大型火电机组脱硫增容技术改造方案的优化

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度越大 , 管材的持久强度明显下降, 结果导致管材的 使用寿命达不到设计要求而提早发生爆漏 , 黑龙江 华电富拉尔基发电有限公司 3 锅炉再热器爆漏多 属这种情况。 ( 1) 设计结构不合理 , 使管子超温 过热。锅炉 热负荷较大 , 使锅炉内处于高温区的再热器热段长 期过热 , 造成材质老化爆管。 ( 2) 火焰中心上移。造成火焰中心上移的原因 很多, 如锅炉漏风、 运行燃烧调节不当、 煤质差、 煤粉 颗粒粗、 炉内空气动力场偏斜及结焦等。 ( 3) 运行调节不当。锅炉启动及低 负荷时, 因 工质流速偏低, 操作不当 , 特别是锅炉启动时 , 旁路 投入不及时 , 极易引起再热器超温爆管。
3 增容改造方案改造原则的确定
华电新乡发电有限公司相关技术人员经过充分
收稿日期 : 2010- 06- 09
第 2期
王勇 , 等: 大型火电机组脱硫增容技术改造方案的优化
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4 工艺系统及相关系统的增容改造方案
4 . 1 吸收及排放系统 ( 1)对塔体原结构设计进行校核并采取加强措施。 ( 2) 为保证脱硫效率, 每塔增加第 5 层喷淋层 , 包括喷嘴及支撑结构。 ( 3) 每套脱硫系统增加 1 台浆液循环泵。 ( 4) 在吸收塔第 1 层、 第 2 层、 第 3 层和第 4 层 喷淋层间各增加 1 道浆液再分配装置, 采用合金材 料 , 满足防腐要求。 ( 5) 原平板式除雾器改为屋脊式 , 设 3 层冲洗 水 , 对原有的除雾器冲洗水系统进行改造。 4 . 2 氧化空气系统 当硫的质量分数由 1 . 0 % 增加到 2 . 0 % 时, 氧化 空气量由 8 500m / h增加到 18606m /h 。结合现场 实际, 改造设计如下: 3 ( 1) 每塔原来 2 台 8 500m / h 风量的氧化风机 更换为风量为 10 000m /h 的氧化风机, 另增加 1 台 风量为 10 000m / h的氧化风机 , 全部采用曝气方式 进入吸收塔 , 塔内的合金曝气管道及其支撑结构重 新设计。 ( 2) 氧化空气管道需重新设计。 4 . 3 烟气系统 按照获批的取消 GGH 的方案进行改造设计, 内 容如下 : 拆除全部换热元件 ( 对称拆除 ); 拆除全部 密封片 ( 轴向、 径向、 环向 ) ; 保留与扇形密封板对齐 的 4个 7 . 5 的格仓, 其他格仓拆除 ( 对称拆除 ) 。 4 . 4 烟囱 拆除 GGH 后 , 对原混凝土烟囱做防腐处理 , 同 时增加烟囱排水设施。 4 . 5 增加临时钢烟囱 在 1 机组检修期间 , 在 1 吸收塔出口净烟道 上部 B , C 柱间增设一直径为 7m 的临时钢烟囱 , 在 # # 2 机组检修对混凝土烟囱防腐时 , 1 机组烟气通过 该临时钢烟囱排放; 临时钢烟囱采用塔架形式 , 排放 出口标高为 60m。 4 . 6 浆液制备系统 干粉制浆 可作为磨机系统制浆不足的备用系 统 , 新增 1套出力为 28 t /h 的干粉制浆系统 , 包括相 应的石灰石粉仓、 流化风机、 变频旋转给粉机、 螺旋 给料机等配套设备。 4 . 7 石膏脱水系统 当煤中硫的质量分数由 1 % 增加到 2 . 5 % 时, 单 台机组的石膏浆液排出量由 130m /h 增加到 300 3 m /h, 原有的一级、 二级脱水系 统已无法满足出力 要求, 需要对原有的石膏脱水系统进行改造。
第 33 卷 第 2期 2011年 2月
华电 技 术 H uad ian T echno lo gy
V o. l 33 No. 2 Feb. 2011
大型火电机组脱硫增容技术改造方案的优化
王勇, 王志东, 裴峻渊
( 华电新乡发电有限公司 , 河南 新乡 摘 453000)
要 : 燃用煤 质较差、 煤种较 杂 , 造 成电厂实际 运行中入炉 煤硫的质 量分数远大 于设计值 , 使得 脱硫设施无 法正常运
3 # # 3 3 3 3
4 . 8 工艺水系统 增容后原有的工艺水泵出力不足, 将其更换为 流量 300m / h 、 扬程 55m 的新泵。 4 . 9 其他改造 控制系统、 电气系统、 土建部分进行相应改进。
