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循环流化床干法脱硫在摩洛哥杰拉达电站的应用

北极星大气网  来源:科技资讯  作者:刘克家 陈恒伟等  2020/3/20 15:35:41  我要投稿  

北极星大气网讯:摘 要:摩洛哥杰拉达1×350MW燃煤电站,是中国企业在摩洛哥承建的首个电站EPC总承包项目,电站充分考虑了摩洛哥该地区干旱少雨,水资源缺乏的特点,采用炉后脱硫除尘一体化工艺进行烟气达标处理排放,脱硫采用循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)工艺,作为目前摩洛哥单塔装机容量最大的干法脱硫装置,为当地的环境保护起到积极作用。

1 工程概况

摩洛哥杰拉达1×350MW燃煤电站项目坐落于Oujda城以西南60km,项目一期建设规模为350MW,安装1台350MW超临界空冷发电机组,配置1台超临界直流燃煤锅炉,以及其他附属系统和设备,电站三大主机及主要的辅机设备均来自中国。项目于2014年12月31日开工,2017年12月18日提前EPC合同工期14d实现临时移交业主,顺利实现投产并进入商业运行。脱硫系统与机组同步投运,并且各项性能指标均优于合同要求,达到摩洛哥当地环保排放标准要求,得到了业主方的高度认可。

2 工程设计

2.1 煤质特性

电站使用燃料,由摩洛哥从港口运输至电厂,主要的煤质特性分析。

2.2 烟气特点

脱硫除尘一体化入口烟气参数分析烟气特点。

2.3 脱硫剂参数

脱硫剂名称:生石灰;

脱硫剂品质要求:生石灰中的氧化钙(CaO)含量>95%;

生石灰粒径:100%<1mm,80%<0.8mm;

密度:1000kg/m3。

2.4 工艺原理

脱硫除尘岛采用烟气循环流化床干法脱硫工艺(CFB-FGD),以消石灰为脱硫剂。该技术的工艺流程主要由烟气系统,脱硫塔系统,物料循环及排放系统,脱硫剂制备、储存及输送系统,工艺水系统,压缩空气系统、控制系统等组成。

锅炉燃料中的硫在燃烧过程中与氧反应生成硫氧化物(主要是SO2和SO3),随烟气从吸收塔底部进入,在通过吸收塔文丘里管时,受到气流的加速而悬浮起来,形成流化床,使得烟气与加入的熟石灰、再循环产物及水颗粒之间不断摩擦、碰撞,从而极大地强化了气固之间的传热、传质反应。为了达到最佳的反应温度,通过向反应器内喷水,使烟气冷却到75℃左右,在此温度下提高反应效率。反应如下:

(1)Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O;

(2)Ca(OH)2+2HF→CaF2+2H2O;

(3)Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O;

(4)Ca(OH)2+SO3→CaSO4+H2O;

(5)Ca(OH)2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O。

在循环流化床干法工艺的循环流化床内,Ca(OH)2粉末、烟气及喷入的水分,在流化状态下充分混合,并通过Ca(OH)2粉末的多次再循环,使得床内参加反应的Ca(OH)2量远远大于新投加的Ca(OH)2量,即实际反应的吸收剂与酸性气体的摩尔比远远大于表观摩比,从而使SO2、SO3、HCl、HF等酸性气体能被充分地吸收,实现高效脱硫,确保SOx排放浓度<850mg/Nm3。

携带大量吸收剂和反应产物的烟气从反应器顶部侧向进入布袋除尘器,进行气固分离。布袋除尘器入口烟气含尘量高达1000g/Nm3,经过布袋除尘器净化后烟气含尘量不超30mg/Nm3。布袋除尘器收集下来的灰中含有大量未反应的吸收剂,因此将大部分收集到的灰返回反应器进一步反应,一小部分灰作为脱流副产品排至终产物储仓。

