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燃煤電(diàn)廠鍋爐煙氣處理設施(shī)存在的問題及建議(yì)
發表時間:2020年04月04日 文章來源:本站原創  瀏覽次數:

為了實現燃煤電廠鍋爐安全環保經濟運行,從環保技術監(jiān)督的角度出發,總結歸納了內蒙古中西部地區(qū)50餘家燃煤電廠超低排放改造"後時代"的鍋爐煙氣處理設施(包括(kuò)鍋爐除塵設施(shī)、鍋爐尾氣脫硫設施、鍋爐尾氣脫硝(xiāo)設施和鍋爐煙(yān)氣排放連續監測係統)出現的具有代表性(xìng)和普遍性的問題,並從鍋爐運行(háng)維護方麵和技術管理層(céng)麵提(tí)出整改建議。

按照政府(fǔ)對電(diàn)力行業技術監督管理的要求,內蒙(méng)古電力技術監督(dū)檢測(cè)中心(以下簡稱檢測中(zhōng)心)依據相(xiàng)關環境保護法律法規、技術規範和導則,定期對內蒙古中西部地區58 家燃煤電廠(161 台鍋爐機組)進行環保技術(shù)監督工作(zuò),內容包括對燃煤電(diàn)廠的環保管理體係建設、排放指標管理、環保設施管理和三廢的回收利用等情況進行監督和檢查。其中,燃煤電廠鍋爐煙氣處理設施作為環(huán)保設施的重要組(zǔ)成部分,是監督工作的(de)重點。尤其(qí)在燃煤電廠相繼完成超低排放改造之後,煙氣(qì)處理設施在運行管理和維護方麵都麵臨著新挑戰和問題,需(xū)要從技術及管理角度予以足夠的重視。

1 煙氣處理設施簡介

檢測中心監督範圍內燃煤電廠的煙氣處理設施(shī)分類(lèi)及所占比例(lì),見表1。

由(yóu)表1 可知,電袋複合(hé)除(chú)塵器、濕法脫硫和SCR 脫硝設(shè)施在煙(yān)氣處理設(shè)施中(zhōng)占絕(jué)大(dà)多數。在技術監督工作中,需要分別對這些設施的排放數(shù)據(jù)、管理製度、相關報告(包括設備台帳;運行檢(jiǎn)修規程;運行、檢修記錄;大修、改(gǎi)造計劃及方案;大(dà)修、改造後報告等(děng));設備投運率(按月統計,並記錄停運的時間(jiān)與原因)和運行情(qíng)況等進行監督和考評。

2 煙氣處理設施存在的問題

2. 1 鍋爐尾氣(qì)除塵設(shè)施

2. 1. 1 電除塵器和電袋複合除塵器

除塵器作為*重要的(de)顆粒物去除(chú)設備,對燃煤電(diàn)廠大氣汙染物(wù)達標排放具有重(chóng)要意義。在對電除塵器和電袋複除塵器的監督檢查中發現,除塵器電場故(gù)障停運或(huò)運行期間無法(fǎ)達到額定電壓的(de)情況比較多,導致除塵器(qì)無法達到額定出力,影響顆粒物(wù)去除效果(guǒ),煙氣(qì)中雜質含量升高,並對脫硫設施的效率(lǜ)和石膏脫(tuō)水造(zào)成(chéng)不良影響。

2. 1. 2 布袋除塵器 

布袋除塵器在運行過程中出現頻率較高的問題是濾袋壓差過高,特別是在更換超細布袋之後,設備運行一段時間濾袋壓差達1 800 ~3 200 Pa,不但影(yǐng)響除塵效率,還增加電耗。

2. 2 脫硫設施

2. 2. 1 半幹法脫硫

針對超低排放改造的要求,部分循環流化床(chuáng)電廠采用鍋爐內幹法脫硫+ 鍋爐外半幹法脫硫的改造方式。但由於鍋爐內脫硫反應存在遲滯現(xiàn)象及脫硫劑(jì)下料不均勻、不(bú)穩(wěn)定等(děng)情況,改造後需要爐內與爐外(wài)脫硫同時運行,才能(néng)實(shí)現SO2 不超過35 mg/ Nm3 的(de)排放目標,容易造成爐膛出口SO2 排放濃度波動幅度大,導致爐外脫硫係統脫硫劑用量增大,鈣硫比>3. 0,甚至達到5 ~6,脫硫灰CaO 含量(liàng)在20% 左(zuǒ)右,脫硫劑浪費現象非常(cháng)突出。

