600 MW火电机组单侧烟气脱硫废水零排放处理系统的应用.pdf

2023年第1 期（总第30 1 期）doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2023.01.007应用能源技术29600MW火电机组单侧烟气脱硫废水零排放处理系统的应用朱亚（国家电投集团重庆电力有限公司，重庆40 0 0 0 0)摘要：文中选用6 0 0 MW发电机组电厂第一套旋转雾化计划方案的高温烟气旁路蒸发对完成全厂废水零排放起着至关重要的作用，对类似电厂有较好的引领示范。旋转雾化器广泛应用于发电厂半干法脱硫装置中，将过饱和石灰浆液经旋转雾化器雾化时与加锅炉出口烟气接触反应，完成烟气烟气脱硫。该电厂作为西北地区第一家完成全厂废水零排放更新改造的电力企业，成功将旋转雾化装置用于6 0 0 MW发电机组脱硫废水烟气蒸发装置中，完成了设备创新实践，在这个环保科技行业具有重要示范性价值意义行业引领功效。关键词：脱硫废水；排放处理；旋转雾化器；单侧烟气中图分类号：TM621Application of Zero Emission Treatment Systemfor Desulfurization Wastewater of 600 MW(State Power Investment Group Chongqing Electric Power Co.,Ltd.,Chongqing 40ooo0,China)Abstract:This paper presents a case study of the high-temperature flue gas bypass evaporation ofthe first set of rotary atomization schemes of 600 MW power plant.This system plays a crucial role inachieving zero wastewater discharge for the entire plant and serves as a valuable demonstration forsimilar power plants.Rotary atomizers are extensively employed in semi-dry flue gas desulfurizationsystems of power plants.As the supersaturated gypsum slurry undergoes atomization by the rotaryatomizer,it interacts with the flue gas at the boiler outlet,facilitating flue gas desulfurization.Notably,this power plant is the first in Northwest China to accomplish zero wastewater discharge andrenovation of the entire plant.It has successfully implemented the rotary atomization device in the fluegas evaporation device of the desulfurization wastewater of the 600 MW power generating unit.Thisachievement represents an innovative practice in the environmental protection technology industry,showcasing significant demonstrative value and industry-leading impact.Key words:desulfurization wastewater;emission treatment;rotary atomizer;single-side flue gas0引言中国是一个“煤多、气少、油少”的国家，煤炭在中石化能源体系里的比例约7 6%，煤炭网络资收稿日期：2 0 2 2-1 1-2 2 修订日期：2 0 2 2-1 2-0 9作者简介：朱亚（1 9 7 0），男,本科,工程师,现从事发电企业安全环保监督工作。文献标志码：AThermal Power UnitZHU Ya源清洁利用是国家能源问题的重要战略布署。近年来随着经济发展迅速稳步发展，社会发展能源供应持续加大，在我国煤炭生产与消费持续增长，煤炭生产与消费总产量均超过全世界一半，位列世界第一 1-3。煤炭消费快速，要为中国经济发展给予动力工程的前提下也会带来非常严重的环文章编号：1 0 0 9-32 30(2 0 2 3)0 1-0 0 2 9-0 530境污染问题。在我国工业生产S0，排放量9 0%之上来源于煤炭，近几十年来国家实施了指标值限定、污染治理等环境保护政策，但每年的SO2排放总产量依然极大。