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1、2FGD取消旁路后的系统改造及运行方案,中国华电集团公司江苏望亭发电分公司 杭州贝思特节能环保科技有限公司 2011年11月,一、概述,望亭发电厂始建于1956年，现装机容量如下： 2*300MW燃煤机组（#11、#14机组) 2*300MW燃油机组(#12、#13机组) 2*390MW燃气-蒸汽联合循环发电机组。 2*660MW超超临界燃煤机组(#3、#4机组）,机组脱硫状况,目前望亭发电厂所有燃煤机组均已实现烟气脱硫， 11、14号（2*300MW) 分别于2006年和2008年完成脱硫技改， 3、4号(2*600MW) 脱硫系统于2009年随机组“三同时”完成建设。 本厂脱硫系统均采用石
2、灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺 一炉一塔，设100%烟气旁路，设动叶可调轴流式增压风机以及GGH,工艺系统描述,石灰石贮存及石灰石浆液制备系统 烟气系统 二氧化硫吸收系统 石膏脱水系统 石膏贮存系统 工艺水系统 压缩空气系统 浆液排空系统 废水处理系统 其它辅助系统,环保及政策因素,根据国家环境保护部环办201091号文要求，各级环保部门和各电力集团公司要积极鼓励火电企业逐步拆除已建脱硫设施的旁路烟道，烟气排放连续监测系统采样点逐步统一安装在烟囱符合监测要求的高度位置。对暂时保留旁路烟道的，所有旁路挡板必须实行铅封。要求所有新建燃煤机组不得设置脱硫旁路烟道，烟气排放连续监测系统采样点一律安装在烟囱
3、符合监测要求的高度位置。,江苏省人民政府文件“苏政发【2011】119号，省政府关于进一步加强污染减排工作的意见”文件要求“装机30万千瓦以上火电企业年内拆除现有脱硫设施烟气旁路挡板总数的一半，2013年脱硫旁路全部拆除，综合脱硫效率达到90%以上。”,环保及政策因素,江苏省把脱硫机组的投运率作为兑现脱硫电价的考核依据。江苏省两部门规定，全省37家大型燃煤电厂的126台脱硫机组纳入兑现脱硫电价的范围，每台脱硫机组每月平均投运率必须达到100，否则将从脱硫电价中进行扣减。如果脱硫机组投运率在90以上，将扣减脱硫机组停运时间所发电量的脱硫电价；如果脱硫机组投运率在8090以上，将扣减脱硫机组停运时
4、间所发电量的脱硫电价并处1倍罚款；如果脱硫机组投运率低于80，将扣减脱硫机组停运时间所发电量的脱硫电价并处5倍的罚款。,本可行研究方案目的,在严格的环保政策要求下，拆除旁路后必须保证脱硫机组的发电安全和环保安全，本方案正是针对此项要求对拆除旁路后脱硫系统所要做的改造和运行方式的调整进行研究，以便将取消旁路对脱硫系统及发电机组产生的影响减少到最小，取得较好的经济和环保效益。,国外取消旁路情况,近年来，发达国家特别是德国、日本、美国等实施了严格的环保法规，虽然对FGD装置取消旁路烟道无强制规定，但新建FGD装置以采用直通式无旁路系统为主。以德国为例，SO2 排放浓度要求低于200 mg/m3 (标
5、准状态)，机组不带FGD运行的时间低于120 h/年，因此设置旁路烟道已失去意义。特别是近年来烟塔合一技术的推广、旁路和GGH的取消、脱硫系统简化，大大提高了FGD装置的可靠性，为取消旁路烟道提供了条件。,国内取消旁路情况,国内建设的脱硫装置基本上全部设有旁路烟道，目前，国内已投运的脱硫装置中，福建后石电厂6600 MW 机组采用海水脱硫技术和河北三河电厂2300 MW 机组采取烟塔合一技术的脱硫装置已取消了旁路烟道。 新建机组也逐渐趋向于取消旁路，如中电投大连甘井子电厂2300 MW、大唐锦州热电厂2330 MW、大唐哈尔滨第一热电厂2300 MW、华能营口热电厂2300 MW 、国电天津东