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5 关键技术与创新点
( 1)吸收塔环形切 割抬高增容, 增加 1 层喷淋 层。保持原吸收塔结构基本不变 , 将原塔壁板割开 整体抬高 , 增加 1 圈壁板。吸收塔增高后对塔体进 行复核和加强。 ( 2)增加 ALRD 液相再分配装置, 使塔 内烟气 分布均匀 , 增加液气接触 , 提高脱硫效率。 ( 3)平板式除雾器改屋脊式除雾器 , 提高除雾 器对烟气量的适应能力。 ( 4)设置临时烟囱, 在烟囱防 腐期间不影响另 一台机组的运行。拆除 GGH 使 FGD 的烟气系统得 以简化, 脱硫系统对煤质的适应性更强 , 降低了脱硫 系统的电耗, 减少了维护、 检修工作, 使 FGD 系统的 可靠性和可用率提高。 ( 5)取消了废水旋流站。 ( 6)取消滤饼冲洗水系统, 直 接利用工艺水冲 洗滤饼。 ( 7)湿式磨机制浆与干粉制浆同时供浆。 ( 8)此次增容改造结合机组大修进行 , 采取分 阶段施工方案 , 大大缩短了改造工期, 降低了工程改 造投资。设置临时烟囱使机组正常运行未受影响, 增容改造后的 FGD 运行维护费用大大减少, 利于电 厂在发行后经济运行。
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1 机 组 脱硫 效 率 为
96 . 5 % , 2 机组脱硫效率为 96 . 8 % , 排放浓度远低 于国家标准, 达到了预期改造效果。
7 结束语
华电新乡发电有限公司脱硫系统改造后, 根据 国 家环 保部 2009年二氧 化硫减排 ( 下转第 23页 )
第 2期
刘利刚 , 等 : 锅炉再热器热段技术改造 ( 8)恢复顶棚密封板 , 重新敷设保温层。 ( 9)水压试验, 验收合格。 4 . 2 再热器改造范围
5 再热器热段改造后经济性分析
再热器热段改造后 , 锅炉安全稳定运行 , 大大提 高了对不同工况下运行的适应能力 , 机组可靠性提 高, 取得了可观的经济效益。按每年减少 3 次非计 划停运计算, 可多运行 72 h , 发电量按每小时 14 万 k W h 计算 , 电价按 0 . 2元 / ( k W h) 计算 , 原煤按 70 % =
6 改造效果
1 机组改造自 2008 年 5 月 26 日开始 , 8 月 10 日完工, 具备通烟气条件 , 总工期 70 d , 8 月 10 日系 统随主机启动投入运行 , 8 月 11 日带满负 荷运行。
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源自文库
2 机组改造自 2009 年 2 月 3 日开始 , 4 月 16 日主 体工程完工, 具备通烟气条件 , 总工期 72 d , 4 月 16 日系统启动投入运行, 4 月 17 日带满负荷运行。 为了掌握改造后的运行状况 , 委托相关单位对 该脱硫系统进行了性能测试, 各项指标的测试结束 符合 技 术 要 求。 改 造 后 ,
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火力发电机组 , 1 机组于 2007 年 3 月投产发电 , 2 机组于 2007年 7月投产发电 , 同期配套建设包括公 用系统在内的 2套石灰石 - 石膏湿法烟气脱硫装置 ( FGD ), 并与机组同时投入运行。脱硫系统设烟气 换热器 ( GGH ) , 按照燃用收到基全硫分为 1. 0 %的 设计煤种, 脱硫效率和运行可靠性均不低于 95 %进 行设计。 近年来 , 电力供应紧张, 新建机组迅猛增加 , 因 燃煤供应紧张, 导致电厂燃用煤质较杂。电厂实际 运行煤种硫的质量分数远大于设计值, 导致原脱硫 设施、 设备超负荷运行 , 使设备严重损坏, 且脱硫率 达不到标准要求。基于以上多种因素, 为提高脱硫 系统对煤种的适应性, 保证机组在燃烧高硫煤时达 到当前环保排放的要求 , 必须对原脱硫系统进行增 容改造。
1 减少 SO2 排放量是大势所趋
随着国家环保政策日趋严格以及脱硫电价考核 管理办法、 节能减排调度的实施 , 火电机组二氧化硫 排放超标不仅给企业带来了高额的经济损失 ( 如排 污费、 脱硫电价考核、 发电量损失等 ) , 而且会造成 环境污染, 从而会对企业的形象和后续发展造成一 定的影响。所以 , 减少二氧化硫排放量符合国家和 企业的共同利益 , 是大势所趋。
