火電廠脫硫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

雷鵬程

(陜西新元潔能有限公司,陜西榆林 719400)

火電廠脫硫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

雷鵬程

(陜西新元潔能有限公司,陜西榆林 719400)

火電廠是電力生產(chǎn)的重要源頭,如何提高火電廠經(jīng)濟(jì)性成為各發(fā)電管理工作的核心。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的日益重視,環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)也日益提高,對(duì)于火電廠煙氣脫硫裝置的運(yùn)行維護(hù)也提出了更高的要求。提高火電的經(jīng)濟(jì)性很大程度上依賴于發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平,火電廠有必要認(rèn)真分析影響發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的所有因素并采取有效對(duì)策。

半干法法脫硫 安全運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

半干法脫硫工藝是指脫硫劑以濕態(tài)加入，利用煙氣顯熱蒸發(fā)漿液中的水分。在干燥過(guò)程中，脫硫劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成干粉狀的產(chǎn)物。為了提高脫硫效率，通常采用石灰粉消化制漿作為脫硫劑。

1 300MW循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)

循環(huán)流化床鍋爐由于廠用電率、供電煤耗及底渣、飛灰可燃物大等諸多因素使其優(yōu)越性得不到充分發(fā)揮，制約機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是從鼓泡床(沸騰爐)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的潔凈煤燃燒技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)煤矸石等低熱值燃料的燃燒發(fā)電。(1)床溫自動(dòng)控制是循環(huán)流化床(CFB)鍋爐穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。(2)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電機(jī)組保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，邏輯正確并具有較強(qiáng)的實(shí)用性;運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)大幅減少了運(yùn)行人員的工作量，增加了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性?；趪?guó)內(nèi)電廠基建現(xiàn)狀，多數(shù)機(jī)組都是在搶工期的情況下投運(yùn)的，所以留給控制系統(tǒng)研究人員的研究時(shí)間幾乎沒(méi)有。循環(huán)流化床鍋爐熱工自動(dòng)控制，特別是燃燒自動(dòng)控制方面的問(wèn)題已成為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用的主要障礙，循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行自動(dòng)化已成為其走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵之一。(3)采用循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術(shù);(4)主要是根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐理論，采用懸浮方式，使吸收劑在吸收塔內(nèi)懸浮，反復(fù)循環(huán)，與煙氣中的SO2充分接觸反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)脫硫。但是由于煙氣已經(jīng)經(jīng)過(guò)一次脫硫，其含硫濃度已大大降低，故二級(jí)采用半干法脫硫方案即能達(dá)到很高的脫硫效率。脫硫系統(tǒng)對(duì)鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性不強(qiáng)，低負(fù)荷情況下，脫硫塔內(nèi)喉口流速降低，脫硫塔內(nèi)灰循環(huán)無(wú)法建立，影響脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。(5)循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫。(6)通過(guò)給料系統(tǒng)輸入爐內(nèi)的石灰石可以與SO2充分發(fā)生焙燃反應(yīng)，生成硫酸鈣，以固體形式排出，達(dá)到脫硫的目的。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于煤質(zhì)達(dá)不到要求，含硫量太高，爐內(nèi)脫硫滿足不了新的環(huán)保要求，煤在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染性氣體二氧化硫.如果想要對(duì)產(chǎn)生的污染氣體進(jìn)行有效的控制，就需要找到工業(yè)生產(chǎn)中減少二氧化硫產(chǎn)生的方法.目前，脫硫技術(shù)在實(shí)際的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫就是一種有效脫硫方法。(7)循環(huán)流化床鍋爐脫硫及采用煤粉爐加循環(huán)半干法脫硫兩種方案進(jìn)行了綜合造價(jià)、脫硫效率、灰利用、運(yùn)行管理、改造適配性等進(jìn)行了比較，提出了在一些市區(qū)的供熱電廠，采用低NO_x燃燒器的煤粉爐加循環(huán)半干法脫硫是一種可接受的配置循環(huán)流化床燃燒技術(shù)由于具有良好的爐內(nèi)脫硫性能和很高的燃燒效率等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，但要達(dá)到高的脫硫效率則需要較高的Ca／S摩爾比(2.5左右)，而且當(dāng)燃用高硫燃料時(shí)，即使增加Ca／S摩爾比也難以達(dá)到要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。(8)火電廠利用其有限場(chǎng)地尋求一種初投資省、占地少、脫硫效率高、技術(shù)成熟可靠、運(yùn)行成本低的脫硫裝置勢(shì)在必行，循環(huán)流化床是近年來(lái)在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的新一代高效、低污染清潔燃燒技術(shù)，其主要特點(diǎn)在于具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)際上得到迅速的商業(yè)推廣，但由于循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，因此其風(fēng)機(jī)的配制相對(duì)于煤粉爐而言就更為復(fù)雜，其廠用電率相對(duì)于煤粉爐而言要大。

