哈三電廠600 MW機組脫硫系統(tǒng)運行方式優(yōu)化

邱靜柏

(華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠，哈爾濱150024)

目前，火電廠煙氣脫硫主要采取石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，它具有脫硫效率高、投資成本低、運行可靠性好等優(yōu)點［1-2］，因此，在燃煤電廠得以廣泛應用。基于此，哈三電廠2×600 MW機組煙氣脫硫系統(tǒng)采用了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝進行煙氣脫硫，但是在實際運行中發(fā)現(xiàn)該工藝存在電耗大、水耗大、石灰石耗量大、運行成本高等問題［3］。對此，為了挖掘哈三電廠2×600 MW 機組煙氣脫硫系統(tǒng)節(jié)能降耗潛力，降低成本，本文根據(jù)哈三電廠3號、4號機組脫硫系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，分析了影響脫硫系統(tǒng)運行維護成本的各項因素，并提出了脫硫系統(tǒng)運行方式優(yōu)化的原則，采取了相應的優(yōu)化措施，降低了脫硫系統(tǒng)的電耗、水耗、石灰石耗量及脫硫系統(tǒng)運行維護費用。

1 脫硫系統(tǒng)現(xiàn)狀

哈三電廠2×600 MW機組的煙氣脫硫工程按單元制設計，采用一爐一塔、塔內(nèi)強制氧化的石灰石-石膏濕法脫硫工藝。其系統(tǒng)主要由石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、漿液疏排系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)及壓縮空氣系統(tǒng)等組成。脫硫?qū)嶋H運行狀況，pH值為5.2～5.8，脫硫效率為95%，脫硫耗電率在1.1%左右。

據(jù)估算，脫硫裝置投入使用后需要大量的運行維護費用，其中，電費和石灰石粉費用占到50%左右。濕法脫硫系統(tǒng)耗電量一般占全廠發(fā)電量的1.1%左右。以2012年為例，哈三電廠2×600 MW機組年發(fā)電量為 60×108kW·h，上網(wǎng)電價為0.39元/kW·h，全年僅脫硫耗電量一項費用就達到25.7×106元。由此可見，控制耗電量成為脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟運行主要措施。

脫硫系統(tǒng)中能耗較高的設備有漿液循環(huán)泵、氧化風機、磨機等，電機電壓均為6 kV，哈三電廠脫硫系統(tǒng)沒有單獨設置增壓風機，只對鍋爐引風機進行了增容改造，所以脫硫系統(tǒng)運行時必然造成引風機耗電量的增加［4］。而脫硫系統(tǒng)運行方式的優(yōu)劣直接影響到脫硫設備耗電量大小，因此，在確保環(huán)保排放達標的情況下，確定最優(yōu)的運行工況則成為脫硫系統(tǒng)節(jié)能降耗的關(guān)鍵。

2 脫硫系統(tǒng)運行方式優(yōu)化原則

哈三電廠3號機組配置4臺循環(huán)泵，銘牌功率分別為710 kW、800 kW、800 kW、900 kW，合計功率為3210 kW，占脫硫裝置系統(tǒng)總功率的56%。4號機組配置3臺循環(huán)泵，銘牌功率分別為710 kW、800 kW、800 kW，合計功率為2310 kW，占脫硫裝置系統(tǒng)總功率的65%。

為保證脫硫系統(tǒng)脫硫效率達到90%以上，原設計運行方式為3號機組滿負荷下3臺循環(huán)泵運行(1臺備用)，4號機組滿負荷下3臺循環(huán)泵運行(不設備用泵)。脫硫系統(tǒng)投運初期采用設計運行方式，機組運行維護費用較大。對此，該廠通過對脫硫系統(tǒng)設計運行方式進行優(yōu)化，使3號、4號機組在正常情況下只運行2臺循環(huán)泵，并由運行人員進行重點監(jiān)視和控制，在脫硫效率不足90%時，啟動第3臺循環(huán)泵。這樣2臺機組每天就可以少運行2臺循環(huán)泵，節(jié)電效果明顯。此外，通過采取提高除霧器的除霧效果、節(jié)約脫硫用水、控制廢水排放和降低脫硫石膏含水量等有效手段，也降低了耗水量。

3 脫硫系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1 吸收塔循環(huán)泵運行方式優(yōu)化