行 , 甚至导致设备损坏。必须对脱硫系统进行增容改造 , 提高脱硫系统 对煤种的适 应性 , 以保证在机 组燃用高 硫煤时仍 能达到环保排放要求。对华电新乡发电有限公司火 电机组脱硫系统技术改造方案的选择、 优化以及技改 后的运行效果、 效率进行了分析。 关键词 : 脱硫系统 ; 脱硫效率 ; 增容技改 ; 优化 ; 运行效果 中图分类号 : X 701. 3 文献标志码 : B 文章编号 : 1674- 1951( 2011) 02- 0018- 02
调研 , 在 充分利旧、 节省投资、 降低运行成本 的原 则下 , 综合分析自投运以来入炉煤硫的平均质量分 数, 确定按照以下标准进行改造; 在燃煤收到基全硫 分达到 2 . 0 % 时, 整个 FGD 系统的脱硫效率能够达 到 95 % ; 在燃煤收到基全硫分达到 2 . 5 % 时, SO2 排 放质量浓度低于国家 400m g /m 的排放标准。经过 与技术改造施工单位多次沟通, 共同完成了技术改 造方案的优化工作。 针对实际运行中煤质含硫量及烟气量的变化, 确定以下改造原则 : 660MW
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2 脱硫系统改造的原因
华电新乡发电有限公司一期工程为 2
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( 1)增容改造对象为 2 台 660MW 机组烟气脱 硫装置, 其采用一炉一塔。增容改造烟气量按照原 设计值烟气量增加约 20 % 考虑。 ( 2)增容改造后设计煤种硫的质量分数确定为 2 . 0 % , 校核煤种硫的质量分数确定为 2 . 5 %。 ( 3)按照已获批准的取消烟气换热器 ( GGH ) 的 方案进行物料平衡计算。 ( 4)为保证 2 机组检修时烟囱防腐 , 在 1机组 吸收塔出口净烟道处增设 1 根临时钢烟囱, 直径为 7m, 顶部标高为 60m。 ( 5) 根据增 容改造设 计参数 进行物 料平 衡计 算, 确定吸收塔石膏浆液循环量、 氧化空气量、 供浆 量、 石膏浆液排出量、 脱水系统及工艺水量等脱硫系 统参数及容量。 ( 6)最大限度地提高增容改造工程设 计质量, 合理控制设计的安全裕度, 尽量减少设计变更。 ( 7)原有的设施尽量利用。 ( 8)对原有的 FGD 系统设备进行检查、 修复或 更换 , 并对其性能负有保证责任。
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( 1)委托某电力工程公司根据原锅炉的再热器 热段的设计参数对管排的结构进行优化设计, 管排采 用的管子规格与小联箱连接处的各部分尺寸保持不 变。从再热器热段小联箱开始, 整排更换, 共 136 排。 ( 2)再热器热段前部更换为 12Cr1 M oV 材质, 再 热器热段后部更换为钢研 102 材质。
4 再热器改造
2009年 8 月 , 黑龙江华电富拉尔基发电有限公 司利用大修机会, 对 3 锅炉实施再热器热段改造 , 即采用进 口钢 研 102 和 12C r1 M oV 钢 管大面 积换 管。在改造工作中, 对合金管全部进行涡流检验, 对 钢研 102 焊口进行 100 % 超声波探伤和整体超水压 试验, 均合格。 4 . 1 再热器热段改造施工方案 ( 1) 完成图纸设计、 管子采购、 检验、 弯制、 准备 材料及工 /器 具、 人员准备等工作。 ( 2) 提取工作票, 清理再热器结焦。 ( 3) 搭甲、 乙侧卷扬机, 钢丝绳就位。 ( 4) 拆除炉顶棚保温, 割密封板 , 清除顶棚耐火 塑料。 ( 5) 拆除斜水冷壁处保温 , 将水冷壁管割出长 5m、 宽 1 . 5m 的开口, 作为管排进出炉膛的进料口 ; 破除管排卡子 , 割除管排 , 吊落至指 定地点并堆放 整齐。 ( 6) 小联箱管子插座打坡口 , 下管焊接, 金属检 验焊口并返口。 ( 7) 整理管 排, 整排吊装 , 焊接小联箱与联箱 , 锁定弯头, 加固定卡子。 ( 上接第 19 页 ) 核查结果 , 2 台机组的综合脱硫效 率分别达到 90 . 3 % 和 85 . 0 % , 在华电国际电力股份 有限公司系统所有机组中最高 , 在中国华电集团公 司排名也较好, 受到了环保部门好评。脱硫增容改 造方案的优化、 实施是一项繁复的工程, 牵涉的专业 较多, 时间跨度较大, 本文仅对整个技术改造工程进 行论述 , 希望能为今后的新机组脱硫系统的设计选