喷射鼓泡塔烟气脱硫在600mw机组上的运行特性
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[ 关键词 ] 烟气脱硫 ;600 MW 机组 ;喷射式鼓泡塔
[ 中图分类号 ] X701. 3 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号 ]1002 3364 (2006) 03 0033 03
2004 年 11 月 ,国华台山电厂 1 号 600 MW 机组 的喷射式鼓泡塔烟气脱硫 ( F GD) 系统通过 168 h 试运 行 ,正式投入运营 。该 F GD 系统由北京博奇电力科技 有限公司总承包 ,采用了 C T 121 技术 ,该技术核心 为喷射式鼓泡吸收塔 (JBR) ,国内对此只做过一些基 础性及小型的应用研究[1～4] 。台山电厂的 F GD 系统 是我国首台 600 MW 燃煤机组湿法烟气脱硫工程 ,也 是喷射鼓泡吸收塔烟气脱硫技术在国内大型机组上的 首次应用 。
图 2 p H 值与脱硫率
2. 2 SO2 浓度与脱硫率 SO2 的吸收速率随 SO2 浓度的增加而递减 ,因此
当进气 SO2 量增多 ,应相应增加石灰石浓度 。图 3 较 好地反映了这一变化趋势 ,进气 SO2 有个高峰值 ,这 是由于锅炉燃用非设计煤种 ,含硫量比设计煤种高出 许多 。此时脱硫率仍能保持在 95 %左右 。
技术交流
喷射鼓泡塔烟气脱硫
在
600
MW
机组上的运行特性
林 彬1 ,宋建珂1 ,郭 斌2 ,曾庭华2 ,廖永进2 ,王 力2
(1. 广州粤能电力科技开发有限公司 ,广东 广州 510600 ; 2. 广东省电力试验研究所 ,广东 广州 510600)
[摘 要 ] 介绍了国内首台应用在 600 MW 机组的喷射鼓泡塔烟气脱硫 ( F GD) 技术 ,并对该技术的工艺 和运行参数进行了分析 。试运行结果表明 ,该工艺具有 SO2 脱除率高 ,石灰石利用率高 ,不易结垢 ,装置简 单 、可靠性高等特点 。
图 1 喷射鼓泡塔内部结构
2 喷射鼓泡吸收塔的主要运行参数
在试运行期间 ,鼓泡吸收塔系统工作正常 ,其主要 运行参数有 p H 值 、喷射管浸没深度 、吸收塔液位 、出 入口压差 、氧化风量 、石膏浆液浓度等 。
2. 1 p H 值与脱硫率 吸收塔内浆液的 p H 值是湿法脱硫的重要运行参
数 。调节浆液的 p H 值可改变系统的脱硫率 。p H 值 越高 ,SO2 脱除率越高 ,但 p H 值越高 ,钙的有效利用 率会下降 ,而且易形成软垢 。较低的 p H 值虽然有利 于 Ca (O H) 2 的溶解 ,但脱硫率较低 。
收稿日期 : 2005 04 13 作者简介 : 林彬 (1977 ) ,工学硕士 ,主要从事电厂烟气脱硫系统的调试工作 。
热力发电 ·2006 (03) νξ
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
p H 值与脱硫率的关系如图 2 所示 。从图 2 可看 出 ,p H 值为4. 5左右时 ,脱硫率已可达到 95 %。这说 明鼓泡塔脱硫对石灰石浆液的有效利用率很高 ,在较 低的 p H 值下 ,能达到很高的脱硫率 。
νψ 热力发电 ·2006 (03)
图 3 进 、出口 SO2 浓度与脱硫率
ing made , t he result s having difference , but having similarit y. The result s of simulation show t hat t he outp ut power and energy conversion efficiency of t he said chimney increase along wit h increasing t he area of heat collecting shed and t he height of t he chimney. Key words :solar power chimney ; heat collecting shed ; flow field ; temperat ure field ; calculated fluid dynamics ( CFD) STUDY ON WORN OUT RESUL TING FROM IMPACT OF FLY ASH PARTICL ES ONTO SMOOTH TUBE BUNDL ES WITH IN