2. 2. 2 濕法(fǎ)脫(tuō)硫(liú)(石灰石- 石膏法、電石渣法(fǎ))

①石灰石- 石膏法。在監督範圍(wéi)內應用(yòng)*廣泛的濕法脫硫技術是石灰(huī)石- 石膏濕法脫硫技(jì)術,占到濕法脫硫工藝的(de)90% 以上。出現問題(tí)主要集中在以下幾個方麵。

脫硫廢水處理係統“帶病”運行或退運。濕法脫硫配套的(de)脫硫廢水處理係(xì)統大都利用化學沉澱法,采取間歇運行(háng)的(de)運行方式,普遍存在適應性差、係統複(fù)雜,設備故障率高,運行費用高等問題(tí),經常導致係統無法正(zhèng)常運行,甚至(zhì)停運。目前很多燃煤電廠(chǎng)的(de)脫硫廢水直接用(yòng)於拌灰、煤場或灰場噴淋。並不能達到脫硫廢水“零排放”要求。

吸收塔除霧(wù)器衝洗普遍采用定時衝洗的方式,係統水平衡存在較大問題,尤其是在機組負荷較低時水平衡問題尤為突(tū)出。

吸(xī)收塔防腐損壞和泄漏問(wèn)題較(jiào)為普(pǔ)遍,襯膠或玻璃鱗片防腐都出現該問題,且主要損壞和泄漏點都集中在(zài)吸收塔噴(pēn)淋層與膨脹節及一些(xiē)拐角處。

吸收(shōu)塔漿液氯離子含量偏高(gāo)的(de)問題(部分化驗值接近或超(chāo)過20 000 mg/ L)。氯離子含(hán)量高加(jiā)劇吸收塔內金屬(shǔ)構件腐蝕,降低(dī)吸收塔漿液的使用效率,增加石灰石耗量和設備(bèi)電耗,還影響石(shí)膏品(pǐn)質。在廢水排放(fàng)不及時和工藝水水質低的情況下該問題更易出現。

密度計無法正常測量漿(jiāng)液密度,大部分吸收塔采用的是(shì)科氏力原理密度(dù)計,容易受到漿液起泡和吸收塔液位等因素的影響,經常出現(xiàn)管路堵塞和磨損的問題,難以(yǐ)正常測量(liàng)漿液密度。

受貨源和價格影響,部分電廠選用的石灰石雜質含量高,其中氧化鈣含量在45% ~52%,不(bú)僅影響脫硫效(xiào)率,也加劇了脫硫係統設備磨損。

脫硫(liú)係統物化實驗(yàn)不合(hé)規的問題。部分電廠存在脫硫係統石膏、漿液化驗項目及周期不滿足標準(zhǔn)要求的情況;石膏化驗結果不合格,水份含量超標的問題也比較普(pǔ)遍。此外(wài),沒有按照相關標準要求的項目和頻次對廢水進(jìn)行定期(qī)化驗的問題也比較突出。

②電石渣法。出於經濟性和廢物利用角(jiǎo)度考 慮,現在部分電廠在不改變原(yuán)有設施結構的基(jī)礎上開始采用電石渣取代石灰石作為(wéi)脫硫劑。隨著設備的運行,出現了脫硫石膏脫水困難的問題。且當(dāng)燃煤中硫分高時,加入大(dà)量(liàng)的電石渣會影響亞硫酸鈣氧化(huà),部分電廠石膏中亞硫酸鹽(yán)>40%,使石膏脫水困難的問題更(gèng)加惡化。

2. 3 脫硝設施

2. 3. 1 選(xuǎn)擇性催化還原法( SCR)

