一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法與流程
2023-06-10 15:23:10 3
本發明涉及火電廠溼法脫硫領域，尤其涉及一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法。
背景技術：
當前中國大氣環境形勢十分嚴峻，經常發生空氣重汙染，尤其是最近幾年發生的霧霾天氣，威脅到身體健康。火電廠全面超低排放改造已經成為降低汙染物排放量的重要措施。李德波等進行了廣東省首臺超潔淨排放現場測試研究，現場測試表明：fgd系統的脫硫效率達到99％以上，煙囪so2排放濃度在35mg/m3以下。盧偉輝等進行了廣東省燃煤機組環保設備故障檢測及優化措施研究。研究者指出：脫硫設備的主要故障為引風機、增壓風機故障和ggh故障，提出採用低硫煤、增容改造、取消ggh和引增合一等4種優化措施。李興華等進行了燃煤火電機組so2超低排放改造方案研究。研究結果表明：執行超低排放標準的脫硫裝置不建議設置ggh，原脫硫裝置設置有ggh的，建議取消，可以用無洩漏ggh取代，或者進行溼煙囪防腐改造等技術措施。魏宏鴿等進行了溼法脫硫系統除塵效果檢測與提效措施研究。研究表明：實際脫硫系統出口霧滴含量高出設計值，霧滴中存在的固體顆粒是導致除塵效率偏低的關鍵因素。周洪光等進行了燃用神華煤火電廠近零排放技術路線與工程應用的研究。史文崢等進行了燃煤電廠超低排放技術路線與協同脫除研究，研究者總結了3種現行的超低排放技術路線，分別是以低低溫電除塵器、溼式電除塵器和電袋除塵器等3種技術路線，研究表明在合理配置汙染物控制設備的情況下可以實現超低排放目標。潘丹萍等進行了電廠溼法脫硫系統對煙氣中細顆粒物及so3酸霧脫除作用的研究。國內其它研究者開展了火電廠汙染物減排數值模擬與現場試驗方面的研究。
本發明針對電廠溼法脫硫系統在進行改造後，脫硫效率仍然較低的技術問題提供了一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法，從fgd系統設計、入口煙氣因素、石灰石品質和現場運行參數等方面進行檢測，找出脫硫率低的原因，提供脫硫裝置下一步改造提供理論依據。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法，用於解決電廠溼法脫硫系統在進行改造後，脫硫效率仍然較低的技術問題。
本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法，包括：
s1：檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；
s2：檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統。
優選地，所述步驟s1之後還包括：
檢測煙氣量和煙氣中的二氧化硫含量，若煙氣量大於預設的煙氣量標準值且煙氣中的二氧化硫含量高於預設的二氧化硫含量標準值，則發送表示入口煙氣量和二氧化硫濃度過高的信號至火電廠綜合控制系統。
優選地，所述步驟s2之後還包括：
s3：檢測吸收塔漿液的亞硫酸鈣含量、碳酸鈣含量和硫酸鈣含量，若亞硫酸鈣含量高於0.3％、碳酸鈣含量高於3％且硫酸鈣含量小於90％，則發送表示吸收塔漿液出現問題的信號至火電廠綜合控制系統。
優選地，所述步驟s3之後還包括：
檢測循環泵的電流，若循環泵的電流隨時間下降，則發送表示循環泵漿液流量減少的信號至火電廠綜合控制系統。
優選地，所述步驟s2之後還包括：
增加吸收塔的噴淋層及相應的循環泵。
本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測裝置，包括：
fgd吸收塔檢測模塊，用於檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；
吸收劑石灰石檢測模塊，用於檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統。
優選地，本發明實施例還包括：
煙氣檢測模塊，用於檢測煙氣量和煙氣中的二氧化硫含量，若煙氣量大於預設的煙氣量標準值且煙氣中的二氧化硫含量高於預設的二氧化硫含量標準值，則發送表示入口煙氣量和二氧化硫濃度過高的信號至火電廠綜合控制系統。
優選地，本發明實施例還包括：
吸收塔漿液檢測模塊，用於檢測吸收塔漿液的亞硫酸鈣含量、碳酸鈣含量和硫酸鈣含量，若亞硫酸鈣含量高於0.3％、碳酸鈣含量高於3％且硫酸鈣含量小於90％，則發送表示吸收塔漿液出現問題的信號至火電廠綜合控制系統。
