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超低改造后湿法烟气脱硫系统事故浆液箱 优化运行及节能分析

关注:145 发表时间:2017-11-23 10:24:16
超低改造后湿法烟气脱硫系统事故浆液箱 优化运行及节能分析


某发电有限公司2×640MW机组采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺,无增压风机,无GGH,一炉一塔,每座吸收塔配备四台浆液循环泵,两台氧化风机,脱硫装置设计入口二氧化硫3500mg/Nm3,设计脱硫效率不小于99%。烟气脱硫设施运行健康状态及能耗水平直接影响发电机组的安全运行和能耗指标,针对脱硫系统未设置抛浆池,两台脱硫共用一个事故浆液箱的情况下,利用事故浆液箱参与脱硫系统运行调整,优化事故浆液箱多种功能应用,使无抛浆池脱硫装置满足各种极端工况,尤其是机组二氧化硫超低排放技术要求,实现脱硫系统的稳定、环保、节能的运行,达到降低脱硫厂用电率和物耗率的目的。

脱硫事故浆液箱多功能应用可行性分析

脱硫事故浆液排放系统的常规设计

事故浆液排放系统是保证脱硫设施稳定运行的重要系统,其主要作用是当脱硫系统出现故障时,将系统内的浆液排放至事故浆液箱内,从而及时清空吸收塔内或者排水坑内的石膏浆液。按照国家有关规定,对于含大量酸性物质的脱硫系统的石膏浆液是不允许和雨水、生活污水系统混合排放的,以免造成环境损害,因此对于没有浆液直排条件的燃煤机组,脱硫事故浆液排放系统是不可缺少的配备设计。脱硫事故浆液排放系统的常规设计时,首先考虑事故浆液池的容纳能力;其次还必须考虑事故浆液的返回操作和事故浆液箱使用后的清洗操作。由于整个脱硫系统内的浆液量较大,事故浆液箱的占地面积较大,而且浆液含固量高,必须使用配有保安电源的大型顶进式搅拌器或多个侧进式搅拌器维持浆液悬浮,所以浆液存放期间所耗的电量较大。在个别地区气温偏低的冬季,还需要对事故浆液进行补充热量,所需的能耗也较高。当脱硫系统故障恢复后,还需通过事故浆液返回泵将储存的石膏浆液送回吸收塔。

脱硫事故浆液箱多功能应用可行性分析

脱硫事故浆液箱除了用于机组等级检修时整塔浆液导备外,根据不同机组的脱硫事故浆液箱的设计特性,配备状况,可拓展其多功能应用。

(1)作为备用石灰石浆液箱使用。湿法脱硫系统一般均设置有石灰石浆液制备和储存系统,一旦制浆系统出现故障或者设备缺陷时,石灰石浆液停止供给,可能会导致出口SO2超排或者机组停机,事故浆液箱可作为备用石灰石浆液箱使用。

(2)作为废水系统备用。随着国家环保要求的提高,如果脱硫废水投运系统出现故障不能正常投运时,可能会造成浆液中毒,CL-超标等,不但加剧吸收塔等设备、管道的磨损,还会造成脱硫效率下降。在废水系统故障时,可把废水排至事故浆液箱,在事故浆液箱采取加药的方式进行废水处理后,水质达到地方一级水质要求排至电厂干灰系统综合利用。

(3)作为等级检修浆液全置换使用。等级检修时,可以把吸收塔浆液打入事故浆液箱进行全浆液置换,采取加药的方式进行沉淀、排废、清淤处理,以达到更新浆液,满足环保达标的要求。

脱硫事故浆液箱多功能应用可行性分析

#1机组超低排放改造后脱硫浆液恶化状况分析

发电有限公司#1、#2机组进行超低排放改造后,脱硫塔出口二氧化硫浓度按照小于35mg/Nm3控制,超低排放改造完成脱硫塔运行后,#1机组吸收塔脱硫浆液CL-浓度持续升高,至2017年4月5日氯离子浓度高达60000mg/l,远远超过脱硫系统设计规范。脱硫石膏湿度较大,脱水效率差,增加石灰石浆液供给至吸收塔时,PH值无明显变化,加大脱硫废水排放对氯离子的控制效果不佳,不能有效减低浆液中CL-含量,CL-长期偏高。种种迹象表明#1机组脱硫系统浆液已严重恶化,直接影响脱硫塔及其附属设施的安全稳定运行,浆液恶化有造成二氧化硫超标排放风险,#1机组脱硫浆液监测数据见表1。

脱硫系统正常过程中,进出吸收塔的烟气和浆液成分并不固定,一直处于动态平衡状态,为保证二氧化硫的有效吸收、亚硫酸氢根的有效氧化,即在不断的化学和物流正向反应过程中保持平衡。当浆液有害成分不断积聚时,无法有效排出系统时,脱硫动态平衡状态就会被打破,吸收塔中的浆液品质不断地恶化,轻则起泡、溢流,重则浆液循环泵出现严重的振动现象,或者浆液严重“中毒”,影响脱硫效率,迫使机组降负荷、停机。脱硫浆液恶化的主要原因有:脱硫废水没有及时适量排放,