2. 3 喷射管浸没深度 、吸收塔压差与脱硫率 吸收塔正常运行的液位为 4 m 。调节液位可改变
喷射管浸入液中的深度 L 。SO2 脱除率随 L 的增加而 增加 。提高 L 会使喷射鼓泡层高度增大 ,气体与液体 的接触时间增加 ,使得气液传质速率增加 ,从而有利于 气态 SO2 的吸收 。L 与吸收塔压差Δp 成正比 , 提高 L 使Δp 增大 ,增压风机的能耗增加 。当Δp 超过一定 值时 ,增压风机将无法正常运行 。图 4 很好地反映出 L 与Δp 的关系 , 运行中 L 控制在 (100～200) mm ,吸
反应区存在大量的气泡 , 石 灰石 浆液 直接加 入 JBR 反应区 。JBR 在设计上考虑了生成合格石膏的反 应停留时间 ( (10～20) h) ,这可使最初发生于鼓泡区的 化学反应在反应区全部完成 。
酸性物质的中和 、亚硫酸盐的沉淀 、亚硫酸盐氧化 生成石膏以及石膏的结晶等几个过程同时在 JBR 中 进行 ,总体反应的化学方程式为 :
为 20 %左右 。其流量因保持塔内 p H 值而变化 ,一般 为 20 m3 / h 左右 (图 6) 。
图 4 喷射管浸没深度 、吸收塔压差及脱硫率
2. 4 氧化风机的流量 吸收塔内反应所需的氧由氧化风机提供 。试运行
期间 ,氧化风机运行正常稳定 ,风量约为13 000 m3 / h (标准状态) 。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1 ] 仲兆平 ,等. 鼓泡式烟气脱琉原理性试验台气体流动冷模 试验[J ] . 热能动力工程 ,2003 ,18 (6) .
[ 2 ] 王娟 ,等. 喷射鼓泡反应器湿法烟气脱硫的研究 [J ] . 重庆 环境科学 ,2000 ,22 (3) .
[ 3 ] 钟秦 ,等. 喷射鼓泡烟气脱硫 ( Ⅰ) ———化学吸收工艺的研 究[J ] . 南京理工大学学报 ,1997 ,21 (5) :419 422.
SO2 + CaCO3 + 1/ 2O2 + 2 H2 O →Ca SO4 ·2 H2 O +
CO2 发生上述一系列反应后 ,烟气通过上升管流入出
口烟室 ,然后流出吸收塔 。 JBR 的运行 p H 值设计为 4～6 ,这种相对较低的
p H 值使石灰石溶解更加快速和完全。低 p H 环境下的 快速氧化和完善的氧化系统是 JBR 成功运行的关键 。
………………………………………………………………………………… ZHOU Xin ping , YANG Jia kuan , XIAO Bo ( 23) Abstract :The first small scale solar power chimney for power generation in our count ry has been const ructed , a numerical simulation of flow field in2 side t he said chimney being carried out , and co mparison bet ween calculated value of t he temperat ure field simulation and measured value in t he test be2
it velocit y to be varying along wit h t he variation of t he mixing t ube’s lengt h L , p roviding t heroritical basis for design , debugging and application of t he said sampling gun in t he field. Key words :fly ash ; isovelocit y sampling ; self suction t ype fly ash sampling gun ; induced injector ; flow rate ratio ; numerical simulation CFD SIMULATION STUDY ON FLOW FIELD INSIDE THE SOLAR POWER CHIMNEY ……………………………………………
[ 4 ] 钟秦 ,等. 喷射鼓泡烟气脱硫 ( Ⅱ) ———在工业锅炉上的应 用[J ] . 南京理工大学学报 ,1997 ,21 (5) :423 427.
