670th循环流化床锅炉脱硫系统改造及优化运行调整.doc

670t/h循环流化床锅炉脱硫系统改造及优化运行调整

摘要：江西分宜发电厂670t/h循环流化床锅炉为我国首台具有自主知识产权的200MW级循环流化床锅炉，型号HG－670／13.7－L˙PM19，由西安热工院设计、哈尔滨锅炉厂制造。该炉现有的喷钙加尾部增湿脱硫系统的运行极不稳定，存在较多问题如：SO2折算浓度瞬时峰值和小时均值频繁超标、SO2折算浓度小时均值存在漂零现象、运行中石灰石投放量大、尾部电除尘器前烟道下部氨水喷枪易被积灰堵塞喷嘴失效等。本文针对上述问题进行原因分析，并通过脱硫系统设备整治、运行优化调整等一系列措施，使得尾部增湿系统能退出运行保持备用，炉内喷钙系统能完全满足现行环保排放标准200mg/Nm3要求，脱硫系统运行的可靠性、经济性显著提高。
关键词：循环流化床锅炉；炉内脱硫；尾部增湿脱硫；优化运行调整

1前言
1.1锅炉概况
江西分宜发电厂670t/h循环流化床锅炉是我国首台具有自主知识产权的国产670t/h循环流化床锅炉，型号HG－670／13.7－L˙PM19，由西安热工院设计、哈尔滨锅炉厂制造。锅炉由7大部分组成，分别为：大锥段结构的炉膛、四个直径6.4米的高温绝热旋风分离器、非机械型单路自平衡式回料阀、对称布置的四台紧凑式分流回灰换热器（外置床）、尾部对流烟道、管式空气预热器、滚筒冷渣器，锅炉配有两只容积为700立方的钢制煤仓，布置四条给煤系统，采用两侧墙回料腿八点给煤方式，炉前煤仓里的煤经刮板给煤机输送至位于炉膛两侧墙的高、低温回料斜腿上的八个给煤口，与循环物料混合后送入燃烧室内燃烧。
1.2炉内喷钙加尾部增湿脱硫系统概况
1.2.1炉内喷钙系统：设计四套输送系统，两个容积为200立方的石灰石料仓，每两套输送系统共用一个料仓。每套输送系统设置两个入炉口，分为8个点将物料输入炉内，每个入炉点分别对应一个返料腿。入炉口交叉对称均匀分布于炉膛四周，使石灰石粉进入炉膛后迅速弥漫至整个炉膛与烟气充分混合，提高脱硫反应效率，减少单套系统故障时影响整体的脱硫效果。
1.2.2尾部增湿系统：系统设置一个容积80立方20%的氨水储存罐、一个容积11立方除盐水储存罐、一个容积31立方氨水缓冲罐，在氨水缓冲罐中由除盐水将20%的氨水稀释至2-5%的氨水溶液。电除尘器前的水平烟道及引风机后的烟道上各对应设一条主输送管道，氨水溶液由氨水输送泵送入主输送管道进入锅炉烟道喷射点，由分配箱分配至对应的喷枪，经喷枪雾化后的氨水溶液均匀在烟道中与烟气充分混合，与烟气中的SO2发生反应，从而去除烟气中的SO2，输送泵采用一运一备的形式。
1.3脱硫系统运行中出现的问题
炉内喷钙加尾部增湿脱硫系统自2014年12月投产以来，虽然各项保护、自动及联锁均能够投入，但仍存在以下问题：
a)SO2折算浓度小时均值频繁超标（5个月70次）。
b)SO2折算浓度瞬时峰值超标频次较高。
c)SO2折算浓度小时均值低于10mg/Nm3的漂零现象。
d)自动控制调节性能差，运行过程中石灰石投放量大，钙硫比高达5%，脱硫成本高。
e)尾部电除尘器前烟道下部氨水喷枪易被积灰堵塞喷嘴失效。
f)3.6尾部增湿系统压缩空气耗量大（28Nm3/min），导致输灰空气压机全部运行无备用空压机存在运行隐患，影响除尘单耗上升0.1%。
2脱硫系统运行中出现的问题原因分析
2.1煤仓频繁搭桥和断煤，造成锅炉燃烧波动大，严重影响脱硫系统正常运行。
2.2刮板给煤机刮板漂链、中间落煤管堵塞等原因频繁检修造成炉膛前后墙床温异常变化，前后墙温差扩大，影响脱硫系统经济运行。
2.3部分回料阀风帽磨损脱落和安装不符合规范，造成回料阀运行不稳定导致锅炉冒正压火，影响SO2排放大幅度异常变化。
2.4石灰石给料机链轮尺寸偏大，机组负荷降至120MW时石灰石给料机转速将至最低时给料量仍偏大导致SO2排放值低于10mg/Nm3，造成石灰石粉的过量添加。
2.5电除尘前烟道底部氨水喷枪安装位置过低，加之尾部烟道未设计灰斗，烟道积灰导致氨水喷枪堵塞失效。
2.6由于设计原因旋风分离器中心筒挂钩处间隙大，石灰石粉逃逸量大，导致石灰石粉耗量增加。
2.7尾部增湿系统未设计压缩空气系统，导致输灰空气压机全部运行无备用风机。
3脱硫系统改造及优化运行调整
针对脱硫系统运行中存在的问题进行分析，制定相应措施予以解决，对锅炉及脱硫系统进行了技术改造，并深入开展脱硫系统运行优化调整工作。主要如下：
3.1技术改造
3.1.1对原煤仓实施技术改造，取消原煤仓振打器，安装四台活化清堵料仓，通过外置传动装置旋转筒体与内部清堵刀，形成相对运动搅动燃煤，将附着在煤仓内壁上的燃煤刮离筒壁；使得物料与清堵料仓内壁之间的粘结力被破坏，燃煤与仓壁之间形成一个全面积的分离区，能够同时达到破拱和清除粘壁的效果，有效减少煤仓搭桥和断煤对锅炉燃烧调整的影响。