在保證脫硫系統(tǒng)脫硫效率的前提下，根據(jù)3號、4號機組設計和實際運行情況，分別對其采取不同的優(yōu)化措施，以減少循環(huán)泵的運行臺數(shù)。

3.1.1 3號脫硫吸收塔循環(huán)泵運行方式優(yōu)化

1)采用3號吸收塔1號、2號循環(huán)泵與3號吸收塔2號、3號吸收塔循環(huán)泵分別聯(lián)合停運方式。

2)每月1日啟動3號吸收塔1號、4號循環(huán)泵，停運3號吸收塔2號、3號循環(huán)泵。16日啟動3號吸收塔2號、3號循環(huán)泵，停運3號吸收塔1號、4號循環(huán)泵。

3)脫硫效率不足90%時，3號吸收塔1號、4號循環(huán)泵停運期間可首先啟動吸收塔1號循環(huán)泵運行，脫硫效率仍不能滿足90%持續(xù)1 h或脫硫效率低于88%時，可啟動3號吸收塔4號循環(huán)泵運行。

4)脫硫效率不足90%時，3號吸收塔2號、3號循環(huán)泵停運期間可首先啟動吸收塔2號循環(huán)泵運行，脫硫效率仍不能滿足90%持續(xù)1 h或脫硫效率低于88%時，可啟動3號吸收塔3號循環(huán)泵運行。

5)上述2種停運情況需要啟動備用循環(huán)泵后運行1 h以上，若脫硫效率滿足停運條件時可停運啟動的備用循環(huán)泵。

3.1.2 4號脫硫吸收塔循環(huán)泵運行方式優(yōu)化

1)采用吸收塔2號、3號循環(huán)泵連續(xù)運行，吸收塔1號循環(huán)泵備用運行方式。

2)脫硫效率低于90%以下持續(xù)1 h或脫硫效率低于88%時，可啟動吸收塔循環(huán)泵1號運行，脫硫效率高于95%時，可停運吸收塔1號循環(huán)泵運行。

3)每月1日啟動吸收塔1號循環(huán)泵，運行24 h后脫硫效率滿足停運條件時可停運吸收塔1號循環(huán)泵。每月16日啟動吸收塔1號循環(huán)泵，運行24 h后，脫硫效率滿足停運條件時可停運吸收塔1號循環(huán)泵。

3.2 漿液制備系統(tǒng)運行方式優(yōu)化

1)脫硫系統(tǒng)采用石灰石作為吸收劑，嚴格控制進貨渠道，保證所購石灰石的品質(zhì)符合設計要求，其中要求CaO含量大于50%，MgO含量小于2%。采購塊料，粒度在5～20 mm(含水量小于1%)［5］。

2)定期檢查維護，保證上料系統(tǒng)完好，使石灰石倉、干粉倉有足夠的石灰石及干粉。

3)加強對2套磨機系統(tǒng)的維護，確保2套磨機運行可靠性，2臺機組脫硫吸收劑首選為2套磨機制漿提供，在2套磨機出力或存在缺陷不能投運石灰石漿液、不能滿足2臺機脫硫要求的情況下，方可投入干粉系統(tǒng)。

4)加強對2套制漿系統(tǒng)的調(diào)整，保證磨機漿液密度在1350～1400 kg/nm3運行，石灰石漿液細度為95%［6］。

5)磨機電流低于17.5A應及時補加鋼球，提高磨機出力，降低磨機單耗。

6)石灰石漿液箱漿液接近高液位時，應及時停止一套或雙套制漿系統(tǒng)運行，嚴禁采用降低磨機出力運行方式，增加磨機耗電及設備磨損。

7)制漿時，應一次性將漿液密度提升至1350 kg/nm3、液位5.5 m后再停止制漿，防止頻繁啟動制漿設備，吸收塔漿液pH值保持在5.2～5.8，在滿足脫硫效率的前提下，盡可能降低石灰石粉用量，長時間不用供漿時可停運石灰石漿液泵。