图 5 石膏浆液浓度及脱硫率
热力发电 ·2006 (03) νζ
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
收塔压差相应保持在3 000 Pa 左右 。
技术交流
2. 6 石灰石浆液流量 输入吸收塔的石灰石浆液由制浆系统提供 ,浓度
1 喷射鼓泡吸收塔工艺概况
喷射鼓泡吸收塔 (JBR) 的内部结构如图 1 所示 。 烟气进入由上隔板和下隔板形成的封闭的 JBR 入口 烟室 ,装在入口烟室下隔板的喷射管将烟气导入 JBR 鼓泡区的石灰石浆液面以下的区域 。烟气通过浸没在 浆液约 125 mm 下的许多喷射管分布到浆液中 ,在浆 液中产 生一 个气泡 层 , 可促 进烟 气中 SO2 的 吸 收 。 JBR 容器中的浆液分为鼓泡区和反应区两部分 。
鼓泡区是一个由大量不断形成和破碎的气泡组成 的连续的气泡层 。鼓泡区气泡不断大量而迅速地生成
和破裂使气 液接触进一步加强 ,不断产生新的接触 面 ,同时将反应物由鼓泡区传递至反应区 ,并使新鲜的 吸收剂与烟气接触 。脱硫率取决于喷射管的浸没深度 和浆 液的 p H 值 。在正 常的 p H 值 下 , 浸 没 深 度 为 (100～200) mm 左右时 ,脱硫率大于 95 %。通过调节 石膏排除泵的流量 、从石膏脱水装置返回到 JBR 中的 水量及 JBR 冷却补水量 ,可以对浸没深度进行调节 。
技术交流
浆液中鼓入空气并驱除溶解的 CO2 ,进一步促进了石灰 石的溶解。因而 ,JBR 的浆液成分主要是石膏颗粒 。通 过抽出一定数量的 JBR 浆液至脱水 (或处置) 系统 ,使 JBR 内浆液中固体物浓度保持在 10 %～25 %。
实际运行中 ,吸收塔内浆液由 4 个搅拌器适当地 搅拌 ,使石膏晶体悬浮 。由氧化风机吹出的氧化空气 进入吸收塔的反应区 ,使被吸收的 SO2 氧化 。将石灰 石浆液送入吸收塔 ,脱除 SO2 以及形成石膏 。加入适 量的石灰石浆液 ,以保持吸收液的 p H 值在 4 到 6 之 间 ,同时石膏浆液排出泵排出部分含有 10 %～20 %固 体的石膏浆液至石膏脱水系统 。吸收塔石膏浆液中的 Cl - 浓度低于 20 g/ L 。
2. 5 石膏浆液浓度 石膏颗粒是吸收塔内浆液主要成分 。从图 5 可看
出 ,石膏浆液浓度保持在 10 %～20 %之间 。石膏浆液 浓度可通过石膏脱水区的旋流分离器循环回流来提 高。
图 6 石灰石浆液流量及脱硫率
3 结 语
喷射鼓泡塔工艺具有 SO2 脱除率高 ,不易结垢 , 装置简单 、可靠性高 ,石灰石利用率高以及可生成大颗 粒 、高质量的石膏晶体等特点 。喷射鼓泡塔烟气脱硫 技术首次在我国大型燃煤机组上应用 ,该技术与常见 的喷淋塔工艺相比 ,其优缺点有待于进一步研究 。
[ 中图分类号 ] X701. 3 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号 ]1002 3364 (2006) 03 0033 03
2004 年 11 月 ,国华台山电厂 1 号 600 MW 机组 的喷射式鼓泡塔烟气脱硫 ( F GD) 系统通过 168 h 试运 行 ,正式投入运营 。该 F GD 系统由北京博奇电力科技 有限公司总承包 ,采用了 C T 121 技术 ,该技术核心 为喷射式鼓泡吸收塔 (JBR) ,国内对此只做过一些基 础性及小型的应用研究[1～4] 。台山电厂的 F GD 系统 是我国首台 600 MW 燃煤机组湿法烟气脱硫工程 ,也 是喷射鼓泡吸收塔烟气脱硫技术在国内大型机组上的 首次应用 。
图 2 p H 值与脱硫率
2. 2 SO2 浓度与脱硫率 SO2 的吸收速率随 SO2 浓度的增加而递减 ,因此
当进气 SO2 量增多 ,应相应增加石灰石浓度 。图 3 较 好地反映了这一变化趋势 ,进气 SO2 有个高峰值 ,这 是由于锅炉燃用非设计煤种 ,含硫量比设计煤种高出 许多 。此时脱硫率仍能保持在 95 %左右 。
技术交流
喷射鼓泡塔烟气脱硫
在
600
MW
机组上的运行特性
林 彬1 ,宋建珂1 ,郭 斌2 ,曾庭华2 ,廖永进2 ,王 力2
(1. 广州粤能电力科技开发有限公司 ,广东 广州 510600 ; 2. 广东省电力试验研究所 ,广东 广州 510600)
[摘 要 ] 介绍了国内首台应用在 600 MW 机组的喷射鼓泡塔烟气脱硫 ( F GD) 技术 ,并对该技术的工艺 和运行参数进行了分析 。试运行结果表明 ,该工艺具有 SO2 脱除率高 ,石灰石利用率高 ,不易结垢 ,装置简 单 、可靠性高等特点 。