近些年，我国东部地区雾霾污染日益增多，雾霾环境污染总面积迅速扩大，给在我国粮食作物、山林和身体健康等多个方面造成巨大危害，成为了牵制在我国社会经济发展可持续的关键因素 4-6 。随着人们生活水准的升高,大众的环境保护意识进一步增强，整治SO2排放已刻不容缓，“碧水青山便是金山银山”的发展理念广为人知 7-8 。旋转雾化器初次用于热电厂6 0 0 MW发电机组脱硫污水烟气蒸发装置，实现了电厂真正意义上厂区污水零排放，符合实际排放许可证和环评要求，有效避免了污水排放、脱硫系统氯离子含量超标准等诸多问题 9-1 0 1脱硫废水零排放系统概述该电厂I期工程2 6 0 0 MW机组锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司采用美国ABBC E燃烧工程公司引进技术设计和制造的HG2 0 7 0/17.5-YM9型锅炉，采用等离子点火启动方式，为亚临界参数、一次中间再热、控制循环、四角切向燃烧方式、单炉膛平衡通风、固态干式排渣、露天布置、全钢构架的II 形汽包炉。脱硫废水零排放系统采用单侧旁路烟气蒸发工艺，蒸发塔为一炉一塔配置，使用高频旋转喷雾喷嘴，配套设置输灰装置（仅作为事故工况下使用），每台机组设计最大处理能力为8 m/h。高温烟气从脱硝出口（空预器入口）烟道接引进入蒸发塔，在蒸发塔内蒸干脱硫废水。在锅炉满负荷和7 5%负荷时，废水处理量最大能达到8 m/h，蒸发器人口温度为300，蒸发器出口温度不低于1 50，空预器出口混合温度1 1 6，旁路烟道抽取烟气量为总烟气量的3.3%4.5%。1.1单侧烟气脱硫废水零排放系统处理脱硫废水原理蒸发塔雾化器采用美国KS原装进口雾化器，包括雾化器本体及运行操作系统，单台雾化器应用能源技术处理量为8 m/h,最高转速可达1 6 0 0 0 r/min，正常运转转速1 50 0 0 r/min，烟气从锅炉单侧脱硝出口空气预热器前引出一部分，进入喷雾干燥塔，废水通过泵送往雾化器中的雾化盘，通过高速旋转,废水被甩成50 1 0 0 m的细小液滴，液滴通过与高温烟气接触换热，使液滴中的水分迅速挥发,废水中的盐类被干燥析出，混人原烟气的粉尘中,通过后续除尘器收集下来，废水蒸发后的水蒸气与烟气混合从喷雾干燥塔下部引出，经电除尘收集后分散到灰中综合利用。1.2蒸发塔系统设备构成该电厂脱硫废水零排放系统采用单侧旁路烟气蒸发工艺，蒸发塔为一炉一塔配置，使用高频旋转喷雾喷嘴，配套设置输灰装置。蒸发塔总高为34.4m，采用钢结构作为主体结构支撑。塔体总高2 7.2 m,其中锥段8.8 m,用于沉积的灰收集及形成有利于烟气回流的流场,直筒段1 2.5m,用于废水蒸发。2采集数据建模优化烟气流场单侧烟气脱硫废水零排放系统处理在开工前，就锅炉系统布置，烟道走向进行全面的数据采集,并对蒸发塔烟气流场进行软件模拟优化，为本工程的实际应用提供技术支持，为装置的良好运行奠定基础。2.1烟道流场模拟改造前、后烟道空预器出口布置如图1 和图2所示；烟气流道改造前、后速度梯度云图如图3和图4所示。2.2脱硫废水零排放系统应用情况2019年1 2 月1 5日起，该电厂#1、#2 机组脱硫废水零排放系统相继投人应用，从投运期间蒸发塔壁温度分布看，温度分布与温度模拟偏差不大，达到设计要求，脱硫废水零排放系统30 0、400、450 和6 0 0 MW负荷运行参数见表1。在#1、#2机组等级检修期间对蒸发塔壁、烟道检查时未发现塔壁挂灰、烟道积灰情况。2023年第1 期（总第30 1 期）2023年第1 期（总第30 1 期）应用能源技术31图1 原空预器出口烟道布置图2 改造后烟道空预器出口布置VeloctyContour 2 Figure 13.188e+0012.869e+0012.551e+0012.232e0011.913e0011.594e+0011.275e+0019.585+0006.376e+0003.1880+0000.00+000ms-1图3烟气流道改造前速度梯度云图VelocityVoctor1Figure53.188e+0012.391e+0011.594e+0017.971e+0000.000+000mB-1图4烟气流道改造后速度梯度云图32表1蒸发塔进烟气流量/mh-1蒸发塔出烟气流量/m3h-1雾化器振动inch/sec雾化器温度/雾化器电流/A3脱硫废水零排放系统的投运后对锅炉的影响3.1对锅炉效率的影响#1机组脱硫废水蒸发塔投运对锅炉效率的影响为0.2 4%,对机组煤耗的影响为0.7 6 g/kWh;#2机组脱硫废水蒸发塔投运对锅炉效率的影响为0.16%,对机组煤耗的影响为0.52 g/kWh，满足设计要求。3.2投运脱硫废水对粉煤灰成分的影响（1)喷水后#1/#2 机组灰库飞灰样品氯含量为0.1 0 5%/0.1 2 8%，按40%比例掺人水泥中，最终水泥实际含氯量为0.0 42%/0.0 51%，小于上述国标对于粉煤灰硅酸盐水泥中含氯量不大于0.06%的指标要求；(2)喷水后#1/#2 机组灰库飞灰样品游离氧化钙含量为0.9 2%/0.6 7%，按40%比例掺入水泥中,最终水泥实际游离氧化钙含量为0.36 8%0.268%，小于上述国标对于粉煤灰硅酸盐水泥中游离氧化钙含量不大于1%的指标要求。