電廠石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計和運行的優(yōu)化及其仿真、試驗研究、工程實踐.pdf

1、隨著國家環(huán)保政策的重視,火電廠脫硫工程的建設(shè)得到大力發(fā)展。火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的建設(shè)投資大,運行維護費用高。但在目前電廠脫硫建設(shè)中,存在著重建設(shè)輕運行維護的傾向。對脫硫裝置的工藝設(shè)計及運行優(yōu)化,缺少全面和深入的研究,造成建造成本的增加以及FGD系統(tǒng)運行的電能和脫硫劑的浪費,同時在運行方面的安全事故也時有發(fā)生,未達到FGD建設(shè)的環(huán)保目標(biāo)。因此對火電廠FGD裝置進行優(yōu)化的研究,對于火電機組的經(jīng)濟、安全運行,以及充分發(fā)揮FGD系統(tǒng)的環(huán)保作用,具

2、有重要的現(xiàn)實意義。本文利用試驗和仿真的方法對煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化進行全面的研究,并將部分結(jié)果應(yīng)用于工程實踐。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ①回顧典型石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝設(shè)計優(yōu)化歷史,對煙塔合一、取消旁路、取消GGH、取消增壓風(fēng)機等新型優(yōu)化設(shè)計進行介紹,結(jié)合涉及到的工程實踐對工藝優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用進行研究。其中煙塔合一、取消增壓風(fēng)機工藝設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在國內(nèi)第一個脫硫工程實踐中應(yīng)用。這是本文的第一個創(chuàng)新點。
　　 ②吸收塔是煙氣脫

3、硫系統(tǒng)的核心裝置,要求氣液接觸面積大,氣體的吸收反應(yīng)良好,壓力損失小,并且適用于大容量煙氣處理。吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、液柱塔和噴射鼓泡塔等類型。本文以濕法煙氣脫硫塔中應(yīng)用最廣泛的鼓泡塔和噴淋塔為研究對象,對塔內(nèi)煙氣與液滴的兩相流動的流體動力學(xué)特性進行研究,通過CFD仿真數(shù)值計算得到塔內(nèi)氣液兩相流動的三維流動規(guī)律,分析在變負(fù)荷工況下,塔內(nèi)速度場、溫度場分布情況及氣液兩相速度分布和運動軌跡,通過對比分析,得到最佳的吸收塔塔結(jié)構(gòu)和運行參

4、數(shù),為脫硫系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行提供設(shè)計和運行參數(shù)。
　　 ③通過過程仿真技術(shù),建立起石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)過程仿真模型,用于開發(fā)脫硫仿真系統(tǒng),不僅用于運行人員的培訓(xùn),還可以用于事故分析和運行經(jīng)濟性分析。
　　 ④結(jié)合CFD仿真和過程仿真的優(yōu)勢,本文提出了基于CFD模型和動態(tài)模型的協(xié)同仿真方法對FGD系統(tǒng)進行仿真建模,對吸收塔采用CFD軟件進行模擬,其它主要設(shè)備,如煙氣換熱器(GGH)、增壓風(fēng)機、漿液循環(huán)泵等采用動態(tài)過

5、程模型,從而構(gòu)成一套完整的FGD系統(tǒng)模型。采用協(xié)同仿真方法,可以從FGD整體系統(tǒng)的角度研究吸收塔的優(yōu)化設(shè)計,分析運行工況對FGD性能影響,從而對運行優(yōu)化提出指導(dǎo)性建議。這是本文的第二個創(chuàng)新點。
　　 ⑤脫硫塔運行中存在的主要問題是,當(dāng)吸收塔在機組滿負(fù)荷運行時良好,但當(dāng)機組低負(fù)荷運行時,出現(xiàn)脫硫效率不穩(wěn)定、運行狀況波動、常常達不到脫硫預(yù)期效率的問題。產(chǎn)生這種問題的因為主要是由于機組降低負(fù)荷后,煙氣量減少,塔內(nèi)入口阻力發(fā)生變化造成進

6、入塔內(nèi)的煙速不均勻帶來的問題。鑒于此,本文設(shè)計并研究了吸收塔入口煙氣整流裝置,分析了其影響因素,并應(yīng)用于工程實踐。這是本文的第三個創(chuàng)新點。
　　 ⑥根據(jù)CFD仿真及過程仿真取得的研究結(jié)果,針對實際機組的脫硫系統(tǒng),同時兼顧脫硫性能和運行經(jīng)濟性,采用單位質(zhì)量SO2脫除成本的指標(biāo)進行優(yōu)化試驗,在保證環(huán)保要求的前提下,有效地減少能耗和物耗。
　　 ⑦為了便于利用仿真技術(shù)進行脫硫系統(tǒng)分析及人員培訓(xùn)研究,本文開發(fā)了脫硫一體化仿真軟件