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在2017年1月国家环保部发布的《火电厂污染治理技术政策》中明确规定:烟气循环流化床发脱硫技术宜在干旱缺水及环境容量较大地区,燃用中低硫煤种且容量在300MW及以下机组建设烟气脱硫设施时选用。因此,烟气循环流化床法脱硫工艺结合CFB炉内脱硫是适合CFB机组实施SO2超低排放改造的技术路线。本文主要针对烟气循环流化床法脱硫工艺在大型CFB锅炉实现超低排放改造过程中面临的关键技术问题进行探讨,为实施SO2超低排放改造的CFB机组提供技术参考。
1烟气循环流化床法脱硫工艺简介
烟气循环流化床法脱硫工艺流程见图1。烟气循环流化床法脱硫工艺在国内已有上百台运行业绩,最大机组容量已达到660MW机组(一炉二塔)。该工艺技术成熟,具有系统简单、占地少、能耗低、无废水、运行维护费用低等优点,适用于燃用中、低硫燃煤的电厂,结合CFB炉内脱硫可适应燃用高硫煤的电厂。
2预除尘器布置方式
CFB锅炉SO2超低排放改造在炉外增加烟气循环流化床法脱硫工艺,采用高密度布袋除尘器。现有的电(袋)除尘器是拆除还是利旧,从技术角度来看都是可行的。从场地布置来看,大型CFB锅炉设计均为紧凑型布置,若拆除且弃之,烟气循环流化床法脱硫系统布置更加方便。从工程费用来看,拆除费时费力。因此,脱硫系统是否设置预除尘器亟需技术经济比较。
某300MW等级CFB锅炉,炉外脱硫(含除尘)系统选用烟气循环流化床法脱硫工艺+高密度布袋除尘器,采用烟气再循环,烟气循环流化床法脱硫系统前设置电除尘器。试验期间,锅炉满负荷工况运行,脱硫塔入口SO2浓度为800mg/m3,出口SO2平均浓度为30mg/m3。
电除尘器投入与退出运行时炉外脱硫Ca/S趋势见图2。投运电除尘器运行时,烟气循环流化床法脱硫系统Ca/S比退出电除尘器低0.4~0.7。这表明,退出电除尘器运行,飞灰进入脱硫塔后,由于脱硫塔特有的床层压降的设计,布袋除尘器捕集的未反应的消石灰将会被部分排走而无法充分利用,因此炉外脱硫Ca/S反而偏高。另外,投入电除尘器运行时,烟气循环流化床法脱硫系统运行稳定,这表明烟气循环流化床法对入口SO2的波动适宜性强;退出除尘器后,脱硫塔内Ca/S波动较大,且总体上有所下降,分析认为,Ca/S的波动主要是由于炉内脱硫运行工况波动引起的飞灰中未反应的CaO含量不同所致。
综上所述,烟气循环流化床法脱硫系统设置前置电除尘,可提高炉外脱硫经济性。因此,SO2实现超低排放改造时,应对现有除尘器利旧,电袋除尘器仅拆除袋区且保留电区,电除尘器保留1~2个电场,既能充分利旧,进一步降低改造成本,也提高了炉外脱硫系统的经济性。
3引风机优化选型
3.1改造后系统阻力和流量选取
CFB锅炉配套烟气循环流化床法脱硫工艺,使得锅炉风烟系统的阻力增大。某300MWCFB锅炉BMCR工况改造后BMCR和BT工况脱硫改造前后系统阻力增量如表2所示。单台300MWCFB炉脱硫改造后引风机阻力增加2.46kPa,实炉运行时引风机全压升在5.50~5.90kPa,增加了40%以上。BMCR工况下改造后引风机流量暂按烟温70℃换算。TB工况流量按10%裕量设计,烟气温度加15℃温度裕量设计。表中TB工况布袋除尘器阻力按2000Pa,吸收塔阻力按2200Pa,其余阻力按20%裕量。
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