8)各地坑低液位運行，盡量停止地坑泵及攪拌器運行。如地坑內(nèi)為清水時，視情況可不啟動攪拌器運行。

9)停運及備用吸收塔必須排空，停運吸收塔所有攪拌器。

3.3 脫硫其它系統(tǒng)的運行方式優(yōu)化

1)加強對電除塵器的維護檢修，提高電除塵效率，降低脫硫入口粉塵含量，減少粉塵對脫硫漿液、脫硫系統(tǒng)的影響。

2)通過采取控制除霧器的沖洗水壓、沖洗水量及沖洗周期等有效手段，提高除霧器的除霧效果，減少煙氣的帶水量，節(jié)約脫硫用水。

3)加強石膏漿液的化學監(jiān)督化驗，石膏漿液Cl-含量超過3200 mg/L時，投入脫硫廢水排放系統(tǒng);石膏漿液Cl-含量低于2800 mg/L時，停止脫硫廢水排放，以減少脫硫水耗量及石膏漿液耗量;特殊情況下石膏漿液若出現(xiàn)中毒冒沫方可增加廢水排放次數(shù)。

4)做好對脫硫石膏的品質(zhì)監(jiān)督，降低脫硫石膏含水量。若石膏含水量大，應及時分析調(diào)整，以減少石膏脫水系統(tǒng)的耗水量及耗電量。

4 脫硫運行方式優(yōu)化效果

哈三電廠2013年通過挖掘脫硫系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)能潛力，優(yōu)化運行方式，有效降低了電耗、水耗、石灰石耗，節(jié)省脫硫裝置運行維護費用1.06×106元，經(jīng)濟效益十分可觀。

1)降低電耗0.08%，2×600 MW機組年發(fā)電量為 54×108kW·h，年節(jié)約電量為 1.68× 106kW·h，上網(wǎng)電價0.39元/kW·h，年節(jié)約費用約6.5×105元。

2)降低水耗0.02 kg/kW·h，年節(jié)約新鮮水10.8×104t，按水價格0.3元/t計算，年節(jié)約費用約3.2×104元。

3)降低石灰石耗0.42 t/h，2×600 MW機組年運行6932 h，年節(jié)約石灰石2911 t，按石灰石價格130元/t計算，年節(jié)約費用約3.78×105元。

5 結(jié)論

哈三電廠通過優(yōu)化脫硫系統(tǒng)運行方式，保證了脫硫系統(tǒng)的脫硫效率，使脫硫系統(tǒng)多項經(jīng)濟指標優(yōu)于設計值，成效顯著。

1)有效減輕脫硫裝置高額運行維護費用對企業(yè)經(jīng)濟指標及利潤造成的壓力。

2)在保證脫硫效率前提下，優(yōu)化漿液循環(huán)泵運行方式，節(jié)電效果顯著，降低年運行維護費用6.5× 105元。

3)優(yōu)化漿液制備設備和其他經(jīng)濟運行方式，節(jié)省水耗和石灰石耗，降低年運行維護費用4.1× 105元。

［1］王志才.脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟運行方式優(yōu)化［M］.全球品牌網(wǎng)，2013(1):1-2. WANG Zhicai.Optimization of economic operation mode for desulphurization system［M］.Globrand，2013(1):1-2.

［2］武文江.石灰石-石膏濕法煙氣技術(shù)［J］.北京:中國水利水電出版社，2005(1):1-2. WU Wenjiang.Limestone-gypsum wet desulphurization technology［J］.Beijing:China Water Power Press，2005(1):1-2.

［3］曾庭華，楊華，馬斌，等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)安全性及優(yōu)化［M］.北京:中國電力出版社，2003(2):75-77. ZENG Tinghua，YANG Hua，MA Bin，et al.Wet flue gas desulphurization system security and its optimization［M］.Beijing:China Electric Power Press，2003(2):75-77.

［4］劉向東.濕法脫硫增壓風機運行控制分析［J］.電力環(huán)境保護，2009，25(5):28-29. LIU Xiangdong.Analysis of BUF operation control in wet flue gas desulphurization system［J］.Electric Power Environmental Pprotection，2009，25(5):28-29.

［5］孫克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設計、建造及運行［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005. SUN Keqin，ZHONG Qin.Design，construction and operation of flue gas desulphurization system in thermal power plant［M］.Beijing:Chemical Industry Press，2005.

［6］廖永進，曾庭華，郭斌.廣東省煙氣脫硫裝置運行情況分析［J］.電力環(huán)境保護，2009，25(6):27-28. LIAO Yongjin，ZENG Tinghua，GUO Bin.Analysis of operation situation of flue gas desulphurization device in Guangdong province［J］.Electric Power Environmental Protection，2009，25(6): 27-28.