火电机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统优化.pdf

仪器仪表用户 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 1 0 4 1 ． 2 0 1 2 ． 0 2 ． 0 2 5 日经验窒逾旦 火电机组石灰石- 石膏湿法烟气脱硫 系统优化 薛龙 ，刘延泉 华北电力大学 控制与计算机工程学院 ， 保定 0 7 1 0 0 3 摘要 针对当前湿法烟气脱硫系统经济效益和脱硫效率存在的问题 ， 通过对湿法烟气脱硫系统前加装烟气余热回收装置， 使 脱硫 系统 设计方面得到 了改造 ， 并分析 了造成脱硫效 率降低 的几个 主要因素 ， 并通过优化 其运行方式 ， 使得脱硫 系统既满 足 高脱硫率。 也使脱硫装置的经济效益得到了显著提高。从现在投运的电厂可知， 该优化方法是可行的。 关键词 湿法烟气脱硫 烟气余热回收装置； 脱硫率 ； 经济效益 中图分类号 T M6 2 1 ． 4 文献标 志码 B Opt i mi z a tio n o n t he r ma l p o we r l i me s t o n e - g y ps u m we t flue g a s de s u l f u r i z a t i o n s y s t e m XUE L o n g． LI U Ya n q u a n S c h o o l o f C o n t r o l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n g ，N o A h C h i n a E l e c t r i c P o w e r U n i v e r s i t y ， B a o d i n g 7 1 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r t h e c u r r e n t e c o n o mic p r o b l e ms a n d t h e d e s u lf u r iz a t i o n e ff ic i e n c y o n We t f l u e g a s d e s u lf u r iz a t i o n s y s t e ms， t h e d e s u l f u r i z a t io n s y s t e m d e s i g n h a s b e e n mo d i f i e d b y in s t a l l e d t h e f l u e g a s h e a t r e c o v e u n it b e f or e t h e s y s t e m．Via a n a l y z e d s e v e r a l ma j o r f a c t o r s o f t h e r e s u lt i n g lo we r d e s u lf u r iz a t i o n e ff i c i e n c y ， i t c a n ma k e t h e d e s u lf u r iz a t i o n s y s t e m t o me e t t h e h i g h de s u lf u r iz a t i o n r a t e ．Th e e c o n o mi c b e n e f i t s o f t h e de s u lf u r iz a t i o n e q u i p me n t h a s b e e n i mp r o v e d s i g n if ic a n t - ly t hr o u g h o p t i mi z i n g i t s o p e r a t i o n mo d e ．F r 0 m t h e o p e r a t i n g p o we r p la n t ．we c an s e e t h e o p t i mi z a t i o n me t h o d is f e a s i b le． K e y wo r d swe t f l u e g a s d e s u lf u r iz a t i o n；f l u e g a s h e a t r e c o v e r y u n it ；d e s u lf u r iz a t i o n r a t e；e c o n o mic b e n e f it s 0 引 言 目前， 我国火力发电厂投运的烟气脱硫装置大概占到了 火电装机容量的6 5 ％以上， 而其 中石灰石 一石膏湿法烟气脱 硫因为其脱硫反应速度快、 效率高、 脱硫添加剂利用率高等特 点得到了广泛的应用。