3.1.2将刮板给煤机煤层调节挡板前移20CM，并及时根据给煤机电流变化调整煤层厚度，定期检查敲打刮板给煤机中间落煤管，降低刮板给煤机漂链检修和中间落煤管堵塞对炉膛前后墙床温调整的影响。
3.1.3对#1、2、3、4回料阀内磨损严重以及安装不符合规范的142个风帽进行了更换，提高了回料阀运行的稳定性，减少了回料阀冒正压火对燃烧调整的影响。
3.1.4更换石灰石给料机的链轮，增大链轮的直径，链轮齿数为原来的2倍，降低给料机的转速以减少石灰石的添加量，有效减少石灰石过量添加造成SO2浓度漂零排放。
3.1.5尾部电除尘器前烟道下部氨水喷枪移位至烟道顶部，并在加装尾部烟道灰斗，防止电除尘前烟道积灰。
3.2运行优化调整
3.2.1充分发挥过热器侧外置床床温调节能力，根据炉膛床温的变化及时调整#3、4外置床出力，当机组负荷低于140MW时退出#4外置床运行，当机组负荷低于120MW时再退出#3外置床运行，使锅炉床温稳定在850℃-910℃范围内。
3.2.3当雨季或入炉煤水分Mt超过8.5%时，严格控制刮板给煤机中间调整门开度不小于40%，防止开度过小造成中间调整门堵塞，从而确保了前后墙床温温差20℃以内。
3.2.4适当减少炉内密相区还原区的二次风量，遵循上层二次风大于下层二次风原则，特别是当机组负荷低于140MW时，下二次风总门开度不大于20%，确保二次风压不低于3.5KPa,控制省煤器出口氧量在4%左右。
3.2.5由于设计原因导致旋风分离器中心筒挂钩处间隙大，导致循环灰逃逸量大，现将石灰石粉粒径由d50=0.15mm调整为d50=0.18mm，减少了循环灰夹带石灰石粉逃逸量。
3.2.6尾部增湿系统和炉内脱硫系统联合使用，当炉内脱硫系统不能满足SO2达标排放要求时，通过尾部增湿系统进行消除，尾部增湿系统根据SO2排放情况及时调整，保证排放稳定。
3.2.7210MW机组负荷曲线相对稳定，下煤正常燃烧稳定时投入燃烧自动控制，以实现锅炉运行工况稳定。
3.3入炉煤的调整
分宜电厂实际燃用的煤大致分为两种：本地劣质煤（3700kCal/kg左右）和外省优质煤（5000kCal/kg左右），采用配煤掺烧，配煤方式主要是2:8或3:7，掺配成热值3900-4000Kcal/kg，挥发分Vad10.6-14.6%，平均硫分St,ad1%左右，并控制水分Mt7%左右，基本保持煤质主要指标相对稳定。
3.4脱硫系统自动控制程序优化调整
3.4.1全天候跟踪机组运行状况，对自动系统进行优化，使其能及时跟踪SO2排放的波动变化。
3.4.2优化运行控制方案，120MW负荷以下两台给料机采用自动控制，保证最低的石灰石投入量；负荷高于120MW采用两台给料机采用自动控制两台给料机联锁启动；负荷高于180MW时采用三台给料机自动控制一台给料机联锁启动，在SO2浓度波动较大时采用手动操作，保持石灰石添加量的均衡。
4实施效果
a）6.1有效控制床温在850℃-910℃，使得炉内床温始终稳定在最佳脱硫温度范围内，为脱硫系统的稳定运行提供了前提条件。
b)6.2自动控制性能良好，自动控制系统能根据机组负荷、SO2排放准确及时的做到自动调节。
c)SO2折算浓度小时均值超标点从优化前的70次下降至11次，月均14次下降至月均1.83次。
d)SO2折算浓度瞬时峰值超标频次大幅减少，SO2折算浓度小时均值低于20mg/Nm3小时数由优化前的186小时下降至4小时，基本消除SO2折算浓度小时均值低于10mg/Nm3的漂零现象，SO2折算值稳定在30至200mg/Nm3以内。
e)钙硫比从5%下降至3.5%（2015年11月12月和2016年1月钙硫比已下降至2.9%），平均每小时消耗的石灰石量从17.22吨下降至12.07吨，脱硫成本从1.12分下降至0.72分，按照2015年210MW下半年年发电量54451.1144万千瓦时，节约成本约217万。
f)电除尘器前烟道下部氨水喷枪移位和加装灰斗后，未发生烟道积灰堵塞喷嘴失效事件。
g)由于炉内喷钙系统完全满足现行环保排放标准200mg/Nm3要求，2015年7月优化运行调整后尾部增湿系统退出运行保持备用，减少输灰压缩空压机的负载，降低除尘单耗0.1%。
5结语
本文针对江西分宜发电厂670t/h循环流化床锅炉脱硫系统中存在的一系列问题，进行了全面的原因分析，并通过脱硫系统设备整治、运行优化调整等一系列措施，使得尾部增湿系统能退出运行保持备用，炉内喷钙系统能完全满足现行环保排放标准200mg/Nm3要求，脱硫系统运行的可靠性、经济性显著提高。

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