6、北郊电厂2330 MW 机组等。,但建设初期设有旁路烟道经改造拆除的案例目前还较少，离国家规定拆除旁路的时间却越来越近，故本项目有着广泛而迫切的研究推广价值。,二、取消旁路后系统的变化及影响,旁路挡板拆除方案（拆除前烟道布置）,图1 旁路挡板拆除前烟道布置情况（以14#为例）,图2旁路挡板拆除后烟道布置情况（以14#为例）,旁路挡板拆除方案（拆除后烟道布置）,图3 旁路烟道拆除后堵板外形尺寸,主要系统结构变化,取消旁路挡板门和与之相关的烟道及支架。 对烟道进行改造，将原来的三通方式改为流线型，转角改圆弧形，并对改造烟道进行加固，减少因为取消旁路带来的烟气死角。 取消烟气出口挡板（拆除或固定在开
7、启状态）。 取消挡板密封风系统及相关电气、控制部分。 增设事故喷淋系统和相关电气、控制及附属系统。 增加事故保安电源。 增加部分测点（如烟温测点）、电缆、卡件，对控制及保护逻辑进行改造。,启动及运行过程中可能会出现的问题,1、向原烟气侧返湿气的问题 在冷态调试过程中增压风机未启动，循环泵运行的情况下，喷淋浆液从上而下形成活塞效应，将吸收塔内气体挤压到烟道内，并进入增压风机造成增压风机内部产生冷凝水而造成腐蚀。这就要求冷态调试的时候，每台循环泵进行单独调试，并且关闭FGD进口挡板门与增压风机调节风门，打开FGD净烟气挡板门，将产生活塞效应的湿气排至净烟道内，减少对原烟道的腐蚀。,2、浆液污染问题
8、,锅炉启动及运行过程中需要投油助燃，其未燃尽的成分会随锅炉烟气进入FGD的吸收塔，在与浆液接触洗涤过程中，使得吸收塔浆液中的有机物含量增加浆液中油污的增加，易形成泡沫，塔内真实的液位远高于显示液位，从而导致吸收塔间歇性溢流。 溢流浆液进入烟道中，对烟道的腐蚀； 溢流浆液进入GGH中，造成GGH堵塞，系统压差上升； 氧化效果不能保证，脱硫效率下降; 浆液气泡严重时，容易造成泵的汽蚀; 油污在吸收塔内与浆液的接触中,阻止了石灰石的溶解，从而造成pH值与脱硫效率的降低,可靠性与安全性的影响,FGD本身的故障及其影响 1 、循环泵故障停运将导致进入吸收塔的烟气温度超过防腐材料所能承受的最高温度，使机组
9、被迫停运； 2、吸收剂制备系统故障导致吸收塔内浆液的PH值过低，从而使吸收塔处于强酸腐蚀环境； 3、石膏脱水系统事故不但影响石膏的正常生产，而且会使吸收塔内的浆液不能及时排除，从而导致浆液浓度上升，逐渐沉淀而形成石膏垢； 4、氧化风机事故导致塔内的不能被充分氧化，降低SO2的吸收效率，同时吸收剂的溶解也越来越困难； 5、GGH的堵塞，造成压差变大，系统阻力增大，烟气流通面积减小，使机组被迫停运。,电除尘故障及其影响 1、启动初期启动初期投油助燃及粉尘的影响 2、运行中故障的影响高温烟气的影响 3、电除尘本身故障的影响除尘效率低的影响 锅炉故障及其影响 1、锅炉空气预热器或者省煤器故障 2、全厂
10、紧急停电且厂用电全停,合理加装事故喷淋系统,事故喷淋系统系统的基本要求： 合理设计事故喷淋系统设备，防止脱硫吸收塔内部超温，防止造成防腐层、除雾器损坏，防止脱硫系统各种材料超温造成损坏，对脱硫主设备起到可靠的保护作用 事故喷淋具有可靠的自动功能，及时的响应性能； 事故喷淋应具有发生事故后不低于10分钟的保护功能； 事故喷淋最好设置高位水箱，在烟气流通断面均匀分布喷嘴，喷淋覆盖率大于150%；喷嘴管路设计吹扫功能。 事故喷淋水箱设计液位测量装置和防止上冻装置； 事故喷淋进出管道、阀门及系统设计加热功能，防冻措施；,事故喷淋系统描述,图4高位设置事故喷淋系统流程图,图5低位设置事故喷淋系统流程图,
11、合理加装事故喷淋系统,为了尽量缓解因锅炉故障对FGD系统产生的灾难性影响，确保进入FGD系统的烟气温度满足塔内防腐材料及喷淋层等设计要求，必须对每套FGD系统单独设置事故喷淋系统。 吸收塔入口水平烟道内增加事故喷淋装置，并增加预处理系统； 吸收塔入口烟道内增加事故喷淋装置，喷淋浆液直接进入吸收塔内。,事故喷淋装置并作为预处理系统,本方案为了解决主机锅炉投油启动阶段烟气中烟尘及油污对FGD的影响，拟在增压风机之后烟道设置有效的喷淋清洗装置及其附属设施。事故喷淋预处理装置由喷淋母管间隔分出喷淋子管，喷淋子管间隔连接喷嘴，喷淋母管设在原烟气水平烟道上方，喷淋子管与烟气流向垂直，自烟道上方插入烟道内，
