火电机组脱硫系统超低排放改造节能优化

2018-04-25 16:10:38 大云网　点击量：评论 (0)

很多已投运的超低排放环保设施也暴露出设计裕量过大、改造过度、运行能耗过高等问题。本文针对燃煤电厂脱硫系统超低排放改造项目，从工程设

2.3氧化风系统

石灰石一石膏湿法脱硫装置吸收塔氧化风管布置方式主要有矛枪式和管网式，如图1所示。矛枪式氧化风管一般布置在吸收塔浆液搅拌器内侧上方，通过搅拌器旋流的推力促进氧化空气分布，距吸收塔底部距离一般约为2m。管网式氧化风管一般布置在距吸收塔浆池液面6～7m位置，该方式下氧化空气喷口距离液面的高度小于矛枪式布置方式，因此氧化风机扬程更低，电耗消耗量相对较小；同时氧化空气分布更均匀，氧化效果更好。

图1氧化风管布置方式

氧化风机可选择罗茨式和离心式。罗茨式风机为容积式风机，结构简单，但效率较低，一般为60%～70%。离心式风机可分为单级离心风机和多级离心风机，效率可达到85%以上。另外，罗茨风机为容积式风机，无法调节流量，而离心式风机具有较好的流量调节功能，可实现流量调节范围40%～100%，同时依然保持较高的效率。可见，在不同机组负荷或不同入口SO2质量浓度下，脱硫系统离心风机均具有较强的节能效果及较好的调节性和适应性。

以上述某电厂600MW机组脱硫装置超低排放改造为例，吸收塔氧化风管采用管网式布置方式，埋深7m，每座吸收塔设置2台100%容量氧化风机，一用一备，氧化风机流量13000m3/h，扬程100kPa，设计工况下单台离心式风机轴功率比罗茨式风机低约170kW，节能效果显著。

2.4石膏脱水系统

石灰石一石膏湿法烟气脱硫副产物石膏浆液，一般需要经过石膏旋流器和真空脱水机两级脱水处理。真空脱水机是二级脱水系统的核心设备，也是主要的耗能设备，主要分为圆盘脱水机和真空皮带脱水机。某电厂30t/h处理能力的圆盘脱水机总电耗约53.5kW，同等处理能力的真空皮带脱水机总电耗约207kW，可见圆盘脱水机能耗约为真空皮带脱水机的1/4，节能效果显著。另外，圆盘脱水机还具有占地面积小、节水的特点，但其造价相对较高，且实际运行中也存在陶瓷盘片易堵塞、更换频率高、维护成本较高的问题。

目前，有厂家推出了滤布真空盘式脱水机，其结构和陶瓷式圆盘脱水机类似，将盘片更换为框架外敷滤布式，降低了运行维护成本。但运行效果还有待长期运行后进一步验证。

3脱硫系统运行方式优化

3.1吸收塔系统运行优化

液气比是影响脱硫效率的最主要参数。在机组负荷一定时，浆液循环泵投运台数决定了总的浆液循环量，即决定了液气比。西安热工研究院有限公司针对多个电厂脱硫装置在不同负荷和不同燃煤含硫量工况下，进行了大量浆液循环泵运行优化试验。试验结果表明在满足环保达标排放的前提下，通过优化浆液循环泵投运台数及不同浆液循环泵组合方式，可有效降低厂用电率和运行成本。

目前，火电机组整体年利用小时数较低，脱硫装置经常在低负荷工况运行，环保设施如何在低负荷工况下灵活并节能运行是超低排放改造后应该重点关注的问题。因此，在脱硫系统超低排放改造方案设计时，不仅要优化设计工况运行电耗，而且应兼顾低负荷工况时脱硫系统的灵活调节，降低低负荷运行工况下SO2单位减排能耗。对前文600MW机组吸收塔改造提出2种浆液循环泵配置方案。方案A吸收塔4层喷淋层对应的浆液循环泵流量相同，优点是设备备品备件规格一致，便于检修维护。方案B采用浆液循环泵流量差异化配置，虽然在设计工况下全部浆液循环泵投运时运行能耗略高于方案A，但在机组低负荷工况时可有效降低运行电耗。2种浆液循环泵配置方案对比见表3。由表3可见，采用浆液循环泵A、B、C和循环泵A、B、D组合泵运行时能耗分别比方案A低167kW和148kW，运行调节方式更为灵活。

表32种浆液循环泵配置方案对比

脱硫系统吸收塔浆液pH值对吸收SO2的影响极为显著，图2为某电厂脱硫系统吸收塔浆液pH值对脱硫效率的影响。

图2吸收塔浆液pH值对脱硫效率的影响

由图2可见，在一定范围内吸收塔浆液pH值和脱硫效率呈近线性关系。pH值越高总传质系数越大，因此有利于SO2的吸收；但pH值太高不利于CaSO3氧化，会影响石膏品质。在实际运行时，浆液循环泵投运方式应和浆液pH值协调运行。

3.2使用脱硫增效剂

使用脱硫增效剂的作用是加速石灰石溶解、提高石灰石活性及强化液相传质效果，从而有效提高吸收浆液利用率和脱硫效率。在机组负荷和脱硫系统入口SO2质量浓度一致的情况下，使用脱硫增效剂后，可停运1台浆液循环泵，同时获得更高的脱硫效率。对于600MW机组，按1台浆液循环泵轴功率为700900kW计算，停运1台浆液循环泵后吸收塔阻力降低约200～300Pa，风机能耗下降200～300kW，可降低厂用电率0.15%～0.20%。

使用脱硫增效剂极大地提高了石灰石的消溶速度和活性，提升了石灰石的利用率，可有效降低石灰石消耗量。试验表明，在脱硫装置入口SO2质量浓度超出设计值约30%情况下，石膏中的CaSO3˙1/2H2O含量也一直处于正常水平。可见，使用脱硫增效剂可提高脱硫装置吸收系统氧化空气利用率，进而提高脱硫装置对燃煤含硫量及其入口SO2质量浓度的适应范围。

4结语

针对燃煤电厂脱硫系统超低排放改造项目的节能优化，首先应合理确定设计边界条件，根据实际燃煤及煤源选择合适的设计煤质硫分。其次，应优化设计方案，选择节能设备，设计方案应兼顾不同负荷工况下脱硫系统的灵活调节与节能运行。最后，应调整运行方式，优化运行参数，并使用脱硫增效剂，在满足环保达标排放的前提下降低单位减排能耗。