旋轉(zhuǎn)噴霧煙氣脫硫工藝在黃島電廠的應用評價
1993年中日合作在山東黃島發(fā)電廠4號鍋爐(670t/h)引風機之后，安裝了一套處理煙氣量30萬m3／h旋轉(zhuǎn)噴霧脫硫‘>煙氣脫硫裝置。經(jīng)工業(yè)試驗后，于1998年移交給黃島發(fā)電廠。
1999年2月23～26日國家電力公司在黃島電廠召開了中日合作山東黃島發(fā)電廠脫硫示范項目現(xiàn)場評估會，中日雙方專家組對該項目的技術性能、設備運行、經(jīng)濟分析、技術資料與文件等進行了全面的評估，對在試驗與運行中取得的寶貴數(shù)據(jù)與豐實的經(jīng)驗達成了共識。該脫硫裝置移交中方管理后，黃島電廠作了進一步改進完善，使脫硫裝置的可用率明顯提高。目前該脫硫裝置隨4號鍋爐運行，各項參數(shù)正常。
該工藝系統(tǒng)有生石灰接收貯存系統(tǒng)、漿液制造和供給系統(tǒng)、脫硫反應系統(tǒng)、除塵除渣系統(tǒng)等。
1、主要試驗與問題
在試驗過程中，每個特性試驗都穿插多個條件變化試驗，取得了大量有價值的試驗數(shù)據(jù)，其中最佳運行參數(shù)試驗包括生石灰熟化時間變化試驗、熟化起始溫度變化試驗、注入鹽分試驗、漿液濃度變化試驗、副產(chǎn)品加入試驗、旋轉(zhuǎn)噴霧輪轉(zhuǎn)速變化試驗、多品種生石灰試驗以及脫硫塔熱特性試驗等。
通過以上試驗，基本掌握了半干法的脫硫性能，找到了最佳運行工況，找出了提高脫硫性能的方法與途徑。
脫硫裝置在運行初期曾因設計、制造、運行等多方面因素的影響出現(xiàn)過不少問題，因設備故障脫硫系統(tǒng)停運處理達77次，占系統(tǒng)總啟動次數(shù)的40。影響脫硫系統(tǒng)運行的主要問題表現(xiàn)在：
反應塔塔壁積灰造成塔底嚴重堵灰；旋轉(zhuǎn)噴霧器圓盤和噴嘴磨損；旋轉(zhuǎn)噴霧器振動以及輔機故障等。另外，排灰管道堵塞、電除塵器腐蝕、電磁閥動作不靈也是影響正常運行的因素。以上問題經(jīng)過幾次大、小修，采取多種改造措施，設備運行的可靠性與耐久性得到顯著提高。
黃島發(fā)電廠在脫硫裝置工業(yè)試驗全面完成后，為確保脫硫裝置正常運行和可持續(xù)發(fā)展，成立了環(huán)保公司，加大管理力度，夯實脫硫裝置安全運行的基礎，積極鞏固脫硫系統(tǒng)的運行成果。
2、設備的主要改造措施
2.1生石灰系統(tǒng)斗式提升機：將下部軸承構(gòu)造改為滑動式。
2.2液體旋流器改為設置在旋轉(zhuǎn)噴霧器前段。
2.3脫硫反應塔加設旁路煙道；塔底旋轉(zhuǎn)排灰器改為破碎機，并加裝排碎格柵；在入口煙道加裝煙氣整流板；設置放射狀頂部翼。
2.4旋轉(zhuǎn)噴霧器變更圓盤耐磨板的材質(zhì)，將噴嘴及入口形狀變更為喇叭管口形。
2.5灰處理系統(tǒng)：將副產(chǎn)品排灰管改為明溝沖洗方式。
2.6公用系統(tǒng)增設一條供水管線及水泵，以保證供水。
3、整個工程的評價
3.1技術性能
(1)該脫硫裝置在處理煙氣量25萬m3／h，鈣硫比為1.4，使用添加副產(chǎn)品的石灰漿，比差溫度保持在15～18℃時，脫硫效率可達70以上，達到了中日雙方協(xié)議書預定的目標，為電廠采用半干法脫硫工藝提供了寶貴的經(jīng)驗。
(2)吸收劑制備系統(tǒng)布置緊湊，能耗較低。在試運行期間進行了一系列的條件試驗,為提高吸收劑的活性，做了許多有益的工作。這種制備系統(tǒng)用于低品位石灰時，需要妥善解決因排渣而帶來的吸收劑損失問題。
