濕法脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中的節(jié)能提效措施

惠潤(rùn)堂,胡宇峰

(國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院,江蘇南京 210031)

濕法脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中的節(jié)能提效措施

Study of energy conservation during the process of FGD system design and operation

惠潤(rùn)堂,胡宇峰

(國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院,江蘇南京 210031)

總結(jié)了濕法脫硫系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中應(yīng)注意的能耗方面存在的問題,提出了火電廠脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行中節(jié)能降耗的相關(guān)建議。

脫硫系統(tǒng);設(shè)計(jì);運(yùn)行;節(jié)能

煙氣脫硫工程建設(shè)是目前火電廠一次性投資和持續(xù)性運(yùn)行投入均較高的環(huán)保項(xiàng)目,隨著脫硫系統(tǒng)應(yīng)用的增多,如何確保其安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行已成為電廠關(guān)注的焦點(diǎn)。目前,石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)電耗成本約占系統(tǒng)運(yùn)行總成本的60%以上,廠用電率一般占整個(gè)機(jī)組的1.5%左右。通過優(yōu)化配置和運(yùn)行,脫硫系統(tǒng)一般可降低電耗約10%～25%。因此,做好脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行過程中的節(jié)能工作是非常必要而且具有現(xiàn)實(shí)意義的。

1 設(shè)計(jì)過程中的節(jié)能問題

脫硫系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段,在招標(biāo)文件編制的過程中,就應(yīng)注意系統(tǒng)投運(yùn)后的節(jié)能問題。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的能耗主要來自于增壓風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵等重要設(shè)備,在選取脫硫系統(tǒng)方案的時(shí)候就應(yīng)從GGH的設(shè)置、增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)合并與串聯(lián)、噴淋層數(shù)設(shè)置等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 GGH的設(shè)置

GGH設(shè)置與否,各有特點(diǎn)。設(shè)置GGH,能增加煙氣抬升高度,降低污染物落地濃度,降低系統(tǒng)水耗,煙囪防腐要求低,但增加運(yùn)行費(fèi)用等;不設(shè)GGH,可簡(jiǎn)化系統(tǒng),提高投運(yùn)率,節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用,但煙氣抬升高度低,須考慮煙囪防腐等。對(duì)于具體項(xiàng)目,是否設(shè)置GGH,通過環(huán)境影響評(píng)價(jià)確定。

我國(guó)脫硫技術(shù)主要是從歐洲、日本、美國(guó)等引進(jìn)的,前期工程實(shí)施中大多設(shè)置了GGH,近兩年不設(shè)GGH的趨勢(shì)在增加。以330MW機(jī)組為例,不設(shè)GGH,系統(tǒng)阻力可減少1000 Pa,每年可以節(jié)約電費(fèi)約190萬元。因此,如果環(huán)境影響評(píng)價(jià)批復(fù)可以不設(shè)GGH,不僅可簡(jiǎn)化系統(tǒng),提高投運(yùn)率,還有顯著的節(jié)能效果。當(dāng)然,不設(shè)GGH后帶來的其他問題也應(yīng)引起足夠的重視并妥善處理。

1.2 增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)合并與串聯(lián)

對(duì)于脫硫裝置未與主體發(fā)電工程同步建設(shè)的電廠,由于引風(fēng)機(jī)的選型中未考慮系統(tǒng)阻力,需增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)以補(bǔ)償系統(tǒng)壓力損失。而對(duì)于脫硫裝置與主體發(fā)電工程同步建設(shè)的電廠,引風(fēng)機(jī)的設(shè)置有兩種方案:一是將引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合二為一;二是分別設(shè)置引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī),讓兩者串聯(lián)運(yùn)行。采用引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)分設(shè)的方案在運(yùn)行中有一定的靈活性;采用合并的方案,在煙氣系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生時(shí)變化能準(zhǔn)確做出響應(yīng),提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。從運(yùn)行費(fèi)用來看,以300MW機(jī)組為例合并方案選用雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流風(fēng)機(jī),分設(shè)方案采用靜調(diào)方案時(shí),合并方案每年可節(jié)約30萬元電費(fèi)。

1.3 噴淋層數(shù)量

噴淋層的設(shè)計(jì)首先是滿足脫硫效率的要求。目前,設(shè)計(jì)脫硫效率一般要求不小于95%,噴淋層一般配置為3～5層,噴淋層的數(shù)量直接影響吸收塔循環(huán)泵的設(shè)計(jì)參數(shù)。噴淋層設(shè)計(jì)時(shí),在保證脫硫效率和液氣比的情況下,較少的噴淋層數(shù)可節(jié)約基建投資,減少系統(tǒng)阻力,降低額定負(fù)荷下的運(yùn)行費(fèi)用,但對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷變化的適應(yīng)性稍差;較多的噴淋層會(huì)適當(dāng)增加基建投資,增加系統(tǒng)阻力,增加額定負(fù)荷下的運(yùn)行費(fèi)用,但對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷變化的適應(yīng)性較好。

2 主要設(shè)備運(yùn)行過程中的節(jié)能分析

2.1 增壓風(fēng)機(jī)