但该工艺也有投资大的缺点， 再加上 大部分脱硫装置的运行都存在一些问题， 其中的厂用电率高、 物耗量大的 问题受 到 了普 遍关 注 。造 成此 问题 的原 因有 设 计和安装方面的先天不足 ； 管理制度的不到位； 运行方式的不 合理⋯ 。针对以上问题， 本文分别从石灰石 一石膏湿法烟气 脱硫系统设计方面对其进行改造已解决其高消耗的问题； 通 过优化运行方式来提高烟气脱硫系统的脱硫率。 1 排烟热损失 排烟热损失是锅炉热损失里面最大 的一项 ， 为 5 ％ 一 1 2 ％， 排烟温度越高， 排烟热损失则越大。目前 ， 电厂锅炉的 排烟温度大概在 1 1 0～1 6 0 c c之间。对于大部分脱硫系统而 言， 需要在吸收塔内通过喷淋大量的工艺水来对其降温， 最终 使温度稳定到 4 5～5 O ℃左右后通过烟囱排放到大气， 而这部 分热量对于脱硫系统而言没有起到任何的作用， 白自的浪费 掉了。针对此情况， 通过对脱硫系统工艺进行改造， 在吸收塔 进 口烟道前加装烟气余热回收装置， 对此部分烟气余热进行 回收， 提高机组的热效率， 降低煤耗。 2 烟气余热回收装置的原理 烟气余热回收装置本质上是一个烟水换热器 ， 很像低温 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 省煤器， 它能够吸收低温烟气的热量， 降低排烟温度， 减少排 烟损失， 节省燃料。将其放置在增压风机的出口和吸收塔入 口烟道之间， 用来吸收锅炉的排烟热损失。其优化后 的系统 图如图 l所示。工艺流程为 烟气从锅炉出来以后 ， 依次通过 空气预热器、 电除尘器和引风机， 通过开启脱硫入口挡板门使 其进入到脱硫区域内， 烟气经增压风机增压后进入到烟水换 热器内。 图 1 增加烟气余热回收装置 的系统 图 从 2号低压加热器的进口引出部分或者全部冷凝水在烟 水换热器内吸收排烟热量， 降低了排烟温度， 而 自身却被加 热， 升高温度后再返回到低压加热器系统， 在 2号低压加热器 的出口与剩下的凝结水汇集后进入 3号低压加热器。由于其 系统并联在加热器回路之中， 将代替部分低压加热器的作用。 也就是说， 烟气放出的这部分热量被烟水换热器利用到了回 EI C VO I ． 1 9 2 01 2 NO ． 2 6 7 日经验童逾日 热系统中， 将排挤部分汽轮机的回热抽气 ， 从而减少了回热系 统对低压缸的抽气， 该排挤的抽汽将从抽气口返 回到汽轮机 继续进行做功， 因此在机组运行的条件不变 、 汽轮机进气量不 变的情况下， 将会有更多的蒸汽进入到低压缸中进行做功， 从 而节约更多的煤 ， 进而提高装置的经济性。 3技术关键点的探讨 3 ． 1 烟水换热 器传 热管的低温腐蚀的研究 由于烟水换热器的进出水温度都 比较低 ， 可以确定它是 长期处于酸腐蚀条件下进行工作， 这是因为烟气中含有酸性 的硫氧化物 ， 多数情况下换热管壁温低于烟气的露点温度， 酸 蒸汽会凝结于换热器传热管壁对其造成腐蚀。所以， 为了提 高烟水换热器的寿命， 选用耐腐蚀的材料是抗低温腐蚀的常 用方法 。 1 采用 H形高频焊翅片换热管， 根据一些相关的热力计 算， 选用此管作为传热元件 ， 比光管更能提高金属壁温， 减轻 低温腐蚀 。 2 控制烟水换热器的进水温度， 运行中严密监视管壁的 温度。通过 1 号低压加热器的出口调节阀来调节进水温度， 使其管壁温度介于水露点和酸露点之间腐蚀程度相对较轻的 安全 区域 。 3 ． 2 增压风机裕量 问题 由于加装了烟气余热 回收装置， 所以烟道的阻力必然会 增加。为了保证增压风机 的压头能够满足锅炉工况下的运 行 ， 需要做以下工作 首先需要对风烟系统的阻力进行计算， 在确定烟气余热回收装置 的阻力后， 查看增压风机的性能曲 线 ， 然后进行必要的改造。如果增压风机不能够满足增加的 阻力， 就需要通过增加增压风机的台数来克服阻力； 如果增压 风机能够满足增加的阻力， 还要查看电机的容量是否受到了 限制 。 4 烟气余热回收利用经济性分析 1 节约标煤量 由于减少 了回热系统对低压缸的抽气， 该排挤的抽气将从抽气 口返 回到汽轮机继续进行做功 ， 这样 在汽轮机进气量不变的情况下， 将会有更多的蒸汽进入到低 压缸中进行做功， 从而节约更多的煤。 2 节约工业水量 由于在进入脱硫 吸收塔之 前烟水换 热 器就将烟气温度从 1 2 5 C冷却到 8 0～9 0 ℃之间， 吸收塔出口 的烟气温度在 5 O ℃ 左右， 这样就节省了大量的工业水使用 量。由于工业水的使用量的减少 ， 污水排放量和水处理费用 都大大减少 。 虽然烟水换热器的安装会使脱硫系统 的阻力有较大上 升， 导致电耗增加， 但是权衡利弊， 与整个烟气余热回收利用 的功率相比这只是很小的一块 ， 经济效益还是非常可观的。 