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脱硫剂石灰石粉气力输送系统输送(锅炉炉内脱硫)
一、系统介绍
        炉内喷钙(脱硫剂:石灰石粉),CaCO3在炉内热解为高活性CaO与SO2反应,脱除SO2。该技术工艺流程简单、占地面积少,与其它烟气脱硫技术相比,能以最低的费用得到较高的脱硫效果,在Ca/S小于等于1.5-2.0时,脱硫率达85%以上。对锅炉安全经济运行基本没有影响,没有二次污染.从而实现国家环保要求。
  1.适用范围:
     脱硫石灰石粉输送系统适用于中小型燃煤电厂锅炉脱硫。
  2.主要功能:
     将炉内脱硫所需脱硫剂--石灰石粉,通过变频给料机、连续输送泵,由动力风源、管道、分配器等完成计量、输送、送粉量调节、炉内喷射,从而使石灰石粉在炉内锻烧分解,利用生成的CaO与炉内烟气中的SO2进行反应,除去烟气中的大部分SO2,实现炉内脱硫

 二、核心设备:

     1、采用JSB连续输送泵     

     技术特点:
     具有连续给料、输送稳定、三层锁气等特点。另外,系统的风量、风压、管道等合理配置,对系统的稳定运行将产生至关重要的影响。一次性投资少,运行费用低,无污水排放,占地面积小,工艺简单,运行可靠,无二次污染;

                                          中、小型锅炉的应用(此图为2x75t/h锅炉炉内脱硫用)

   

2  采用LT 浓相仓泵                    

                      大、  中型锅炉的应用(此图为300MW机组脱硫用)

 

3、低压连续输送泵QLB

                                中、小型锅炉的应用(此图为2x35t/h锅炉炉内脱硫用)

一、循环流化床锅炉炉内烟气脱硫背景
国家发布的GB13223—2011 《火电厂大气污染物排放标准》

污染物项目
限值
烟尘
30
SO2
100(1)
200
400(2)
氮氧化物(以 NOx计)
100
200(3)
汞及其化合物
0.03(1)

(1)新建火力发电锅炉执行该限值
(2)使用高硫煤地区的现有火力发电锅炉执行该限值
(3) 2003年 12月 31日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的燃煤锅炉执行该限值
二、循环流化床锅炉炉内烟气脱硫状况
循环流化床(CFB)锅炉炉内稳定的870℃左右的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫条件,炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统,并科学经济实用地选择脱硫固化剂。
   一般电厂大多是外购满足要求的石灰石粉,由密封罐车运至电厂内,通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部,安装有气力输送系统,将石灰石粉通过管道输送至炉膛进行SO2吸收反应。
三、脱硫剂(石灰石粉)细度的选择
  循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一般为0.2~1.5mm,平均粒径一般控制在0.1~0.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表面小,使钙的利用率降低;石灰石粒径过细,则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于0.075mm的颗粒,小于0.075mm的颗粒不能再返回炉膛而降低了利用率(还会影响到灰的综合利用)。循环流化床锅炉与其分离和返料系统组成外循环回路保证了细颗粒(0.5~0.075mm的CaC2O3、CaO、CaS2O4等)随炉灰一起的不断循环,这样SO2易扩散到脱硫剂核心,其反应面积增大,从而提高了循环流化床锅炉中石灰石的利用率。0.5~1.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环,被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面墙贴壁流下又落入流化床。循环流化床锅炉运行时较经济的Ca/S比一般在 1.5~2.5之间。
脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂,不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同,影响到灰渣的综合利用性能。
四、石灰石粉特性
研磨后石灰石粉颗粒棱角, 硬度高;石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差,逸气性强;粒度分布差别较大(20um-1.5mm);堆积密度较大(1.3t/m3左右);吸水性高,粘度大;;对输送管道的磨损较大;气力输送的悬浮速度梯度较大,流态化性能差,气力输送的状态极不稳定(属于难输送物料);石灰石粉颗粒容易沉积;吸潮板结,造成堵管。
石灰石系统投运后出现的主要问题:采用压缩空气输粉时,压缩空气中带水,使石灰石受潮、结块;送粉管道细长,中途弯头部位易堵;投入石灰石后,床温会下降、床压迅速上涨;冷渣器排渣量增大。
4、炉膛喷射位置的选择并且合理布置炉膛接口
现有石灰石注入点一般有:
    1. 给煤管中给入-效果差
    2. 二次风中给入-二次风穿透力差+难以接触SO2
    3. 独立开口-混合扩散差+位置过低+离给煤口近
    4. 回料阀给入-效果较好
建议给入位置
    1. 前墙给煤:后墙+位置上移+上二次风口下独立开口
    2. 后墙给煤:前墙+位置上移+上二次风口下

关键在于提高上二次风的动量和穿透能力,利用二次的卷吸左右,强化石灰石和SO2,O2混合接触。

四、单级连续石灰石气力输送系统优化设计

     外购满足要求的石灰石粉(粒径小于1mm),由密封罐车运至电厂内,通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部,安装有气力输送系统,石灰石粉由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式,每套输送系统正常出力不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR时炉内脱硫所需石灰石粉量的150%。
单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按气力输送泵的标高不同分为0米层发送单级料仓石灰石输送系统和约15米层发送单级料仓石灰石输送系统,按输送动力气源分为压缩空气、60-80KPa高压风(又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化风机)、热一次风等系统。
可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点,如个各个风(一次、二次、高压流化、播煤等风)的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计,定出最佳方案,给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石(脱硫固化剂)粉存储及输送系统优化方案。