增壓風(fēng)機(jī)為連續(xù)運(yùn)行設(shè)備,其作用是克服整個(gè)脫硫系統(tǒng)的阻力。脫硫系統(tǒng)壓力損失受入口粉塵含量的影響較大,粉塵含量越高,則GGH、除霧器等設(shè)備壓損越大,系統(tǒng)能耗越大。從長(zhǎng)期運(yùn)行的角度看,較高的入口粉塵含量還會(huì)造成增壓風(fēng)機(jī)葉輪磨損加速,效率下降,能耗增加等問題。根據(jù)某300MW機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),FGD系統(tǒng)的壓力損失每增加0.1 kPa,增壓風(fēng)機(jī)的電耗將會(huì)增加150 kw。在滿負(fù)荷的情況下,當(dāng)GGH兩側(cè)壓差總和在1800 Pa時(shí),增壓風(fēng)機(jī)電流達(dá)到227A,通過吹掃,將兩側(cè)壓差總和將至800 Pa左右時(shí),增壓風(fēng)機(jī)電流降至173A。

通過加強(qiáng)電除塵運(yùn)行工況管理,控制電除塵器出口粉塵含量;通過調(diào)整蒸汽壓力和溫度,采用適當(dāng)?shù)拇祾哳l率,降低GGH阻力;通過除霧器沖洗水參數(shù)調(diào)整,提高除霧器沖洗效果,降低除霧器運(yùn)行壓力損失,將有效降低增壓風(fēng)機(jī)能耗。按增壓風(fēng)機(jī)占用脫硫系統(tǒng)總電耗的比重約50%計(jì)算,增壓風(fēng)機(jī)節(jié)約20%的電耗,廠用電率降低約0.3%。

2.2 循環(huán)泵

循環(huán)泵也是脫硫系統(tǒng)的主要耗電設(shè)備,其電耗占廠用電率0.3%～0.4%。在控制液氣比和保證脫硫效率的前提下,停用1臺(tái)循環(huán)泵,可減少系統(tǒng)的耗電量。在機(jī)組低負(fù)荷或入口SO2濃度較低時(shí),通過調(diào)整漿液品質(zhì),用高低不同揚(yáng)程的循環(huán)泵組合進(jìn)行運(yùn)行,減少1臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行可降低約10%的系統(tǒng)運(yùn)行能耗。運(yùn)行一段時(shí)間,循環(huán)泵的葉輪和端蓋會(huì)出現(xiàn)磨損和腐蝕現(xiàn)象,壓力輸出值會(huì)出現(xiàn)下降,泵的性能會(huì)降低,及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的部件,也會(huì)有利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.3 真空皮帶機(jī)

由于真空皮帶機(jī)及其附屬設(shè)備的運(yùn)行能耗較高,真空皮帶機(jī)的運(yùn)行時(shí)間對(duì)系統(tǒng)能耗也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。通過適當(dāng)調(diào)整石膏排漿泵出口壓力和更換旋流器沉沙嘴,減少回流量,提高旋流器底流的含固量,能夠提高石膏漿液排出泵和真空皮帶機(jī)的運(yùn)行效率,有效減少排漿泵和真空皮帶機(jī)的運(yùn)行時(shí)間,減少運(yùn)行能耗。

2.4 氧化風(fēng)機(jī)

氧化風(fēng)機(jī)屬于連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備,運(yùn)行能耗受氧化空氣系統(tǒng)阻力和流量的影響,而氧化空氣系統(tǒng)阻力受到吸收塔液位的影響。吸收塔設(shè)計(jì)時(shí),要求將吸收塔液位控制在一定范圍內(nèi),通過降低吸收塔液位,采取低液位運(yùn)行的方式,能夠降低氧化空氣系統(tǒng)阻力,從而達(dá)到降低運(yùn)行能耗的目的。

2.5 制漿系統(tǒng)

影響石灰石磨制系統(tǒng)耗電的因素主要包括:磨機(jī)出力、石灰石可磨細(xì)數(shù)、石灰石顆粒細(xì)度和運(yùn)行方式,做好石灰石來料品質(zhì)控制,嚴(yán)格保證石灰石可磨細(xì)數(shù)及入口粒徑等參數(shù),將有效降低磨制系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。另外,在系統(tǒng)要求不高時(shí),適當(dāng)降低石灰石細(xì)度要求,也能夠節(jié)省制漿系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間,從而達(dá)到降低能耗的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)工藝復(fù)雜,設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較高。做好系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)對(duì)脫硫裝置的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都具有重要的意義。脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行與主機(jī)的負(fù)荷、燃用煤質(zhì)、除塵系統(tǒng)運(yùn)行情況有著密切的聯(lián)系,正確處理好這些聯(lián)系,加以總結(jié)和管理,在設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中,將脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行方式優(yōu)化考慮進(jìn)去,能夠有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行能耗,產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

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X701.3

B

1674-8069(2010)04-048-02

2010-03-17;

2010-06-04

惠潤(rùn)堂(1963-),男,陜西渭南人,教授級(jí)高工,主要從事火電廠脫硫、脫硝工程設(shè)計(jì)及環(huán)保技術(shù)研究。E-mail:huiruntang@nepri.con

中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司濕法脫硫裝置節(jié)能提效項(xiàng)目(408006)

Abstract:The problem s must be concerned during the process ofwet FGD system design and operation.Some advices of energy conservation in the process ofwet FGD system design and operation are proposed.

Key words:FGD;design;operat ion;energy conservation