優選地，本發明實施例還包括：
循環泵檢測模塊，用於檢測循環泵的電流，若循環泵的電流隨時間下降，則發送表示循環泵漿液流量減少的信號至火電廠綜合控制系統。
優選地，本發明實施例還包括：
改造模塊，用於增加吸收塔的噴淋層及相應的循環泵。
從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：
本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法，通過檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；再檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統，從而檢測出造成石灰石-脫硫系統效率低的原因，並將檢測到的結果發送到火電廠綜合控制系統以便進行下一步維修。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的一個實施例的示意圖；
圖2為本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的另一個實施例的示意圖；
圖3為本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的應用例中石灰石漿液中的碳酸鈣含量變化的示意圖；
圖4為本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的應用例中石灰石分析結果的示意圖；
圖5為本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的應用例中液氣比與脫硫率的關係的示意圖。
具體實施方式
本發明實施例提供了一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法，用於解決電廠溼法脫硫系統在進行改造後，脫硫效率仍然較低的技術問題。
為使得本發明的發明目的、特徵、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的一個實施例，包括：
101：檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；
102：檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統。
需要說明的是，吸收時間標準值和液氣比標準值需根據實際情況進行預設，此處不做限定。
本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法，通過檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；再檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統，從而檢測出造成石灰石-脫硫系統效率低的原因，並將檢測到的結果發送到火電廠綜合控制系統以便進行下一步維修。
以下將對本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的另一個實施例進行詳細的描述。
請參閱圖2，本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測方法的另一個實施例，包括：
201：檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；
202：檢測煙氣量和煙氣中的二氧化硫含量，若煙氣量大於預設的煙氣量標準值且煙氣中的二氧化硫含量高於預設的二氧化硫含量標準值，則發送表示入口煙氣量和二氧化硫濃度過高的信號至火電廠綜合控制系統。
203：檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統。
204：檢測吸收塔漿液的亞硫酸鈣含量、碳酸鈣含量和硫酸鈣含量，若亞硫酸鈣含量高於0.3％、碳酸鈣含量高於3％且硫酸鈣含量小於90％，則發送表示吸收塔漿液出現問題的信號至火電廠綜合控制系統。
205：檢測循環泵的電流，若循環泵的電流隨時間下降，則發送表示循環泵漿液流量減少的信號至火電廠綜合控制系統。
206：增加吸收塔的噴淋層及相應的循環泵。
根據本實施例對某火電廠的石灰石－溼法脫硫裝置進行實施，得到以下應用例：