SCR 脫硝技(jì)術在305 ~420 ℃ 溫度範圍內的脫硝(xiāo)效率可以達到80% ~90%之間,但是由於機組起停機時或低負荷時煙溫低,無法達到該技術要求的溫度下限,導致(zhì)脫硝係統停運,造成短(duǎn)時間內NOx 排放超標。

噴氨係統無法有效實現自動控製。噴(pēn)氨自動控製係統受鍋爐燃燒、煤種特性、催化劑特性、反應溫度等因(yīn)素影響[5] ,尤其當脫硝係統入口NOx波動較大或機組負(fù)荷(hé)低時,自動控製係統會出現(xiàn)調節不及時的情況,極易造成噴氨過量。

在線氨逃逸表存在取樣點(diǎn)少,單點(diǎn)測量(liàng)數值不具代表性等問題,無法客觀反應整個脫硝出口斷麵實際的氨逃(táo)逸量,容易造成還原劑過量使用(yòng)。由於係統噴氨不均、氨逃逸表測量不有效、還原劑投入過量等一係列的原因,造成脫硝係統後的空預器堵塞問題尤為突出(chū)[6] ,不僅增大係統能耗,甚至會造成機組非(fēi)停。

2. 3. 2 選擇性非催化還原法(SNCR) 

SNCR 脫硝技術主要應用於循環流化床鍋(guō)爐,相較(jiào)於SCR脫硝技術,SNCR 脫硝技術係統和工(gōng)藝較為簡單。但在運行過程中也(yě)存在還原劑過量使用,空預(yù)器堵塞的問題。另外SNCR 脫硝技術對溫度窗口要求嚴格,當煙(yān)氣溫度(dù)低於850 ℃時,SNCR 脫硝效率將低於30% ~40%。特別是近年來機組低負荷運行成為常態,這就對低負荷下脫硝係統的投(tóu)運提出了新的要求(qiú)。如何(hé)在機組經濟性和安全穩定性以及環保指標合格之間達到平衡需要更多(duō)研究及探索。

2. 4 煙氣排(pái)放連續監測係統(CEMS)

超低(dī)排放改造完成後,部分電廠(chǎng)的CEMS 采用(yòng)兩(liǎng)段式量(liàng)程,量程(chéng)比(bǐ)改造前(qián)小,當淨煙氣中(zhōng)存在一(yī)定量的逃逸(yì)氨時,在取(qǔ)樣管路中易形(xíng)成結晶,造成管路堵塞。

3 改進建議

3. 1 設備運行及維護方(fāng)麵建議

針對(duì)前文提到的設(shè)施運行問題(tí),結合實際經驗,提出以下解決建議(yì)。

3. 1. 1 除塵設施 在電除塵器和電袋複合(hé)除塵

器運行過程中,當進口(kǒu)煙氣顆粒物濃度小、設(shè)備二次電壓低、二次電流大時,可調整延長陰陽(yáng)極振打周期時間,反之則縮短(duǎn);同時嚴密(mì)監視(shì)前級電場運行的二次電壓和(hé)二次電流值,調整運行參數以前級電場不掉電。如果運行條件很差,為(wéi)了保持電場(chǎng)投運,也可以采取降低運行參(cān)數(一般通過調節電流極限來限流)的方式運行。

針對(duì)布袋除塵器,當濾袋壓差長時間高於(yú)設計值時,可(kě)采取提高清灰氣(qì)源壓力或者(zhě)縮短清(qīng)灰周期的方式降低壓差;停機(jī)時要進行清灰,檢(jiǎn)查反吹(chuī)風量(liàng)壓力及覆蓋麵積是否符合設(shè)計要求。

另外(wài)需要重視(shì)檢修,按照計劃針對大小修的不同特點對除(chú)塵器進行消缺及維護。

3. 1. 2 脫硫設施

針對鍋爐內幹法(fǎ)脫硫(liú)+ 鍋爐外半(bàn)幹法脫(tuō)硫(liú)出現的問題,建議在(zài)原有輸送管道上(shàng)加一套(tào)直通給料輸送係統,據已有經驗(yàn),采用(yòng)該係統後(hòu)脫硫灰CaO 含量在12%左右,鈣硫比在1.8~2.1。

