标准。

改造后脱硫系统需满足表2所示的技术参数。

表2 改造后的脱硫系统设计要求

脱硫增容改造具有以下特点:如原有系统缺乏增容改造接口,设备管道布置复杂,改造施工场地狭小等。因为原有脱硫系统是按照整套脱硫岛一次建成考虑,并未为脱硫改造预留场地。同时老厂运行多年,地下设施错综复杂,缺乏图纸等。

在改造的前期设计阶段,有以下三种改造方案供选择:

(1)方案一:整体拆除原有吸收塔,按照新的进口、出口二氧化硫浓度重新设计建造吸收塔,并增补浆液循环泵、氧化风机。方案一在技术上可行,但拆除工作量巨大,施工周期长,需拆除全厂3座48 m高吸收塔。且建造新的吸收塔同样工程量巨大,周期长。

(2)方案二:对原有吸收塔进行改造,抬升吸收塔,提高吸收塔浆液池容积,提高CaSO3到CaSO4的转化率[3-6]。该方案在技术上可行,如果设计合理,仅需要拆除1台浆液循环泵,利旧高扬程浆液循环泵2台。不足之处在于由于吸收塔高度提高,需要核算吸收塔原有地基处理、基础能否满足要求。该方案脱硫效率较高,施工周期短,技术相对简单,成本合理。方案二脱硫效率能做到97%～98%[7]。

(3)方案三:利旧3座吸收塔,做单塔双循环方案[8]。单塔双循环脱硫方案实际上相当于使烟气经过了2次SO2脱除过程,经过了2级浆液循环。需要在塔外设置AFT浆液池,作为脱硫系统的2级循环浆液池。同时新增AFT浆液循环泵,AFT氧化风机。该方案脱硫效率高,99%以上,但缺点是施工周期长,技术复杂,成本高。

(4)方案四:新建3座新的吸收塔,做双塔双循环方案,原有吸收塔作为一级吸收塔,新建吸收塔作为二级吸收塔,并新建浆液循环泵和氧化风机[9-11]。该方案技术上也可行,但新建吸收塔、浆液循环泵、氧化风机需要空间。该方案脱硫效率高,99%以上,但缺点是施工周期长,技术复杂,成本高。

根据与土耳其业主交流需求,由于电厂厂区的场地限制,不允许新建新的吸收塔,拆除吸收塔并重建费用偏高,本次脱硫增容改造需在已有三台吸收塔基础上进行,采用方案二能够满足脱硫效率97.5%的要求。

由于业主已确定不能在脱硫塔外新增脱硫塔,故无法采用锅炉串联双塔双循环脱硫增容改造方案,仅能采用改造原有脱硫塔的方案。本改造方案的设计原则即在已有脱硫塔上进行改造设计。

4.1 吸收塔系统

本工程干烟气SO2含量较原设计值增加44%,经过物料计算,如不抬升吸收塔浆池,石膏停留时间只有9.5 h,氧化不充分,会影响石膏品质,且招标文件性能保证中要求CaSO3到CaSO4转化率为99%,按这条要求,塔内必须保证15h的石膏停留时间,才能保证亚硫酸钙氧化效果。增加石膏停留时间,意味着将大幅增加吸收塔浆池容积。

具体改造内容如下:

(1)吸收塔浆液池抬高Φ13.5 m×11.5 m,吸收塔入口烟道至第一层喷淋层之间抬高Φ13.5 m×2 m。须着重核算吸收塔基础承重。

(2)原吸收塔搅拌器拆除,改造后每台吸收塔新增4台侧搅拌器,电机功率75 kW。

(3)吸收塔内氧化曝气管网根据实际设计移位并修复。

(4)在吸收塔烟气入口与最底层喷淋层之间增加1层托盘。

(5)在每层喷淋层下方设置增效环,共6层。

(6)原喷淋层和喷嘴全部拆除,重新布置6层喷淋层及喷嘴,单层喷嘴数量120个,塔壁区域采用偏心实心锥,顶层喷淋层中心区域采用单向偏心空心锥(向下),底下五层喷淋层中心区域采用双向偏心空心锥,保证浆液雾滴覆盖面积不小于300%。

