大型火电机组WFGD系统水耗特性建模与优化调整分析文献综述

 2022-10-30 09:49:01

文献综述(或调研报告):

随着水资源的日益匮乏,节水已成为促进生产与发展的重要内容。火电厂作为工业用水大户,如何节约取水水量、降低污水排放量,已成为火电生存和发展的重要课题。近年来,国家对环境保护工作不断重视,应用合理的技术与模型以达到节水目的,成为火电厂生存的第一要素。因此, 火电厂节水工艺与节水模型的研究,对减少单位发电水耗、降低发电成本、提高资源利用率有着很重大的现实意义,也是火电厂实施可持续发展的重要措施。[1]

物料平衡计算是石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统设计的重要依据,也是湿法烟气脱硫系统运行管理的重要参数,对深入了解电厂湿法烟气脱硫的内部过程、节约能源和减少污染物排放等具有重要指导意义。[2]其中,水平衡是物料平衡的重要部分。

总体来说,脱硫系统的补水点主要有除雾器冲洗水补水、石灰石浆液制备系统补水、真空皮带脱水机的滤液、滤饼冲洗水补水、GGH冲洗补水、氧化空气增湿降温补水和吸收塔管道等不定期冲洗补水;而脱硫系统水耗主要包括烟气带走的水蒸气、烟气携带液态水、石膏带走的水量和排放的废水。[3]


脱硫系统的水平衡与锅炉烟气量、脱硫装置入口和出口烟气温度等密切相关,吸收塔内蒸发水量占系统水耗的90%以上。[4]

在进行石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术研究时,首先需要确定基本参数(如烟气参数,煤质参数,吸收剂情况,必须的脱硫效率及拟定相应的二氧化硫脱除系统);确定基本参数之后,根据系统流程及脱硫反应机理进行的物料平衡分析与计算是喷淋脱硫技术研究与设计优化的基础,由此可见基本参数确定及物料平衡计算是石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术研究与设计优化的基础与关键.[5]

该工艺在应用过程中也发现一些问题,主要表现为:石灰石的利用率低,脱硫效率不能达到系统设计的额定值,系统水耗过大等。工业上为了提高脱硫效率,往往加入过量的石灰石,导致石灰石利用率低;脱硫效率受到以下因素的影响:吸收塔浆液pH、液气比及浆液循环量、烟气与脱硫剂的接触时间、石灰石粒
度和纯度、氧化空气量 、烟尘和烟气温度以及Cl-含量。湿法脱硫水耗主要来自蒸发和烟气携带,影响因素主要是烟气量、燃煤硫分和 WFGD 装置进口烟气温差。[2]

影响石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统用水量的主要因素是烟气量、燃煤硫分以及吸收塔进出口烟气温差。当烟气量增加时,经过吸收塔的烟气中携带汽态水的分容积增加,烟气携带汽态水的能力增加,则烟气中的汽态水(吸收塔内蒸发水)随烟气排入大气;当收到基硫分增加时,则SO2。浓度增加,需要的石灰石浆液量增加,参与反应的物料增加,整个脱硫系统各用水点的水耗量增加,则整个脱硫工艺系统耗水量增加。[6]

设置GGH可以把吸收塔入口烟气温度控制在80℃,出口烟气温度控制在40-50℃,,比后期不设置GGH的项目,减少的蒸发水量约40%。但设置GGH有很多弊端,比如在吸收塔塔尾部,烟气中的S2 主要以液态形式存在,而较高的温度则加剧了腐蚀反应的强度,大大减少了设备的寿命。通过降低吸收塔入口烟气温度,减少净烟气中蒸汽含量,可以达到脱硫系统深度节水的目的,但同时也带来了脱硫系统水量平衡问题。

锅炉系统及燃煤一定的情况下,出塔烟温是用于控制水耗大小的主要因素。脱硫主反应温度一般在42~58°C之间,以49~50°C为最合适,因此在满足主反应温度要求、保证脱硫效果的前提下,通过降低出塔烟温,从而在一定范围内降低出塔烟温是有效的节水优化方法,据此提出以下几点节水优化措施:

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