脫硫廢水方麵,國內真正實現廢水“零排放”的電(diàn)廠較少,主要原因是國內起步(bù)晚,技術難度大、投資費用較高 。煙道處理法(煙道蒸發法和旁路煙道(dào)幹燥法)已有較多應用,相比於傳統化學沉澱法,具有占地小,設備故障率低,能夠實現廢水“零排放”等優勢(shì)[8] ,可以(yǐ)作為(wéi)脫硫廢水處理的參考。

在脫(tuō)硫係統(tǒng)運行過程中,建議適(shì)當減少係統冷卻水(shuǐ)和密封水水量,密切觀察除霧器壓(yā)差變化,在除霧器不堵塞的前提下,適當延長除霧器(qì)衝洗水衝洗周期(qī),減少脫硫係統(tǒng)進水量。

在對(duì)吸收塔進行防腐施工時需(xū)要嚴格控製易發生腐蝕(shí)部位的防腐塗刷手法,控製幹燥(zào)溫度(dù)與時間,采(cǎi)取增(zēng)加橡膠層厚度(5 ~ 6 mm)或在鱗(lín)片(piàn)樹脂中加入耐磨材(cái)料等措施;注意塗層後的幹燥時間;同時可調整噴嘴角度,避免對直角區域造成(chéng)直接衝刷。

對於氯離子的控製首(shǒu)先要確保除塵器運行正(zhèng)常,否(fǒu)則含氯顆粒物進入漿液係統溶解後會造成氯離子升高;結合脫硫廢水處理係統的正常運行,在氯離子濃度偏高時加強脫硫廢水的排放;通過定期化驗,控製脫硫工藝水水質,杜絕過量(liàng)氯離子通過工藝水進(jìn)入脫硫係統。

密度計出現故障後大部分電廠采用(yòng)的(de)是(shì)定期人工衝洗(xǐ)的方法(fǎ),同時對漿液密度進行(háng)手(shǒu)工檢測,是比較消極的應對方式;改變密度計安裝(zhuāng)位置及在密度計入口(kǒu)設計衝(chōng)洗水排放係統可以(yǐ)改善測量(liàng)管路堵塞的問(wèn)題;此外,采用周期取樣(yàng)壓差測量原理的(de)密度計代替原有密度計,堵塞和磨(mó)損問(wèn)題也得到了一定程度的(de)改善。

在電石渣脫硫係統運行過程中,增大漿液池容積和氧(yǎng)化風量有助於解決石膏含量低、不宜脫水及吸收塔積垢等問題[9] 。另外有研究和實踐表明,電石渣漿液的品質和運行pH 值的控製是製約石膏品(pǐn)質的關鍵因(yīn)素,使用電石渣做脫硫劑應根(gēn)據實際情況,提前做好脫硫劑的預處(chù)理和石膏脫水係統的優化設計。

3. 1. 3 脫硝設(shè)施 

提(tí)高(gāo)SCR 脫硝係統自動控製的能力,可以采用(yòng)主汽流量信(xìn)號代(dài)替實際機組負荷信(xìn)號來預測NOx 變化並在前饋部分加入NOx濃度變化的微分作用,縮短控製響應(yīng)時間(jiān),減少人為的噴氨過量;加強脫硝係統在線監測儀表(biǎo)的維護工作。定期校(xiào)準在線表計並進行比(bǐ)對測試(shì)。氨逃逸表應采取抽取式(三點或多點)預處理後再進行激光吸收光譜分(fèn)析;嚴格控(kòng)製氨逃逸,減少硫酸氫銨的產生(shēng);定期(qī)優(yōu)化脫硝噴氨係統,還原劑分布與煙(yān)氣中氮氧化物(wù)濃度(dù)分布一致(zhì)。

對於SNCR 脫硝而言,提高其全(quán)負荷適應(yīng)性(xìng)、加入添加劑、控(kòng)製氨氮摩爾比、提高(gāo)煙氣和還原劑混合的均勻性及優(yōu)化脫硝自動控製係統(tǒng)等措施可以有效提高脫硝效率,降低(dī)氨逃逸。

