淺談火電廠脫硫系統(tǒng)能耗特性及分析

單曉明

引言：為降低脫硫系統(tǒng)的電耗，電廠采取了合理配煤、低負荷時停運增壓風機、減少漿液循環(huán)泵的運行臺數(shù)、及時調(diào)整漿液pH值、提高鈣粉利用率等措施對脫硫系統(tǒng)的運行方式進行優(yōu)化，通過運行方式的優(yōu)化，顯著降低了廠用電率，取得了良好的經(jīng)濟效果。

中國能源供應結(jié)構(gòu)以煤炭為主，2008年，煤炭在一次能源消費中占68.7%。燃煤電廠高度依賴煤炭所帶來的環(huán)境污染使我國節(jié)能減排工作壓力非常大，為全面完成“十二五”期間的污染物減排目標，火電機組加裝脫硫設備成為必然的選擇。脫硫系統(tǒng)的電耗占廠用電的比重比較大，為降低廠用電率，提高機組的經(jīng)濟性，安徽池州九華發(fā)電有限公司發(fā)電廠對脫硫系統(tǒng)的運行方式進行持續(xù)的探索，找到了一套行之有效的方法，取得了明顯的效果。

一、濕法煙氣脫硫方法及原理簡介

濕法煙氣脫硫（wet FGD）是采用液體吸收劑如水或堿性溶液等洗滌煙氣以除去SO2。濕法是目前在實際中應用最廣、工藝應用最多的脫硫方法，約占世界上現(xiàn)有煙氣脫硫裝置的85%。由于是氣液反應，脫硫反應速率快、效率高、脫硫劑利用率高。但系統(tǒng)存在堵塞以及脫硫后的煙氣溫度低于酸露點，易產(chǎn)生腐蝕問題。濕法的流程和設備相對比較復雜，所需費用也較高。為了避免二次污染，必須對污水進行處理，運行成本也較高。目前已經(jīng)商業(yè)化或完成中試的濕法脫硫工藝包括石灰（石灰石）—石膏法、簡易石灰（石灰石）—石膏法、鈉堿吸收法、雙堿法、氨吸收法、氧化鎂吸收法、海水脫硫技術(shù)、磷氨肥脫硫技術(shù)等。石灰—石灰石洗滌法脫硫工藝是煙氣脫硫最早采用的工藝之一。因石灰石來源廣泛，原料易得，成本低，目前仍是最成熟，應用最廣泛的技術(shù)，特別適用于電站鍋爐的脫硫裝置。根據(jù)最終產(chǎn)物及其利用情況不同，將石灰—石灰石洗滌法分為拋棄法、石灰/石灰石—石膏法和石灰—亞硫酸鈣法。石灰（石灰石）—石膏法經(jīng)過近30年的發(fā)展，目前已成為世界上技術(shù)最成熟、實用業(yè)績最多、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，脫硫效率可達90%以上。目前，中國引進煙氣脫梳裝置中的主要方法就是石灰（石灰石）—石膏法。該法的主要缺點是投資大、占地面積大、運行費用高、設備易發(fā)生堵塞等。針對石灰（石灰石）—石膏法投資大，運行費用高的問題，開發(fā)了簡易石灰（石灰石）—石膏法；針對石灰（石灰石）—石膏法易結(jié)垢和堵塞的問題開發(fā)了間接石灰（石灰石）—石膏法，這類方法有雙堿法、堿式硫酸鋁法、催化氧化吸收法。

二、實施過程

在脫硫系統(tǒng)中，6kV設備是主要設備，針對系統(tǒng)電耗高的特點，通過多次冷、熱態(tài)試驗，在保證脫硫效率的前提下，盡量減少6kV設備的啟動時間，以達到節(jié)能降耗的目的，具體采取以下7項措施。

（一）合理配煤。安徽池州九華發(fā)電有限公司發(fā)電廠鍋爐本體由上海鍋爐有限公司設計制造，型號為HG1025/17.6/535/535。設計煤種是淮南煤，其收到基全硫為0.45%，校核煤種包括豐城煤和平頂山煤。而實際運行中來煤比較雜，硫的質(zhì)量分數(shù)高的有1.84%，硫的質(zhì)量分數(shù)低的只有0.37%。煙氣含硫量波動大會使脫硫效率波動，如供漿量或其他運行方式不及時調(diào)整，就可能導致脫硫效率達不到要求或是運行設備過多使得電耗升高。煙氣含硫量的穩(wěn)定是調(diào)整脫硫運行方式的基礎(chǔ)，為此，該電廠制訂了嚴格的配煤方式，高硫分的煤不能同時配3個倉，各班配煤前要求做好配煤計劃，保證配煤中含硫量不高1.0%左右，這樣，脫硫原煙氣SO2質(zhì)量濃度不超過2000mg/Nm3，從而保證了脫硫效率。