本應用例的石灰石－溼法脫硫裝置具體為石灰石－石膏溼法脫硫裝置，其設計參數如表1表2所示：
表1：fgd裝置設計參數
表2：吸收劑石灰石設計參數
機組負荷分別為123、122mw，原煙氣so2濃度(6％o2)接近2700mg/nm3，吸收塔漿液ph在6.1左右，系統脫硫率在77％左右。可以看出，在原煙氣so2濃度明顯低於設計值，ph很高的情況下，脫硫率仍無法達到設計值，說明系統的脫硫率明顯偏低。
為了深入分析造成脫硫效率低的原因，從fgd系統設計(步驟201)、脫硫入口煙氣因素(步驟202)、石灰石品質(步驟203)以及現場運行控制參數(步驟204)等4個方面開展檢測。
fgd吸收塔系統主要設計參數和設備見表3、表4所示：
表3：吸收塔φ11×27.4m設計主要參數
表4：吸收塔系統主要設備參數
從上面的數據可得知影響脫硫率的主要數據：吸收塔煙氣流速(除霧器處)：4.08m/s；吸收區高度：6.55m，吸收時間1.63秒；液氣比l/g＝8.7(l/m3)；氧化空氣利用率約為38％。這些參數是為原設計脫硫率85％而確定，應該說只能滿足原要求而沒有任何裕量，現要求脫硫率在入口煙氣中so2濃度為3000mg/nm3以上也要達到90％的脫硫效率難以滿足要求。
該電廠於2016年5月份對吸收塔噴淋層進行更換，噴嘴及布置有所變動，但目前尚無足夠數據能證明這造成了系統的脫硫率下降。主要是液氣比和吸收時間太小了。如果要進一步提高脫硫效率，只有對吸收塔進行徹底改造，增加噴淋層及相應循環泵。
檢測入口煙氣因素：
煙氣量及煙氣中的二氧化硫含量都會明顯的影響脫硫率。煙氣量越大、二氧化硫含量越高，脫硫率就越低。電廠所燒煤種雖有變化，但發熱量總體變化不大，排煙溫度也相當，2016年與2015年相比，含s量有了較大的增加，增加幅度有40％左右，因此fgd系統脫硫率難以達到2015年的水平可以得知，主要原因是入口煙氣量和二氧化硫濃度增加了。
檢測石灰石：
石灰石品質主要受到粒徑、碳酸鈣含量、碳酸鎂含量和鹽酸不溶物含量等因素影響，下面將從這幾個方面分析造成石灰石品質對脫硫效率的影響。根據已有的研究結果和工程應用經驗得知，要保證較高的脫硫效率，石灰石品質必須滿足如下的要求：
(1)粒徑：石灰石越細，反應性能就越好，通常要求粒徑在44μm以下的應達到90％以上。
(2)碳酸鈣含量：碳酸鈣含量高，說明活性成分高，石灰石的品質好，通常要求石灰石中的碳酸鈣含量應高於90％。
(3)碳酸鎂含量：碳酸鎂一般是以白雲石(caco3.mgco3)的形式存在，白雲石基本是不溶的，即其中的caco3和mgco3不能被利用。同時白雲石還阻礙其它caco3的溶解。因此碳酸鎂含量高會大大降低石灰石的反應活性，降低系統的脫硫能力。通常要求石灰石中的碳酸鎂含量應小於3％。
(4)鹽酸不溶物含量：鹽酸不溶物含量基本可代表石灰石中雜質的含量。
圖3為今年石灰石漿液中碳酸鈣含量的趨勢，表5和圖2為7月石灰石主要參數的分析結果。從圖1中可以看出，1～6月石灰石漿液中的碳酸鈣含量是很高的，除4月初個別樣品的碳酸鈣含量在92％多，其它基本在95％以上。但7月11日前後碳酸鈣的含量明顯下降，在91％左右。從表5和圖4可以看出，7月9日～19日期間，石灰石的品質明顯下降，主要表現在：碳酸鎂含量明顯上升，除個別樣品外，碳酸鎂含量基本在10％及以上，最高已達到17％；碳酸鈣含量有所下降，除個別樣品外，碳酸鈣含量基本在90％以下，最低只有82％；石灰石的粒徑變大，44μm以下的百分比只有80％左右，最低的還不到70％。因此從現場數據可以得知，石灰石品質下降直接造成了脫硫效率降低。
表5：石灰石分析結果
檢測運行控制參數：
通過大量現場溼法脫硫系統運行經驗得知，影響脫硫效果的吸收塔漿液成分主要包括：
(1)碳酸鈣：在一定範圍內，碳酸鈣含量越高，脫硫效果就越好。但碳酸鈣含量不能過高，否則會造成石灰石屏蔽，反而影響脫硫率。此外碳酸鈣含量高易造成系統的結垢和堵塞。一般要求碳酸鈣含量在3％左右。
(2)鹽酸不溶物：吸收塔漿液的鹽酸不溶物主要是煙氣中的煙塵。若鹽酸不溶物含量高，會造成石灰石屏蔽，明顯影響脫硫率。現場要求控制鹽酸不溶物含量在5％以內。
(3)亞硫酸鈣：亞硫酸鈣含量高，說明系統的氧化效果不理想，會對脫硫率有不利影響。此外亞硫酸鈣含量高易造成系統的結垢和堵塞。因此通常控制亞硫酸鈣含量在0.3％以內。
該電廠對吸收塔漿液進行了大量的取樣並進行了較為全面的分析，表6為相關結果。可以看出，吸收塔漿液成分極不正常。主要表現在：亞硫酸鈣含量很高，基本在10～40％，平均達到29％；碳酸鈣含量很高，基本在10～40％，平均達到26％；石膏純度很低，硫酸鈣含量基本在20～60％，平均只有39％。而通常的吸收塔漿液成分為：亞硫酸鈣含量一般低於0.3％；碳酸鈣含量在3％左右；硫酸鈣含量一般大於90％。