12、喷嘴均匀连接在喷淋子管两侧。预洗涤系统主要目的是处理锅炉点火时产生的油污以及未完全燃烧时产生的颗粒，防止浆液污染，保证脱硫效率，提高石膏的品质。,系统调试过程,单系统调试：设备单体调试，在喷淋罐存储工艺水至设计液位后进行喷淋试验，检查喷淋雾化效果，并进行喷淋与机组之间的联锁保护试验，并对仪表进行校对。 系统调试：在机组启动过程会有许多未燃尽的油滴、煤粉进入到脱硫装置。在烟道内设置事故喷淋预处理装置后，机组启动及调试过程中未燃尽的油污及煤粉颗粒被预洗涤系统收集，收集后的烟气中油污及粉尘含量大大降低，这期间内，应提前将低浓度的石灰石浆液打入吸收塔，因此仅开启最下面一层循环泵来保护吸收塔及其塔内部件
13、。根据浆液的pH值、液位以及浆液的浓度调整石灰石浆液的补充量。待投油燃烧结束，电除尘器完全投入运行后，根据事故喷淋预处理系统进口温度及时调整喷淋水量，逐步关闭喷淋系统开启循环泵等使得脱硫系统进入正常运行状态。,运行方式说明,主机调试前 主机调试前，对应的预洗涤系统应该调试完毕，并具备正常使用能力； 主机调试前，FGD系统必须整体调试完毕，并具备正常使用能力；,吸收塔投运条件 锅炉未运行 预洗涤系统投运 供电及DCS控制系统投运 工艺水系统投运 除雾器冲洗水泵投运 浆液制备、供给系统投运 脱水系统待机状态 脱硫废水系统待机状态 吸收塔浆池注液至高位 所有地坑需注满清水 烟气系统投运条件（即锅炉点
14、火启动条件） 预洗涤系统投运 FGD系统整体投运（至少一层喷淋层投运）,方案特点,本方案需要设置预洗涤设施也是作为事故喷淋系统，同时解决了锅炉启动投油时粉尘及油污对FGD系统的影响，使吸收塔系统可靠性更高。,吸收塔入口增加事故喷淋，喷淋浆液进入吸收塔,机组冷态启动 在机组冷态启动前，先向吸收塔内注入一定浓度的石灰石浆液,同时搅拌器、氧化风机和第一层循环泵都应处在运行状态。 在锅炉启动初期会有许多未燃尽的油滴、煤粉进入到脱硫装置。为了维持吸收塔内的pH值为弱酸性，可采用在循环液中投加苛性钠（NaOH）的方法调节喷淋液的pH值。等锅炉燃烧正常后，必须对浆液进行置换，逐步消化系统中留存的粉尘和油份。
15、 除尘器投运正常之后，启动石膏排出泵，将塔内的污染物排至事故浆液箱存贮，待慢慢消化。,机组热态启动机组热态启动时，吸收塔内应是浓度为20%左右的石灰石和石膏浆液。锅炉热态启动过程耗时较短，除尘器无法投运的时间仅维持半小时左右。这段时间内进入塔内的粉尘量很少。这些粉尘不会对石膏浆液质量产生严重影响。脱硫系统的运行，包括石膏脱水系统应该可以正常运行。但是，由于粉尘中含有大量的氯化物和氟化物，这会引起浆液中Cl-、F-浓度升高，影响SO2吸收及石灰石的溶解。尤其是浆液中F-若过高，容易与烟尘中逐渐溶出的Al3+ 生成AlFx络合物，形成包膜覆盖在石灰石颗粒表面，出现“脱硫盲区”现象。这就要求运行人员
16、应及时的对吸收塔内浆液取样化验，及时反应出浆液中F-浓度的增加趋势，一旦超过150ppm，则需要向塔内投加氢氧化钠，以除去F-，保证脱硫系统的正常运行。,运行方式特别说明,主机锅炉启动前 FGD循环泵正常投运 FGD的供电及DCS控制系统投运 FGD工艺水系统投运 FGD除雾器冲洗水泵投运 FGD浆液制备、供给系统投运 FGD事故浆液系统待机状态 FGD事故喷淋系统待机状态 FGD脱水系统待机状态 脱硫废水系统待机状态 吸收塔浆池注液至正常液位 所有地坑需注满清水 吸收塔正常运行,方案特点,该方案中，锅炉启动投油时烟气含有的粉尘或油污部分被除尘器收集，其余经引风机直接进入吸收塔。因此需要控制锅炉点火过程中的烟气油污含量，必要时加强油污含量检测，吸收塔中的浆液需要逐步置换，对系统的改造性较小，建议燃烧器更换成微油枪或者等离子点火、燃气点火等方式，以降低锅炉在点火过程中产生的油污对FGD系统的影响。,两种技术经济性对比,两方案的对比结论,1、两方案均能够确保取消旁路系统以后FGD系统的正常运行。 2、方案一对烟气中含油污及粉尘适应性较好，但需要增加预洗涤装置，且需另外铺设废液排放管道，增加投资及运行费用。 3、方案二对烟气中的油污含量要求较高，但是如果能对燃烧器进行改造，改成等离子或燃气点火，可在很短时间内投入除尘器，系统的安全性更高，因此对点火装置及除尘器的可靠性要求较高。,
