香港南丫电厂湿法烟气脱硫工艺系统及其运行情况
南丫发电厂是香港电灯有限公司投资的唯一发电厂,位于香港南丫岛,占地50 hm2。南丫发电厂燃煤机组总装机容量为2 500 MW,其中3台为250 MW机组(1~3号机组),5台为350 MW机组(4~8号机组),其三大主机均由日本三菱重工株式会社供货。这8台机组的锅炉均为强制循环,四角切向喷射燃烧锅炉,燃用山西煤。8台机组共设有3根215 m高的燃囱,1、2、3号机组共用1根烟囱,4、5、6号机组共用1根烟囱,7、8号机组共用1根烟囱。目前8台机组均已投产发电。另外,电厂还安装了1台55 MW和6台125 MW燃气轮机组,作为燃煤机组启动和电网调峰用。
南丫发电厂目前在6、7、8号机组上共安装了3套石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置,其主体部分总投资约8.5亿港币。第1台脱硫装置安装在6号机组上,系在主机投运后加装的,并已在1993年9月投产。第2、3台脱硫装置安装在7、8号机组上,与主机单元匹配同步建设,目前也已投产。3套脱硫设备主体部分相互独立,但共用1套废水处理和石膏脱水系统。这3套脱硫装置的主体部分为日本三菱公司总承包,石灰石及石膏处理系统则分别由日本UBE,瑞典Consilium和荷兰ESI提供,脱硫装置寿命按30 a设计。港灯公司正考虑在4、5号机组设置脱硫装置,预计2003年投入运行。
1 石灰石-石膏法脱硫的工艺系统
南丫电厂采用的目前世界上较为成熟的石灰石-石膏法烟气脱硫工艺脱硫装置按Sy=1.9%的设计,设计效率η≥90%。该装置采用石灰石作为吸收剂,最终产品为脱水石膏,大修期为38个月,能在锅炉负荷为140 MW时运行(额定负荷为350 MW)(锅炉机组现运行燃煤的Sy=0.6%~0.7%,实测脱硫装置效率达91%)。脱硫装置共包括以下几个系统(见图1)。
1.1 吸收系统
吸收系统由吸收塔、除雾器、循环泵、氧化风机等组成。吸收塔为卧式布置的垂直同向栅条填充塔(6.2 m(宽)×12 m(长)×9.5 m(高)),塔底为14.5 m(宽)×12.2 m(长)×9.5 m(高)的浆液池,贮存容量为796 m3。循环泵共6台,5台运行1台备用,氧化风机共2台,1台运行1台备用。
1.2 石灰石粉输送及贮存系统
南丫电厂的石灰石粉在广东云浮制备,石灰石粉纯度要求大于96%,通过货船运至电厂码头,然后通过350 t/h的连续螺旋卸料机输送至2个石灰石粉仓,每个粉仓的贮存容量为7 000 t,为设计燃煤工况下14 d的用量。贮仓下部为制浆池,制成的石灰石浆液用泵打至吸收塔浆液池。每个浆液池设有2台浆液供给泵。
1.3 石膏制备系统(3台脱硫装置共用)
从吸收塔排出的石膏浆液通过吸收塔排出浆液泵送到2个浆液贮存罐,再用泵打至2个旋流器供给罐,然后再用泵分别送至3台水力旋流器脱水(大约能脱去30%~50%的水分),再进入真空皮带脱水机。脱水后的石膏湿度不大于10%,由皮带输送机转运到一个贮量为6 000 t的石膏储存仓,
然后再输送至码头,石膏全部销往国内。该系统的废水则回收至吸收塔。
1.4 烟气系统
引风机出口后的烟气一路经旁路直接至烟囱,另一路经增压风机增压后送至回转式烟气—烟气热交换器(GGH)的放热侧,温度从134 ℃降至88 ℃左右。烟气经吸收塔后温度为52.5 ℃左右,经GGH加热后,设计温度为不小于80 ℃,但实际达103 ℃。GGH设有十几个蒸汽吹灰器,每天吹3次左右,还设有水力冲灰装置,GGH的漏风率为10%。GGH出口至吸收塔、吸收塔到GGH、GGH至烟囱的烟道内侧都衬有树脂。
7、8号机组的脱硫装置是与主机同步建设的,但也设了增压风机,主要是从节能和运行调节的角度考虑。当脱硫装置停运时,增压风机就关闭。增压风机考虑了较大的设计裕量,达40%的裕量,另外,设计要求旁路烟道风门后的压力略大于风门前的压力。
1.5 废水处理系统(3台脱硫装置共用)
南丫电厂的脱硫装置设有较为复杂的废水处理系统、石灰石粉仓制浆池,吸收塔反应池的废水集中处理。该系统是2级处理,经一级处理后的净水回收利用,废水再经二级处理后排入大海。
1.6 控制系统
吸收反应塔的控制在机炉电集控室内控制,废水处理系统在现场控制室控制,其它公共设置的控制部分为单独设置。
2 运行情况
6号机组脱硫装置1993年运行至今,7、8号机组脱硫装置1997年运行至今,出现过以下一些问题,并采取了一些措施。
a)浆液循环泵、浆液排放泵壳体衬胶,叶片也衬胶,运行中发现叶片衬胶脱落,后叶片改为At49材料,情况好转。
b)除雾器易堵,特别是第1级除雾器,主要是设计上存在不合理。
c)氧化风机出口喷咀会被石膏堵住。
d)吸收塔浆液池、石灰石粉仓浆液池的搅拌器磨损厉害。
e)增压风机发生振动,主要是GGH冲洗水的排水系统堵了,水漫起来,而GGH与增压风机布置标高接近,水就流到风机里冲击转动叶片,引起振动。
f)烟道内的树脂无大面积脱落情况,如局部脱落,就局部补充。脱硫设备原设计38个月无须维修,实际无法做到。电厂介绍一般来说,除非出现大的问题,三菱公司来参与分析、解决;一般问题,三菱公司都不来,由电厂自行解决。
3 结束语
尽管南丫电厂脱硫装置在运行中也存在一些问题,但总的来说我们认为还是一种可靠性高、运行经验较成熟的脱硫装置。通过这次调研,我们对石灰石-石膏湿法脱硫工艺有了直接的了解,掌握了第一手资料,这为将来广东省的火电厂脱硫设备的选型、招标都会提供一定的经验。但是,湿法脱硫工艺造价高,系统及运行都较为复杂,如何根据国内的实际情况,提高设备的国产化率,简化脱硫系统和降低造价,将是我们未来工作的重点。
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