(3)脱硫废水系统投运后对烟气含湿量及烟温的影响不同负荷段试验工况下，于蒸发塔入、出口烟道测点，对烟气含湿量及烟温进行了测试,测试结果见表2。应用能源技术脱硫废水零排放系统30 0、40 0、450 和6 0 0 MW负荷运行参数机组负荷/MW项目300废水流量t/h1.8烟气调门开度%60进气烟道烟温/300回流烟道烟温/23454 95264 840一一2023年第1 期（总第30 1 期）4005404.76.210010031632519220171 88790 334.84.440113 2500.81.031324656表2烟气含湿量及烟温机组负荷MW项目183喷水流量/h-12.3人口烟气含湿量/%4.3出口烟气含湿量/%15.1入口烟温/290.9出口烟温/172.4从表2 测试结果看高低负荷段喷水后烟气含湿量增加7.4%1 1.2%，由于脱硫废水零排放系统蒸发塔抽取烟气量为锅炉总烟气量的4%，该电厂脱硫废水量排放系统投运2 年以来，未发现湿度对后续烟冷器、电除尘设备的影响，总体运行工况良好。4单侧烟气脱硫废水零排放系统对锅炉风烟系统的影响该电厂#1、#2 机组废水零排放系统蒸发塔均从锅炉单侧抽取烟气，投运后抽取烟气侧的空预器排烟温度降低4 7,机组接带低负荷、环境温度0 以下时，抽取烟气侧空预器冷端平均温度为6 3 6 7,已低于酸露点温度，空预器冷端有腐蚀堵塞的安全风险。针对此问题采取的措施：(1)通过调整两侧送风机的送风量及提高暖风器的温度,以保证空预器冷端温度不低7 0 以上，防止空预器冷端腐蚀；600810033920599.995114 4000.731703035903.38.03.19.314.720.5298.8336.2166.1163.62023年第1 期（总第30 1 期）(2)通过降低废水耗量，调节烟气挡板减少蒸发塔的抽烟气量，控制空预器冷端温度在酸露点温度以上。5创新脱硫废水零排放系统自动控制策略脱硫废水排放系统原自动控制策略为废水流量作为自动控制的目标值，烟气量作为被调量，由于烟气挡板调节特性差，调节相对滞后，一直无法实现自动控制。电厂对脱硫废水零排放系统自动控制策略进行创新设计，依据运行中需最大限度地消耗废水,在新设计的逻辑控制中将蒸发塔出口烟温定为自动调整的目标值，然后在逻辑内根据蒸发塔体雾化前后烟温变化滞后特性，根据试验结果在逻辑内设定自动调整延时及调整死区，自动投运后机组负荷在1 8 0 6 0 0 MW负荷波动时自动调整性能良好。6运行调整及检修维护方面的经验（1)脱硫废水蒸发塔正常运行中基本无灰，大量落灰主要存在于系统投运时烟道内积灰灰进人塔内，如不及时输灰，存在积灰堵塞烟道的危险，在系统投运时保持仓泵连续输灰，确保由烟道进入的积灰能及时输走,系统正常运行时,PLC 自动控制输灰自动每隔6 h输灰一次，确保塔体内部的积灰及时输空。(2)旋转雾化器长时间运行，会引起雾化盘内部积垢，导致雾化盘动平衡失去，振动增大，不及时处理会引起雾化盘损坏，当振动至报警值后停运更换备用雾化盘后投入运行，系统停运时间短，影响小。7结束语单侧烟气脱硫废水零排放系统处旋转雾化器应用能源技术首次应用于火电厂6 0 0 MW机组脱硫废水烟气蒸发装置，使该电厂真正意义上实现全厂废水零排放，该电厂作为西北地区第一个实现全厂废水零排放改造的电力企业，首次将旋转雾化器应用于600MW机组脱硫废水烟气蒸发装置中,实现了设备的应用创新，在该环保技术领域有重大的示范意义及行业引领作用。参考文献1 杨友麒。“双碳”形势下能源化工企业绿色低碳转型进展 J.现代化工,2 0 2 3,43(1):1-1 2.2袁益，舒展.新时期中国能源安全问题的研究综述与展望 J.河北地质大学学报,2 0 1 9,42(1)：93-102.3杨维新.中国能源体系所面临的风险与对策分析J.经济问题探索,2 0 1 4(8):37-42.4冯思静.煤炭资源型城市生态补偿研究 D.辽宁工程技术大学,2 0 1 0.5王洪昌，朱金伟，束韫，等.我国大气污染物可持续深度控制技术需求方向分析 J.环境工程技术学报,2 0 1 5,5(3):1 8 0 -1 8 5.6谌天兵，武建军，韩甲业.燃煤污染现状及其治理技术综述 J.煤,2 0 0 6(2):1-4,7.7李博,王卫良，姚宣,等.煤电减排对中国大气污染物排放控制的影响研究 J.中国电力,2 0 1 9,52(1):110 117.8脱硫脱硝行业2 0 1 4年发展综述 J.中国环保产业,2 0 1 5(1 2):4 2 3.9赵宁,冯永新,林廷坤,等.脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究 J.中国电力,2 0 2 2,55(7):193-200.10韩松，李雄飞，靳虎，等.旋转喷雾干燥法烟气脱硫的工艺技术研究 J，中国环保产业,2 0 2 1(4):50-53.33