重复回脱硫系统利用;烟气成分变化大,带入大量杂质、有害成分,超出脱硫塔的吸收能力;脱硫工艺水恶化,大量有害杂质进入脱硫系统;石灰石浆液带入有害杂质过多;氧化风、喷淋层等脱硫系统附属设施运行故障或运行调节失误等。

结合浆液监测分析及#1机组运行情况,判断#1机组脱硫系统浆液恶化的主要原因是:吸收塔系统浆液运行五年没有进行过全置换操作;脱硫废水排放较少;锅炉燃煤品质变化大,烟气成分波动大。


脱硫事故浆液箱优化应用技术措施

为解决超低排放条件下#1机组脱硫系统浆液恶化问题,针对脱硫系统没有抛浆池的状况,结合机组具体运行状况、设施配置、场地布置等情况,利用#1机组临检时机,对脱硫事故浆液排放系统进行适当改造,利用事故浆液箱参与脱硫系统运行调整,通过事故浆液箱系统改造、脱硫浆液置换、置换浆液的石膏沉降处理、置换浆液沉降后废水的无害化利用等措施,使无抛浆池脱硫装置满足各种极端工况要求,实现脱硫系统的稳定、环保、节能的运行要求。

(1)事故浆液箱系统改造

为使事故浆液箱满足恶化浆液处置要求,对事故浆液箱搅拌器冲洗水系统及浆液箱进行改造,主要改造内容包括:在事故浆液箱搅拌器冲洗水支管上加装管路三通;在事故浆液箱上部加装临时加药口。事故浆液系统改造图见图1。

在事故浆液箱搅拌器冲洗水支管上加装一个管路三通,连接到电厂的干除灰系统,用于事故浆液箱处置脱硫浆液后,澄清废水排放至干灰系统,避免含有高固态悬浮物、高氯离子、高重金属含量的有害废水外排。在事故浆液箱上部加装临时加药口,用于向恶化浆液中加入化学处理药剂,加速恶化浆液中固态石膏的沉降。

(2)吸收塔部分浆液置换

将2670m3 的恶化脱硫浆液通过石膏排出泵将其打到事故浆液箱后,加入化学药剂进行处置,脱硫浆液加药处置流程图见图2。

为使浆液中固体沉淀物形成较大的更易沉降的絮凝物,向置换浆液中加入絮凝(FeClSO4),形成氢氧化铁Fe(OH)3 絮凝物。为了降低恶化浆液中难以沉降细微粒子的表面张力,使其形成易于沉降的大粒子絮凝物,废水中加入以丙烯酰胺为主要成分的助凝剂。为去除脱硫浆液中对环境有害的镉、汞等重金属物质,加入有机硫化合物,使镉、汞等重金属物质形成微溶的化合物,与脱硫浆液中的石膏等成分一起以固体形式沉淀去除。浆液处置加药量见表

(3)置换浆液的沉降处理

废水药品加完后,为保证药品充分反应,保证药剂与脱硫浆液混合均匀,启动事故浆液箱搅拌器连续运行16 小时,然后进行静置沉降,停运事故浆液箱搅拌器半个月后,沉降浆液上部澄清废液通过系统改造时加装的三通管路排向电厂干灰系统。以澄清废液的密度为排放和沉降控制指标,当澄清废液密度大于1000kg/m3 时,继续沉淀静置;当澄清废液密度小于1000kg/m3 时,外排至干灰系统,直至废液排放完全。经统计,本次置换浆液沉降后约2000m3 澄清废液排放至干灰系统,进行无害化综合利用。

(4)沉降固体无害化处置

置换浆液经过加药搅拌、静置沉降、澄清废液外排后,沉积在事故浆液箱底部的沉降固体约 公斤,经过取样化验,其主要成分为以硫酸钙为主,沉降固体的成分检测数据见表3。打开事故浆液箱检修孔,人工对事故浆液箱沉积固体进行清理,清理的沉降固体同正常石膏一起混合,由石膏销售商统一销售给水泥厂综合利用。

4 脱硫事故浆液箱多功能优化应用节能效果分析

事故浆液箱多功能优化应用后,不仅解决了超低排放条件下#1机组脱硫系统浆液恶化问题,还有效降低了浆液循环泵电流和氧化风机运行电流,改善了脱硫系统的能耗状况,产生了良好的经济效益。脱硫浆液置换前后浆液循环泵、氧化风机电流变化情况见表4。

依据表4监测数据,以年运行7000小时,脱硫电耗单价0.37元/kW,三台浆液循环泵运行电流降低3A,单台氧化风机电流下降4A,单台吸收塔搅拌器电流降低3A计,景电2×640MW机组通过脱硫浆液事故箱运行优化可年节约电量167.7万KW.h,年节电费用约50万元,经济效益显著。

结论

燃煤机组超低排放实施对烟气脱硫系统的安全可靠运行提出了更加严格的要求,结合机组具体运行状况、设施配置、场地布置等情况,对脱硫事故浆液排放系统进行适当改造,利用事故浆液箱参与运行调整,可使无抛浆池脱硫系统满足各种极端工况要求,不仅解决了超低排放条件下组脱硫系统浆液恶化问题,还可极大改善了脱硫系统的能耗状况,实现脱硫系统的安全、环保、经济运行。


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