專業丨超低排放燃煤電廠WFGD系統優化運行探討
隨煙氣蒸發所帶走的吸收塔內水分,約占WFGD系統耗水量90%,減少煙氣攜帶水分是控制WFGD水耗的關鍵。常規做法有調節爐膛燃燒和配風,或安裝低溫省煤器等,來降低過量空氣系數或吸收塔入口煙溫,從而減少水分蒸發。超低排放下,不少電廠使用MGGH或低低溫除塵技術,以降低WFGD系統入口煙溫,減少水分蒸發。還有一些單位積極研發零補水技術或相變凝聚器技術,降低WFGD系統出口煙溫,使煙氣中水分過飽和后凝結收集利用,以實現WFGD的節水。此外,其他一些常規方法也有利于超低排放WFGD系統的節水。如合理回收利用石膏濾液水和石膏旋流器分離出的溢流水,減少工藝水補充,最大程度實現水的循環利用;加強閥門狀況監控,減少泄露;確保石膏旋流器和真空皮帶機的脫水性能,降低石膏含水率等。
除了上述方法能幫助超低排放WFGD系統實現節能降耗外,使用脫硫添加劑,也是文獻報道的節能降耗的有效方法。添加劑能夠促進SO2吸收和石灰石溶解,提高石灰石漿液反應活性,為漿液循環泵優化組合提供條件,對石灰石和水耗量的降低均起到一定作用。但實施超低排放之前,WFGD系統對添加劑的使用并不多,而超低排放背景下,面對低排放限值和高脫硫效率,需適當加強其使用。
2.2 脫硫效率及SO2排放濃度優化
運行中WFGD系統脫硫效率的優化,首先需調整石灰石漿液投入量,控制好吸收塔漿液pH值和鈣硫比,其次,考慮漿液循環泵的運行數量,控制好液氣比。另外,優先使用揚程高的漿液循環泵,使漿液有充分停留時間;保證充足的氧化風量,使SO32-充分氧化;控制吸收塔液位,確保足夠氧化區及石膏生成空間;避免吸收塔漿液起泡,這些都是進一步優化脫硫效率的手段。超低排放下,SO2的排放限值更低,而設計脫硫效率更高,需聯合運用多種方法才有效。另外,投加脫硫添加劑、控制合適的煙溫、較低的入口煙塵濃度或使用CFD優化噴淋工藝合理布局噴嘴,對脫硫效率的優化調整均有積極作用。需要注意的是,盡管優化脫硫效率的手段眾多,但優化的同時要確保物耗能耗等最優。關于SO2排放濃度的優化,首先要降低入口SO2濃度,可通過燃燒或摻燒低硫煤、爐內噴堿等方式控制,然后經過脫硫效率的優化調整,在考慮排放限值和成本最優的前提下,使SO2排放濃度穩定且大小合適。超低排放下,排放限值為35mg/m3,建議將SO2排放濃度控制在25mg/m3左右。
2.3 控制系統及運行管理優化
常規的WFGD控制系統,采用PID控制方法,根據優化設計參數制定系統過程控制策略,但機組實際運行過程中,工況、煤質和煙氣參數是經常變化的,與優化設計參數存在一定的偏差,致使控制系統調節速度較慢,收斂效果較差,有時出現振蕩失穩,使運行調整結果較差。超低排放下,應加強對WFGD相關設備及參數控制邏輯和控制策略的優化,使設備響應更為及時,參數波動范圍更小。此外,應完善專家模糊控制技術的開發與應用,該技術制定的控制策略,在WFGD系統運行中根據實際運行數據進行調整,其動態性與穩定性相對PID技術得到較大提高,尤其是波動較大時能快速穩定。至于運行管理的優化,應強調部門之間溝通協作,加強參數監控和設備巡檢,嚴格設備消缺管理與考核,完善WFGD系統指標考核體系,加強員工技能培訓和職業道德教育,保證良好的運行管理水平。
2.4 污染物協同脫除能力優化
目前,對于WFGD系統的污染物協同脫除大多停留在研究階段,而實際運行中WFGD的協同脫除效果則較低。研究表明,WFGD對總顆粒物的脫除率低于75%,而對PM2.5的脫除率則更低,甚至出現PM2.5濃度升高的現象;Hg的脫除則因不同價態出現分化現象,煙氣中Hg2+獲得較好脫除效果,而Hg0去除率則較低;而SO3的去除率一般在50%以下。超低排放下,需加強WFGD系統多污染物協同脫除能力的優化,加快此類技術的研發、推廣與應用。
己知的WFGD多污染協同脫除技術有如下幾種:石灰石漿液中投加添加劑,促進Hg0向Hg2+的氧化;優化噴淋效果,促進SO3和PM2.5細顆粒物的凝聚長大,方便捕集;使用組合式除霧器,增加除霧器沖洗水頻次,提高多污染物的協同捕集效率。超低排放下,WFGD系統有一些新技術的發展和應用,取得了較好的多污染物協同脫除效果。
如清新環境的SPC-3D脫硫除塵一體化技術,采用旋匯禍合技術和改進的管式除霧器,增加了煙塵、PM2.5、液滴及SO3等的脫除率;類似的還有中電遠達的沸騰式泡沫脫硫除塵一體化技術;另外,一些單位研發的相變凝聚技術,在節水的同時,也能夠實現多污染物的協同脫除。
3 結束語
燃煤電廠WFGD系統經過超低排放改造,設備發生了一些變化,較低的SO2排放限值和嚴格的超低排放電價考核政策,對其系統的經濟高效運行提出了更高要求。超低排放WFGD系統,大多是在原有空塔噴淋系統的基礎上進行改造,除了取消GGH和施行“引增合一”之外,主要設備的組成未發生本質性變化。因此,常規的針對WFGD系統節能降耗、脫硫效率與SO2排放濃度、控制系統與運行管理及污染物協同脫除能力等的優化方法,根據超低排放下的實際情況,經過適當改進或調整后依然適用。但在應用過程中,一些優化方法需提高要求或強化應用,例如漿液循環泵的組合運行、脫硫效率的調整和添加劑的投加等。此外,除了充分吸取利用舊方法外,應加強新技術的發展與應用,例如,節水技術和系統控制技術。特別是在當前人們對大氣環境問題日益重視和排放標準日趨嚴格的背景下,應加強WFGD系統多污染協同脫除技術方面的研究與應用。

責任編輯:售電小陳
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