3. 1. 4 煙氣(qì)排放連續監測係統(CEMS)

減少氨逃逸量和加裝預處理組件可以減輕CEMS 的堵塞情況(kuàng),同時應加(jiā)強對CEMS 的維護工作,一旦(dàn)發現堵塞需要盡快(kuài)將其排除。

3. 2 技術監督管理方麵建議

在超低(dī)排放改造“後時代”,做好煙氣處理設施的管理是一項需動(dòng)態調整的長期工作,從(cóng)技術監督管理角度提出以下建議。

(1)組織。保持煙氣處理設施處於良好運行狀態是一個需要(yào)多(duō)方統籌協調的長期工作,需要有(yǒu)堅強的組織。要由廠領導牽頭,各專業責任明晰的組織結(jié)構。對運行、檢修相關部(bù)門和鍋爐、環保、化學、熱(rè)工、電氣等專業進行明確分工,各方積極配合(hé),共同做好達標(biāo)排放工作。

(2)全員參與,專項優化落實(shí)。在鍋爐煙氣處理設施日常運行中,需要運行人員、實驗室化驗人員和環保專業人員全員參與,結合(hé)每台機組的特性每月對環保指標進行有效細致分析,尤其是異(yì)常數(shù)據出現時(shí),要積極(jí)針對問題查找原因,再(zài)逐項調整優化。

(3)設施投運率(lǜ)達標。在當前以實現超(chāo)低排放為目標(biāo)的前提下,煙氣處理設施的(de)運行狀況直接影響到發電廠(chǎng)環保指(zhǐ)標的(de)完成,因此提高處理設施的投運率是實現達標(biāo)排放的大前提,不(bú)存在不(bú)重要或者附屬的設備。電(diàn)廠應參照相關(guān)標(biāo)準和導則,督促和鼓勵各專業各司其職,不斷(duàn)優化設(shè)施控製(zhì)方式和運(yùn)行參數,實現管理和運行的良性循環。

4 結論

通過對50 餘家燃煤電廠的除塵、脫硫、脫硝和CEMS 等煙氣處理設(shè)施的監督管理,提出了對前文運行(háng)改進(jìn)建議(yì)和管(guǎn)理措施。

(1)對(duì)於鍋爐除塵設施,要嚴格按照相關操作規程,根據燃煤及機(jī)組運行狀況及(jí)時優化、調整運行參數(shù);並重(chóng)視檢修(xiū)工作,減(jiǎn)少設備故障發生率。

(2)對於脫硫吸收塔要特別注意加(jiā)強易腐(fǔ)蝕部位的防腐塗刷;根據運行參數調整除霧器衝(chōng)洗水周(zhōu)期,維持係統水平衡;重視排水和工藝水水質控製,降低氯離子含量;采取設備改造或者新工藝應對爐內幹法脫硫+ 爐外半(bàn)幹法脫硫脫硫劑下(xià)料不勻,密度計故障率高和脫(tuō)硫廢水投運率低等問題;加強對電石渣脫(tuō)硫係(xì)統優化運行的研究。

(3)提高催化劑全負(fù)荷適應(yīng)性和還原劑(jì)自(zì)動控製係統運行的性,通過噴氨係統(tǒng)優化調整促進還原劑和煙氣中氮氧化物混合的均勻性,減少氨逃逸量,緩解空預器(qì)堵塞和腐蝕是(shì)脫硝係統目前*突出的問題,相關的研究及運行調整也集中在(zài)這方麵。

(4)對於CEMS 要(yào)嚴格控製進入係統樣氣的品質,同時加強管(guǎn)理(lǐ),注重設(shè)備維護和(hé)故障排除。

(5)燃煤電廠應從管(guǎn)理層麵上重視技術監督工作,提高認識,加大人員和資金(jīn)投(tóu)入,采取有效措施充分調動全員積極性,從領導到(dào)基層(céng)員工多層次多角(jiǎo)度共同(tóng)發力,把設施隱患消滅在萌芽狀態,確保企業安全平穩度(dù)過超(chāo)低排放改造“後時代”。

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