5 影响脱硫效率的因素分析 前面从烟气脱硫系统设计方面对机组设备进行了改造， 已解决了其高消耗的问题 ， 产生了一定的经济效益。然而， 在 实际运行中， 由于一些电厂实际操作的原因， 往往 出现脱硫效 率不能满足设计要求的情况。因此， 对于影响脱硫效率的原 因进行分析具有重要的意义。 5 ． 1 石灰石特 性的影响 石灰石作为反应的吸收剂， 其品质的好坏影响整个反应 6 8 EI C VO 1 ． 1 9 2 0 1 2 No． 2 仪器仪表用户 过程。首先， 石灰石中 C a O的耗量会影响最终吸收塔浆液中 c a “的浓度。若石灰石 C a O的含量低， 浆液 c a “浓度相应降 低， c a “与 S O ； 一 反应生成石膏的反应速率降低 ， 石膏结 晶会 变慢， 影响了整个反应过程， 使得 S O 向液相扩散量降低 ， 脱 硫效率降低 ， 一般要求石灰石 C a O含量为 5 1 ． 5 ％ 一 5 4 ． 8 8 ％。 其次， 石灰石粒径的大小也是决定脱硫效率的一个重要因素。 石灰石粒径越小 ， 它的表面积就越大， 反应 的活性就会提高， 溶解速率将加快， 相应浆液 C a 2 的浓度增加 ， 脱硫率也就提 高。一般情况下， 石灰石浆液 中石灰石颗粒粒径大小应 在 40～6o m 。 5 ． 2烟尘的影响 烟气中一般会有粉尘溶于吸收塔浆液 中， 虽然溶出的金 属离子对 S O 的氧化会有一定的促进作用 ， 但是原烟气中的 飞灰会在一定程度上阻碍 s 0 和脱硫剂的接触， 降低石灰石 中 c a “的溶解速率 ， 飞灰中不断溶解的重金属如 H g 、 Mg 、 Z n 等离子会对 c a 与 H S O ； 一的反应进行抑制 。所以， 一般要 控制原 烟 气 中粉 尘 的含 量， F G D人 口粉 尘含 量 要 小 于 2 0 0mg ／ m 。 5 ． 3 吸收塔浆液 P H值的影响 吸收塔浆液 P H值是脱硫工艺中一个非常重要的运行参 数。浆液 P H值升高， 降低了液相的传质阻力 ， 将有助于 S O 的吸收， 低 P H值有利于石灰石的溶解和 C a S O ，1 ／ 2 H 0的 氧化 ， 有助于 c a 2 的析出， 二者是相互对立的 。而在一定 范围内， 高的P H值意味着浆液中有较多的 C a C O ， 存在， 脱硫 效率呈上升趋势。当P H 5 ． 8后， 脱硫效率不再上升， 反而降 低 ， 原因是随着 H浓度降低， c a “的析出会越来越难 ， 因此 石灰石浆液的P H值既不能太高也不能太低 。在通常情况 下， 吸收塔浆液的 P H值应控制在 5 ． 2～ 5 ． 8之间， 将会获得理 想的脱硫效率。 5 ． 4 液气 比的影响 液气比是指脱硫系统单位体积烟气量所需的碱性浆液量 之比， 即单位时间内吸收剂浆液喷淋量与标准状态湿烟气流 量之比。液气比是脱硫工艺 中另一个重要的运行参数， 因为 在吸收塔 中， S O 吸 收 的多少 取决 于 循环 浆液 量 的大 小 。在 其他条件都恒定的情况下， 提高液气 比， 意味着气液接触几率 将提高， 相当于增大了塔内浆液喷淋密度， 从而增大了气液传 质的表面积“ ] 。但并意味着液气比越高越好， 因为 S O 与吸 收液的反应中， 存在着一个气液平衡， 当液气 比超过一定值 后， 脱硫效率将不再增加。而在实际运行中， 高液气 比将会使 循环浆液泵的流量增大或运行台数增加， 不利于脱硫系统的 经济运行。所以， 电厂应根据 自身的实际情况 ， 确定出一个既 要满足脱硫效率又会使能耗低的液气比。对于一个 3 0 0 MW 机组的电厂来说 ， 通常选用液气比值为 1 6～1 8之间 。 5 ． 5 烟气流速的影响 在其他参数都恒定的情况下， 提高烟气流速可以增强气 液两相的湍动， 减薄烟气与浆液之 间的膜厚度， 增强气液传 质。此外， 提高烟气流速将会使喷淋液滴的下降速度相对的 降低 ， 使单位体积内的持液量增加， 增加 了吸收段传质面积 ， 从而增大传质单元数， 提高了脱硫率 。但也有一个问题 ， 高 的烟气流速也会减少浆液和烟气 的接触时间。所 以， 一个合 适的烟气流速的选择变得更加 的重要 ， 一般应控制在 3 5m／s 。 欢迎光临本刊 网站 h t t p ／ ／ w ww． e i c ． c o rn． c n 曼 量旦 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 - 1 0 4 1 ． 2 0 1 2 ． 0 2 ． 0 2 6 基 于 US B 2 ． 0总线 的 D S P自举 的实现 旦经验窒 旦 丛飞字 ， 臧春华 ， 孙铭媚 1 ． 南京航空航天大学 电子信息工程学院， 南京 2 1 0 0 1 6 ； 2 ． 解放军理工大学 图书馆， 南京 2 1 0 0 1 6 摘要 本文介绍了使用 U S B 2 ． 