图 1 喷射鼓泡塔内部结构
2 喷射鼓泡吸收塔的主要运行参数
在试运行期间 ,鼓泡吸收塔系统工作正常 ,其主要 运行参数有 p H 值 、喷射管浸没深度 、吸收塔液位 、出 入口压差 、氧化风量 、石膏浆液浓度等 。
2. 1 p H 值与脱硫率 吸收塔内浆液的 p H 值是湿法脱硫的重要运行参
数 。调节浆液的 p H 值可改变系统的脱硫率 。p H 值 越高 ,SO2 脱除率越高 ,但 p H 值越高 ,钙的有效利用 率会下降 ,而且易形成软垢 。较低的 p H 值虽然有利 于 Ca (O H) 2 的溶解 ,但脱硫率较低 。
收稿日期 : 2005 04 13 作者简介 : 林彬 (1977 ) ,工学硕士 ,主要从事电厂烟气脱硫系统的调试工作 。
热力发电 ·2006 (03) νξ
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
p H 值与脱硫率的关系如图 2 所示 。从图 2 可看 出 ,p H 值为4. 5左右时 ,脱硫率已可达到 95 %。这说 明鼓泡塔脱硫对石灰石浆液的有效利用率很高 ,在较 低的 p H 值下 ,能达到很高的脱硫率 。
νψ 热力发电 ·2006 (03)
图 3 进 、出口 SO2 浓度与脱硫率
ing made , t he result s having difference , but having similarit y. The result s of simulation show t hat t he outp ut power and energy conversion efficiency of t he said chimney increase along wit h increasing t he area of heat collecting shed and t he height of t he chimney. Key words :solar power chimney ; heat collecting shed ; flow field ; temperat ure field ; calculated fluid dynamics ( CFD) STUDY ON WORN OUT RESUL TING FROM IMPACT OF FLY ASH PARTICL ES ONTO SMOOTH TUBE BUNDL ES WITH IN
2. 3 喷射管浸没深度 、吸收塔压差与脱硫率 吸收塔正常运行的液位为 4 m 。调节液位可改变
喷射管浸入液中的深度 L 。SO2 脱除率随 L 的增加而 增加 。提高 L 会使喷射鼓泡层高度增大 ,气体与液体 的接触时间增加 ,使得气液传质速率增加 ,从而有利于 气态 SO2 的吸收 。L 与吸收塔压差Δp 成正比 , 提高 L 使Δp 增大 ,增压风机的能耗增加 。当Δp 超过一定 值时 ,增压风机将无法正常运行 。图 4 很好地反映出 L 与Δp 的关系 , 运行中 L 控制在 (100～200) mm ,吸
反应区存在大量的气泡 , 石 灰石 浆液 直接加 入 JBR 反应区 。JBR 在设计上考虑了生成合格石膏的反 应停留时间 ( (10～20) h) ,这可使最初发生于鼓泡区的 化学反应在反应区全部完成 。
酸性物质的中和 、亚硫酸盐的沉淀 、亚硫酸盐氧化 生成石膏以及石膏的结晶等几个过程同时在 JBR 中 进行 ,总体反应的化学方程式为 :
为 20 %左右 。其流量因保持塔内 p H 值而变化 ,一般 为 20 m3 / h 左右 (图 6) 。
图 4 喷射管浸没深度 、吸收塔压差及脱硫率
2. 4 氧化风机的流量 吸收塔内反应所需的氧由氧化风机提供 。试运行
期间 ,氧化风机运行正常稳定 ,风量约为13 000 m3 / h (标准状态) 。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1 ] 仲兆平 ,等. 鼓泡式烟气脱琉原理性试验台气体流动冷模 试验[J ] . 热能动力工程 ,2003 ,18 (6) .
[ 2 ] 王娟 ,等. 喷射鼓泡反应器湿法烟气脱硫的研究 [J ] . 重庆 环境科学 ,2000 ,22 (3) .
[ 3 ] 钟秦 ,等. 喷射鼓泡烟气脱硫 ( Ⅰ) ———化学吸收工艺的研 究[J ] . 南京理工大学学报 ,1997 ,21 (5) :419 422.