系统配置:物料从石灰石粉仓的下部手动插板阀,通过气动闸板阀至变频电动给料机,进入计量装置(计量为选配,一般为冲板流量计或在高度允许的情况下采用计量仓称重),计量装置下料口至高效型JSB系列气力输送泵,利用罗茨风机或者厂内压缩空气将物料吹送到锅炉炉膛。系统中,若采用冲板流量计或计量料仓称重系统来计量输送物料的量,为保证计量的准确,计量称对外接口均采用软连接。考虑物料的特性、温度,软连接采用耐压、耐磨的橡胶接头。
输送管道采用厚壁耐压无缝钢管,管道上设有补偿器,以消除热胀冷缩的伸缩量。并配有管道分配器,将输送管道一分为二,管道分配器采用内衬陶瓷的耐磨材料制造。
为保证输送系统正常运行,在输送气源母管上设置压力变送器及压力开关,在仪用压缩空气母管上设置压力变送器及压力开关,在输送管道上设置法兰压力变送器,监测输送管道输送压力,输送压力高于设定值时,具有堵管倾向,则停运电动给料机和JSB高效连续输送泵,停止进料,继续吹扫管道,直至管道压力降至设定的下限值。
系统特点:该系统选用选用JSB系列连续输送泵为核心输送设备,安装在位于锅炉房(附近)外侧的石灰石粉库下,可根据锅炉的运行工况,通过变频电机实现无级调速控制,将石灰石粉定量、连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。
与常规输送相比,直接连续输送系统具有以下优点:
(1)投资成本低:一级输送,设备少,耗气小,投资降低,便于优化布置;
(2)可靠性高: 由于设备减少,系统出故障的几率减小,维护量小;
(3)给料均匀、连续、提高了输送可靠性;
(4)系统出力调节方便、调节范围大: 通过称重模块可清楚知道系统出力,通过变频电机无级调速,调整系统出力;
五、对单级料仓连续石灰石输送系统的优化设计与改进
  单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级料仓石灰石输送系统有所简化,投资较省,但气源和发送方式的选择性较大,还需在提高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点,如个各个风(一次、二次、高压流化、播煤等风)的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计,定出最佳方案,给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石(脱硫固化剂)粉存储及输送系统和脱硫优化方案。
5.1设计改进特点
(1)料仓:在料仓内壁上增加设计高压热风气化板。
(2)变频电动旋转给料阀:锁风、均匀下料、增加防漏风措施。
(3)JSB高效连续输送泵:在管道正压运行时能维持吸料口微负压。
(4)气源风装置:根据现场的实际情况选罗茨风机(或压缩空气需减压处理)。设计风加热装置以确保整个系统能用热风吹扫。
(5) 防冻设计:对粉仓、设备、管道都设计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保证在气候极端潮湿的情况下,脱硫剂粉不发生结块,以防止堵料。
由于石灰石粉比较细、且易受潮结块,所以要求粉仓严密;又由于粉仓严密,当粉仓静压低、给粉机静压高时,石灰石粉会倒灌,所以粉仓的设计按用热风维持正压运行。
5.2输送动力气源的优化选择方案
输送动力气源可以选择:压缩空气、单独罗茨风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上首先要尽量利用电厂现有的资源,看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大,然后合理选择。利用CFB锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。
5.3发送料装置标高的优化选择方案
单级料仓脱硫固化剂输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统。在15米层设置发送脱硫固化剂装置使粉仓的高度提升,需同时采用无中间仓的发送系统才能降低这个高度,然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源,总体上避免系统复杂化,降低工程造价。
在0米层设置单级发送装置,若采用无中间仓的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料,同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近,就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输送动力气源。总体上避免系统复杂化,提高了可靠性,还可降低工程造价。
5.4发送料装置的优化选择方案
发送料装置目前有多种形式:JSB型高效连续输送泵、LT型浓相仓式泵
5.6 石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案
脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂气固两相流喷入CFB锅炉的位置,这对脱硫效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有:在炉墙下部上专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不尽相同,到底哪个接口方式才能最有效地提高脱硫效果,不能一概而论。总之要使脱硫固化剂同时从不同标高进入CFB锅炉炉堂,使脱硫固化剂粉弥漫在整个炉堂空间最充分地煅烧和与SO2接触反应。
要考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂输送系统的影响,在接口处设计成三通式负压吸入口。
5.7 石灰石粉仓内防潮的优化选择方案
脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简单的采用密闭的办法,出现了粉仓内背压波动甚至为负的情况,影响到脱硫固化剂粉的可靠输送。优化选择的解决办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。
5.8 脱硫固化剂的优化选择方案
脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫效率高和灰渣综合利用好两个方面。
一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同,影响到灰渣的综合利用。一种少量的脱硫添加剂可以改变灰渣的的品质,可以保证灰渣的有效综合利用。这种服务已经社会化。
 



 


            

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