0控制器 C Y T C 6 8 0 1 3 A对 DS P芯片 T MS 3 2 0 V C 5 4 1 6进行 HP I自举的方法， 并介绍了相应的 硬 件电路以及软件操作方法 。此 方法易于实现、 成本低 。 可广泛应用于各种有 US B接 口的 D S P系统 中。 关键词 DS P；I t P I ； U S B；自举； C Y7 C 6 8 0 1 3 A 中图分类号 T l r 3 3 2 ． 1 文献标 志码 B Re a l i z a t i o n o f bo o t l o a di ng o f DS P b a s e d o n US B 2． 0 CONG Fe i ． y u ． ZANG Ch u n h u a ， S UN Mi n g ． me l 1 ．C o l l e g e o f E l e c t r o n i c a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g ， N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s ， N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 ， C h i n a ； 2 ． L i b r a r y ， P L A U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s a me t h o d o f b o o U o a d i n g T MS3 2 0 VC5 4 1 6 u s i n g USB 2． 0 c o n t r o l l e r CY 7 G6 8 0 1 3 A． I t a ls o g i v e s it s h a r d wa r e s c h e ma t ic an d r e l a t iv e s o f t wa r e k n o wl e d g e．T h i s me t h o d i s e a s y t o r e a l iz e a n d c o s t e ff e c t iv e，a n d c a n b e wid e ly u s e d i n DSP s y s t e ms ． Ke y wo r d s DSP；HPI ；USB；b o o t l o a d；CY 7 C6 8 0 1 3 A O 引言 D S P D i st al S i g n a l P r o c e s s o r 目前已被广泛应用在信号处 理 、 工业控制、 雷达、 通信等领域 ， 其片上专用的硬件电路使得 D S P拥有强大的运算能力。1 1的 T M S 3 2 0 V C 5 4系列 以下称 C 5 4 D S P更以其优秀的性能以及较高的性价比一直在市场上 受到欢迎⋯。而 C 5 4系列 D S P片上 没有可供存储程序 的 F L A S H存储器 ， 用户需要通过 D S P的自举引导 b o o fl o a d e r 功 能将程序代码从外部“ 搬移” 到芯片内部的 R A M 中或者片外 的扩展存储器内。 本文以T M S 3 2 0 V C 5 4 1 6 以下称 C 5 4 1 6 为例介绍 C 5 4系 5 ． 6 喷嘴雾化性能的影晌 喷嘴压力一定 雾化角不变 时， 脱硫效果较好， 而且随 着进口S O ， 浓度的波动， 其变化很小， 具有很好的稳定性能。 当喷嘴压力增大时， 其脱硫效率也会随之提高， 但增加到一定 值时， 再提高喷嘴压力 ， 脱硫效率将会下降。主要原因是压力 越大， 喷淋液的雾化程度越高， 从而造成烟气中S O 还没来得 及和石灰石浆液反应液滴就被吹走 。所 以， 选择一个合适 的喷嘴压力将会对脱硫效率产生重要影响。 6结论 江苏某电厂通过对脱硫系统加装烟气余热回收装置， 并 优化脱硫系统的运行方式 ， 使得其两个 3 5 0 M W 机组在提高脱 硫率的情况下又能得到很好的经济效益。其 1 号／ 2号机组加 装烟气余热回收装置后 ， 使得锅炉排烟温度从 1 4 0 ％降低到 1 1 0 ℃， 降低了3 0 ％左右， 与之前使用工艺水冷却降低烟气温 度相比， 极大了节约了工艺水量。而该部分烟气余热利用后， 每台机组的发电煤耗降低了 1 ． 5 g ／ k W h以上 ， 为企业带来 了很好的经济效益。再通过优化运行方式， 脱硫率也得到了 显著提高， 达到了较好的脱硫效果。口 参考文献 [ 1 ]何育东．火电机组烟气脱硫装置运行优化[ J ] ． 热力发电， 2 0 1 0， 3 9 4 4 - 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