SO2 + CaCO3 + 1/ 2O2 + 2 H2 O →Ca SO4 ·2 H2 O +
CO2 发生上述一系列反应后 ,烟气通过上升管流入出
口烟室 ,然后流出吸收塔 。 JBR 的运行 p H 值设计为 4～6 ,这种相对较低的
p H 值使石灰石溶解更加快速和完全。低 p H 环境下的 快速氧化和完善的氧化系统是 JBR 成功运行的关键 。
………………………………………………………………………………… ZHOU Xin ping , YANG Jia kuan , XIAO Bo ( 23) Abstract :The first small scale solar power chimney for power generation in our count ry has been const ructed , a numerical simulation of flow field in2 side t he said chimney being carried out , and co mparison bet ween calculated value of t he temperat ure field simulation and measured value in t he test be2
it velocit y to be varying along wit h t he variation of t he mixing t ube’s lengt h L , p roviding t heroritical basis for design , debugging and application of t he said sampling gun in t he field. Key words :fly ash ; isovelocit y sampling ; self suction t ype fly ash sampling gun ; induced injector ; flow rate ratio ; numerical simulation CFD SIMULATION STUDY ON FLOW FIELD INSIDE THE SOLAR POWER CHIMNEY ……………………………………………
[ 4 ] 钟秦 ,等. 喷射鼓泡烟气脱硫 ( Ⅱ) ———在工业锅炉上的应 用[J ] . 南京理工大学学报 ,1997 ,21 (5) :423 427.
图 5 石膏浆液浓度及脱硫率
热力发电 ·2006 (03) νζ
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
收塔压差相应保持在3 000 Pa 左右 。
技术交流
2. 6 石灰石浆液流量 输入吸收塔的石灰石浆液由制浆系统提供 ,浓度
1 喷射鼓泡吸收塔工艺概况
喷射鼓泡吸收塔 (JBR) 的内部结构如图 1 所示 。 烟气进入由上隔板和下隔板形成的封闭的 JBR 入口 烟室 ,装在入口烟室下隔板的喷射管将烟气导入 JBR 鼓泡区的石灰石浆液面以下的区域 。烟气通过浸没在 浆液约 125 mm 下的许多喷射管分布到浆液中 ,在浆 液中产 生一 个气泡 层 , 可促 进烟 气中 SO2 的 吸 收 。 JBR 容器中的浆液分为鼓泡区和反应区两部分 。
鼓泡区是一个由大量不断形成和破碎的气泡组成 的连续的气泡层 。鼓泡区气泡不断大量而迅速地生成
和破裂使气 液接触进一步加强 ,不断产生新的接触 面 ,同时将反应物由鼓泡区传递至反应区 ,并使新鲜的 吸收剂与烟气接触 。脱硫率取决于喷射管的浸没深度 和浆 液的 p H 值 。在正 常的 p H 值 下 , 浸 没 深 度 为 (100～200) mm 左右时 ,脱硫率大于 95 %。通过调节 石膏排除泵的流量 、从石膏脱水装置返回到 JBR 中的 水量及 JBR 冷却补水量 ,可以对浸没深度进行调节 。
技术交流
浆液中鼓入空气并驱除溶解的 CO2 ,进一步促进了石灰 石的溶解。因而 ,JBR 的浆液成分主要是石膏颗粒 。通 过抽出一定数量的 JBR 浆液至脱水 (或处置) 系统 ,使 JBR 内浆液中固体物浓度保持在 10 %～25 %。
实际运行中 ,吸收塔内浆液由 4 个搅拌器适当地 搅拌 ,使石膏晶体悬浮 。由氧化风机吹出的氧化空气 进入吸收塔的反应区 ,使被吸收的 SO2 氧化 。将石灰 石浆液送入吸收塔 ,脱除 SO2 以及形成石膏 。加入适 量的石灰石浆液 ,以保持吸收液的 p H 值在 4 到 6 之 间 ,同时石膏浆液排出泵排出部分含有 10 %～20 %固 体的石膏浆液至石膏脱水系统 。吸收塔石膏浆液中的 Cl - 浓度低于 20 g/ L 。
2. 5 石膏浆液浓度 石膏颗粒是吸收塔内浆液主要成分 。从图 5 可看
出 ,石膏浆液浓度保持在 10 %～20 %之间 。石膏浆液 浓度可通过石膏脱水区的旋流分离器循环回流来提 高。
图 6 石灰石浆液流量及脱硫率
3 结 语
喷射鼓泡塔工艺具有 SO2 脱除率高 ,不易结垢 , 装置简单 、可靠性高 ,石灰石利用率高以及可生成大颗 粒 、高质量的石膏晶体等特点 。喷射鼓泡塔烟气脱硫 技术首次在我国大型燃煤机组上应用 ,该技术与常见 的喷淋塔工艺相比 ,其优缺点有待于进一步研究 。