(7)拆除原2级屋脊式除雾器,更换为2级屋脊+1级管式除雾器,保证出口液滴≤50 mg/m3(标准)。

(8)拆除原有扬程为19.90 m的浆液循环泵,保留原有扬程为23.4 m和27 m的浆液循环泵,这2台浆液循环泵须移位。新增1台流量为17 400 m3/h、扬程31 m、电机功率2 200 kW的浆液循环泵,安装在原扬程为27 m的循环泵处。假如泵进出口管阀良好,可大部分利旧。本项改造具有一定创新性,即利旧两台高扬程的浆液循环泵,仅将泵本体进行移位,而不是全部拆除3台浆液循环泵,节约了工程造价。

(9)拆除并更换原氧化风机(3台炉共4台,3用1备),新增氧化风机流量18 500m3/h(标准),压升25 kPa(原18 500 m3/h(标准),18.5 kPa不满足要求)。

(10)经过结构专业仔细核对原吸收塔基础、地基处理图纸,原基础、地基处理方式能够满足改造后的吸收塔。

4.2 石膏脱水系统

(1)石膏浆液排出泵利旧。

(2)更换原3台石膏旋流器。

(3)原石膏泵(输送至灰仓)利旧,管道走向改为输送至真空皮带脱水机。

(4)新增3台真空皮带脱水机及附属设备,单台处理能力53 t/h,需新增脱水楼和石膏库。

(5)滤液返回系统利旧,管路局部更改。单套脱硫岛需外排废水11 t/h,由滤液返回泵输送至业主指定地点。

4.3 事故浆液应急系统

(1)事故应急储罐需增容至4 800 m3,尺寸为Φ16 m×24 m(原Φ16 m×17.2 m),储罐顶盖抬高6.8 m;

(2)原顶进式搅拌器拆除,新增3台55 kW的侧进式搅拌器;

(3)事故浆液泵利旧。

4.4 石灰石浆液制备系统

原湿式球磨机出力为82 t/h(一用一备),其他配套设施均为一用一备,改造后3台炉石灰石耗量为3×29=87 t/h,考虑到3台炉同时在最大工况运行的概率问题以及一用一备的情况,建议石灰石浆液制备系统按利旧考虑。

本文从吸收塔系统、石膏脱水系统、事故浆液应急系统、石灰石浆液制备系统四个系统对土耳其某电厂脱硫系统进行改造,为了能满足新的环保法规要求。从建成后的效果来看,经过改造,电厂脱硫系统能够适应土耳其新的环保法规,并留有一定的调节余量。

猜你喜欢循环泵扬程吸收塔脱硫系统用浆液循环泵汽蚀分析水泵技术(2022年2期)2022-06-16脱硫装置水洗循环泵机封冲洗案例分析水泵技术(2021年5期)2021-12-31脱硫装置贫液循环泵优化改造研究水泵技术(2021年3期)2021-08-14管路受力诱发高扬程离心泵振动加剧原因分析水泵技术(2021年3期)2021-08-14热源循环泵流量对热电联供系统优化运行影响煤气与热力(2021年2期)2021-03-19低温甲醇洗H2S吸收塔和CO2吸收塔流程模拟山东化工(2019年8期)2019-05-13电厂脱硫吸收塔浆液循环泵振动问题的治理电子测试(2018年9期)2018-06-26催化裂化装置脱硫脱硝单元急冷吸收塔水珠分离器两种组装工艺的介绍石油化工建设(2017年4期)2017-12-23新型中高扬程大流量水锤泵结构技术改进研究中国水利(2015年7期)2015-02-28高扬程长距离输水管道系统水锤防护的模拟分析湖南水利水电(2014年6期)2014-02-27