（二）優(yōu)化增壓風機運行方式。在脫硫系統(tǒng)中，增壓風機電動機是功率最大的設備，增壓風機電動機額定功率為2400kW，減少增壓風機運行時間和運行電流，對脫硫電耗有顯著的影響。為減少增壓風機運行時間，利用機組中修機會，在增壓風機處增加了1個煙氣旁路。機組負荷在200MW以下且鍋爐總風量低于600t/h時，先手動打開增壓風機旁路擋板，再緩慢關(guān)閉增壓風機動葉，停運增壓風機，F(xiàn)GD入口壓力保持在1000Pa左右，以克服脫硫系統(tǒng)的沿程阻力。若加負荷到200MW以上，可先啟動增壓風機，再緩慢關(guān)閉旁路擋板，同時調(diào)節(jié)增壓風機動葉開度，維持FGD入口壓力在正常范圍。在旁路擋板的開、關(guān)過程中，引風機有足夠的調(diào)節(jié)能力，鍋爐爐膛負壓不會發(fā)生劇烈變化。整個投入和切除過程應盡可能放慢，減少煙氣壓力波動對爐膛負壓的影響。停運增壓風機后，引風機出口風道特性改變，出口壓力較高，可能導致2臺并列風機運行不穩(wěn)，出現(xiàn)搶風現(xiàn)象。搶風現(xiàn)象是由于并聯(lián)運行中小風量的那臺風機已落入不穩(wěn)定工況區(qū)域運行所造成的，應采取降低系統(tǒng)阻力的措施，盡快使風機回到穩(wěn)定工況區(qū)域運行[2]。在正常運行中，應盡量保證2臺引風機出力一致，以防發(fā)生搶風，同時加強對負壓和引風機電流的監(jiān)視[3]。方案實施后，為保證運行設備的安全，對FGD 控制邏輯進行了部分修改，對引風機和增壓風機圍帶等易泄漏煙氣的地方進行了加固。為減少增壓風機運行電流，應盡量降低脫硫系統(tǒng)的煙氣阻力。GGH和吸收塔除霧器運行中易堵塞而導致系統(tǒng)阻力增大，正常運行時要求每班對GGH受熱面進行壓縮空氣吹掃，保證GGH前、后壓差小于450Pa，當壓差大于正常值的1.5倍時，應進行高壓水沖洗。為保證高壓水沖洗效果，GGH高壓水沖洗時要求壓力不低于10MPa。

（三）優(yōu)化漿液循環(huán)泵運行方式。該脫硫系統(tǒng)有4臺漿液循環(huán)泵，額定功率分別為255，315，400和400kW，運行實踐證明，在確保脫硫效率達到95%的情況下低負荷可停運1臺漿液循環(huán)泵。機組負荷在250MW以上時，保持3臺漿液循環(huán)泵運行并盡量用功率較低的3臺；當機組負荷低于250MW以下時，可根據(jù)脫硫效率停運1臺漿液循環(huán)泵，通過調(diào)整供漿量和提高pH值維持脫硫效率，若通過調(diào)整仍維持不了脫硫效率時，增開1臺漿液循環(huán)泵運行?？傊?，在運行中要確保凈煙氣中硫的質(zhì)量濃度必須小于200mg/m3、脫硫效率必須高于95%。若脫硫效率及凈煙氣中硫的質(zhì)量濃度達不到標準時，可適度加大供漿量，仍不能滿足要求時，加啟漿液循環(huán)泵。

結(jié)束語

隨著節(jié)能減排工作的深入推進，對發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)的運行要求也將越來越高，運行人員要不斷進行多方面的探索，盡量找出經(jīng)濟可行的運行模式，在保證脫硫系統(tǒng)正常運行的前提下，降低脫硫電耗，力爭實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的雙豐收。

參考文獻

[1]姚文達.鍋爐燃燒設備[M].北京：中國電力出版社.

[2]趙軍.脫硫增壓風機控制對爐膛負壓的影響分析與控制優(yōu)化[J].中國電力，2008，41（2）：37-40.

[3]葉勇健.引風機和增壓風機合二為一模式的探討[J].華東電力，2007，35（11）：106-109.

（作者單位：安徽池州九華發(fā)電有限公司）