表6：吸收塔漿液分析結果
脫硫率下降，而為保證脫硫率在90％以上，運行人員第一反應便是向吸收塔內加大量的石灰石漿液，使ph值維持在高位運行(實際都在6.1以上)，這造成塔內大量的石灰石過量，化學分析結果證明了這一點。大量過粗的石灰石的加入，除了浪費外，粗的石灰石還會沉積在管道底部和塔底，磨損葉輪，嚴重時堵塞噴淋管和噴嘴，給現場脫硫系統安全運行帶來很大的安全隱患。
從表6的數據可以得出亞硫酸鈣含量高，說明系統的氧化效果不理想。根據電廠以前運行情況看，只有兩種結論：一是氧化空氣管有堵塞，使空氣分布不均勻、利用率下降了。二是高ph值使亞硫酸氧化效果大大下降。
另外若循環泵的流量下降，脫硫率就會下降，圖5顯示了某吸收塔液氣比與脫硫率的關係，隨之液氣比的增加，脫硫效率是增加的。表7為2號循環泵有關的運行參數，可以看出，和檢修前相比(檢修後6月13日脫硫系統投運)，2號循環泵的運行電流略有下降。而檢修後1個多月的運行時間，2號循環泵的運行電流進一步在下降，說明該循環泵的漿液流量在減少，可能的原因是泵葉輪磨損或噴淋層有堵塞了。
表7：2號循環泵有關參數
本發明應用例以某電廠在進行脫硫系統改造後，脫硫效率仍然較低的現象進行了深入分析，綜合考慮了fgd系統設計、入口煙氣因素、石灰石品質、運行控制參數等方面，找到了造成石灰石－脫硫系統效率低的原因，研究結論如下：
(1)該電廠脫硫系統脫硫率下降的主要原因是fgd系統設計裕量偏小、以及石灰石漿液太粗、入口so2濃度偏大造成的；
(2)由於還存在吸收塔漿液亞硫酸鈣含量過高、循環泵電流下降、除霧器壓差大等情況，建議對系統進行進一步的檢查；
(3)吸收塔漿液的碳酸鈣含量長期明顯偏高，易造成系統的結垢和堵塞。建議適當減少石灰石的供給，使ph值在5.8以下，控制碳酸鈣含量在5％左右。但同時為了保證脫硫率在90％以上，電廠應加大配煤力度，儘量控制入口so2濃度在2500mg/nm3以下；
(4)要加強石灰石粉的品質管理，除caco3要高於90％外，粒度越細越好，至少要保證90％在44μm以下；
(5)要徹底提高fgd系統的脫硫能力，只有對吸收塔進行徹底改造，增加噴淋層及相應循環泵，僅對噴淋管和噴嘴更換難以再提高fgd系統的脫硫率了。
本發明針對該電廠脫硫系統脫硫效率低原因分析，對於其它火電廠在進行超低排放改造後脫硫系統安全、穩定運行具有十分重要的現實意義和工程應用價值。
以下將對本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測裝置的一個實施例進行詳細的描述。
本發明實施例提供的一種火電廠石灰石－溼法脫硫效率低關鍵原因檢測裝置的一個實施例，包括：
fgd吸收塔檢測模塊，用於檢測fgd吸收塔系統的吸收時間和液氣比，若吸收時間小於預設的吸收時間標準值且液氣比小於預設的液氣比標準值，則發送表示fgd吸收塔系統出現故障的信號至火電廠綜合控制系統；
吸收劑石灰石檢測模塊，用於檢測吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑，若碳酸鈣含量低於90％、碳酸鎂含量高於3％且石灰石粒徑為44μm或44μm以下的石灰石含量低於90％，則發送表示石灰石品質低的信號至火電廠綜合控制系統並將吸收劑石灰石的碳酸鈣含量、碳酸鎂含量、石灰石粒徑的參數發送至火電廠綜合控制系統。
進一步地，本發明實施例還包括：
煙氣檢測模塊，用於檢測煙氣量和煙氣中的二氧化硫含量，若煙氣量大於預設的煙氣量標準值且煙氣中的二氧化硫含量高於預設的二氧化硫含量標準值，則發送表示入口煙氣量和二氧化硫濃度過高的信號至火電廠綜合控制系統。
進一步地，本發明實施例還包括：
吸收塔漿液檢測模塊，用於檢測吸收塔漿液的亞硫酸鈣含量、碳酸鈣含量和硫酸鈣含量，若亞硫酸鈣含量高於0.3％、碳酸鈣含量高於3％且硫酸鈣含量小於90％，則發送表示吸收塔漿液出現問題的信號至火電廠綜合控制系統。
進一步地，本發明實施例還包括：
循環泵檢測模塊，用於檢測循環泵的電流，若循環泵的電流隨時間下降，則發送表示循環泵漿液流量減少的信號至火電廠綜合控制系統。
進一步地，本發明實施例還包括：
改造模塊，用於增加吸收塔的噴淋層及相應的循環泵。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
以上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。