(3)該脫硫系統(tǒng)采用高徑比為3的細長型脫硫吸收塔，減少了占地面積，尤其適用于老電廠脫硫改造。該塔經(jīng)多次改進，改善了塔內(nèi)的流場和傳熱傳質(zhì)條件，使脫硫吸收塔可以安全穩(wěn)定運行。
(4)旋轉(zhuǎn)噴霧器采用大功率變頻調(diào)速裝置，具有體積小、重量輕、操作維護方便的特點。
(5)DCS(分散控制)系統(tǒng)和控制水平能適應該試驗裝置的控制要求，但若作為商業(yè)裝置推廣，還需在冗余和可靠性方面進一步完善。
3.2設備運行
(1)該脫硫裝置自1994年10月5日投入試驗運行，至1998年3月31日工業(yè)試驗結(jié)束，累計運行14419h。1998年4月1日移交中方管理后，至1999年11月10日，累計運行7788h。
(2)該裝置調(diào)節(jié)控制性能良好，可適應設計范圍內(nèi)的負荷(煙氣量、煙氣SO2濃度等)變化。
(3)該裝置投運初期故障較多，經(jīng)中日雙方共同努力，這些問題基本得到解決。移交中方管理后，山東黃島發(fā)電廠又作了進一步改進完善，使脫硫裝置的運行更加穩(wěn)定，可用率明顯提高。
3.3經(jīng)濟分析
3.3.1建設投資
該項目建設費用為17.38億日元，相當于人民幣1.086億元，其中設備費用5912.5萬元，設計及工廠試驗費1187.5萬元，土建安裝費用2985.7萬元，試運調(diào)整費775萬元。按脫硫煙氣量相對應的發(fā)電量折算，單位投資為1340元／kW。上述費用若排除工業(yè)試驗特殊性引起的費用，按日本國電源開發(fā)(株)的測算，建設費用可降低至11.85億日元，相當于人民幣7106萬元，單位投資相應降低為889元／kW。
3.3.2年運行費用
該項目的年運行費為1850萬元人民幣，按照脫硫量對應的發(fā)電容量約為8.33萬kW計算，每kW·h電的脫硫成本為0.0404元，相應脫SO2的成本為4486元／kg。
上述費用中若排除工業(yè)試驗特殊性引起的費用，年運行費用將相應有所降低。
3.4問題
以上評價較全面地代表了該脫硫裝置4年多來工業(yè)試驗及隨后的實際運行情況，從社會、環(huán)境、效益方面收益頗大，但該裝置在設計中未能考慮副產(chǎn)品回收再利用的問題。
4、普及與推廣應用前景
(1)旋轉(zhuǎn)噴霧(半干法)是一種常用的脫硫工藝，山東黃島發(fā)電廠脫硫裝置采取了很多有利于提高工藝實用性和競爭力的設計，如采用占地面積小的細高型反應塔，體積小、維護量少、運行可靠的一體化高速變頻電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)噴霧器，這些在國內(nèi)外都具有一定的先進性，和其他脫硫工藝相比，尚具有占地面積小、工藝系統(tǒng)簡單、水耗低、能耗低等優(yōu)點，對于缺水又缺少脫硫預留場地的中小機組進行脫硫改造很有吸引力，極具推廣應用前景，但需對制漿系統(tǒng)進一步簡化，并提高吸收劑的利用率，這樣做前景更佳。
(2)在脫硫選擇上，應考慮一是要經(jīng)濟性好；二是要可靠性高；三是脫硫工藝要符合清潔生產(chǎn)的要求，即要節(jié)水、減少占地、節(jié)能且脫硫副產(chǎn)品能實現(xiàn)綜合利用；四是要考慮技術的先進性和可改造性，以適應不斷提高的環(huán)保要求。
示范項目的國產(chǎn)化離不開以上4個方面的問題。應注意的是：除主機要引進技術外，其他諸如DCS(分散控制)系統(tǒng)、噴霧輪、噴嘴及調(diào)節(jié)裝置等需要進行技術研究，以便盡快實現(xiàn)國產(chǎn)化的目標。
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