3 工艺系统组成

3.1 烟气系统

脱硫除尘岛的烟道系统包括脱硫塔入口烟道、脱硫塔出口至布袋除尘器入口烟道、净烟气再循环烟道。从锅炉空气预热器出来的烟气进入脱硫塔底部文丘里管,再经过脱硫塔、脱硫除尘器后,通过引风机排往烟囱,在引风机出口的烟道上引一条净烟气再循环烟道到脱硫塔入口烟道,通过调节净烟气再循环挡板,保证脱硫塔在锅炉低负荷运行时的烟气量不低于70%设计流量,从而保证脱硫塔在低负荷运行时的最佳传热、传质状态。

3.2 脱硫塔系统

脱硫塔是整个CFB脱硫反应的核心,塔体不需要防腐内衬,由普通碳钢制成,内部采用七孔文丘里管结构,文丘里管上部扩大段有4个高压雾化水喷枪。进口烟道设有均流装置,脱硫塔出口扩大段设有温度、压力检测,用温度控制脱硫塔的加水量,用脱硫塔的进出口压力降来控制脱硫灰循环量。

3.3 物料循环及排放系统

脱硫布袋除尘器下部设一套完整的脱硫灰循环系统,用于提供脱硫塔内形成循环流化床的大部分物料。根据脱硫塔内压降信号,布袋除尘器灰斗中的脱硫灰通过返料控制阀进入脱硫灰循环系统的空气斜槽,进入空气斜槽的脱硫灰在流化风的作用下,返回到脱硫塔内参与进一步的化学反应;而一小部分脱硫灰则根据再循环灰斗的高料位信号,分别通过2条旁路排灰管排入到各自的仓泵并最终被输送到灰库贮存。

3.4 脫硫剂制备、储存及输送系统

脱硫剂制输系统包括一座CaO粉仓、两台干式消化器、一座消石灰仓,及变频螺旋给料机、稀相输送器等组成。储仓内的CaO进入干式消化系统制备为干态熟石灰粉(Ca(OH)2),进入消石灰仓储存,再通过控制流量的变频螺旋给料机,根据烟气中含硫量的大小及机组负荷的大小自动调节消石灰的给料量。

3.5 工艺水系统

脱硫除尘的工艺用水包括脱硫塔调节烟气温度用水和石灰消化用水。调温工艺水经高压泵加压后通过喷嘴形成雾状水滴,用于冷却未脱硫的原烟气。消化水经消化水泵加压后喷入初级消化器内用于生石灰消化反应。

3.6 控制系统

CFB-FGD的工艺控制过程主要有3个控制回路,3个回路相互独立,互不影响。SO2控制:根据脱硫塔入口SO2浓度、排放SO2浓度和烟气量等来控制吸收剂的加入量,以保证达到SO2的排放浓度要求;脱硫塔反应温度的控制:通过控制喷水量可以控制脱硫塔内的反应温度在最佳反应温度70℃~80℃;脱硫塔压降控制:通过控制循环物料量来控制脱硫塔整体压降在1600~2000Pa。

4 运行状况

脱硫除尘系统随着机组同步进行投运,按照脱硫工艺设计要求,运行人员积极摸索调整经验,在运行调试初期出现吸收塔内塌床、消化器温度波动大、输灰管道不畅等问题,项目部成立QC课题小组,分析讨论逐步的把问题解决。

目前在吸收塔床层压降大约1.6kPa,喷水后出口温度约70℃~75℃的情况下,脱硫除尘岛系统主要设备均运行正常,达到摩洛哥国家要求烟气排放标准。SO2排放平均控制在317mg/Nm3,粉尘排放平均在21mg/Nm3。每年可减少SO2排放9173t,粉尘排放126116t。

5 结语

摩洛哥杰拉达1X350MW电站烟气循环流化床干法脱硫系统,通过运行证明,能够有效控制减少SO2、粉尘等污染物排放,极大地减轻了对当地环境污染,改善空气质量,遏制生态恶化趋势,对摩洛哥当地环保起到积极作用。同时为“一带一路”沿线国家,提供了成熟的烟气治理案例,促进经济、社会与环境协调发展,有着十分广泛的应用前景。

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