2 尾部煙氣半干法脫硫技術(shù)分析

達(dá)到最好的氣固紊流混合并不斷暴露出未反應(yīng)的消熟石灰的新表面，同時(shí)通過(guò)固體物料的多次循環(huán)使脫硫劑達(dá)到很長(zhǎng)的停留時(shí)間，大型循環(huán)流化床燃燒試驗(yàn)裝置和310t/h循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了燃用高硫燃料的爐內(nèi)脫硫試驗(yàn)研究。同時(shí)利用所獲得的脫硫飛灰在小型流化床反應(yīng)器上研究低溫增濕過(guò)程的脫硫特性。(1)脫硫工程除消石灰制備系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)采用三臺(tái)機(jī)組共用外，其它系統(tǒng)為一臺(tái)機(jī)組一套配置，主要包括:煙氣系統(tǒng)、預(yù)除塵系統(tǒng)、脫硫塔系統(tǒng)、脫硫電除塵器系統(tǒng)、脫硫工藝水系統(tǒng)、物料再循環(huán)系統(tǒng)等。脫硫塔是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備，其包括煙氣進(jìn)入口、霧化噴嘴安裝口、回料口和倉(cāng)頂排氣接入口、頂部封蓋、煙氣徑向出口、底部排灰斗等，從預(yù)除塵器出來(lái)的煙氣經(jīng)過(guò)脫硫塔排出，在脫硫塔中，增濕霧化水、吸收劑分別從文丘里裝置擴(kuò)散管上端噴入，從脫硫電除塵器返回的脫硫灰返回到中間文丘里管的收縮段出口部分。(2)脫硫系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)，煙氣走旁路煙道，在旁路煙道入口處為負(fù)壓一般在-0130kPa左右，而當(dāng)一臺(tái)鍋爐與脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)旁路煙道關(guān)閉在吸收塔入口處煙道內(nèi)為正壓一般在+0130kPa左右。同時(shí)由于鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口風(fēng)門關(guān)閉不夠嚴(yán)密造成少量未脫硫煙氣倒流至停運(yùn)鍋爐內(nèi)，對(duì)機(jī)組停運(yùn)爐內(nèi)檢修造成影響。由于含硫量和煙氣量有變化，現(xiàn)在的中繼倉(cāng)到脫硫塔的原輸送能力不能滿足脫硫需要，且FGD裝置投入使用后還需要大量的運(yùn)(3)循環(huán)懸浮式半干法煙氣脫硫技術(shù)是在集成浙大和國(guó)外環(huán)保公司半干法煙氣脫硫技術(shù)及國(guó)家最新環(huán)保要求，經(jīng)優(yōu)化、完善后開(kāi)發(fā)的第三代半干法技術(shù)。它是在鍋爐尾部利用循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行煙氣凈化，脫除煙氣中的大部分酸性氣體，使煙氣中的有害成分達(dá)到排放要求，使塔內(nèi)的流場(chǎng)更均勻，適用于半干法脫硫裝置。(4)火電廠半干法脫硫裝置的大量投運(yùn)，為保證脫硫系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)脫硫系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行性能檢測(cè)以評(píng)價(jià)脫硫系統(tǒng)是否滿足設(shè)計(jì)要求，并且對(duì)投運(yùn)后環(huán)境指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，燃煤電廠煙氣脫硫的現(xiàn)狀2010年底我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到9.5億kW左右，其中火電為7億kW，約占73.68%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2010年底，我國(guó)80%以上的火電廠均安裝了脫硫裝置。

3 加強(qiáng)運(yùn)行管理節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境

(1)火力發(fā)電企業(yè)是用煤量最多的行業(yè)，因此，控制火電廠二氧化硫的排放對(duì)治理大氣污染起著舉足輕重的作用，尾部煙氣半干法脫硫技術(shù)具有運(yùn)行可靠、脫硫效率高，同時(shí)還能脫除部分煙塵的特點(diǎn)，在燃煤電廠煙氣脫硫中得到廣泛應(yīng)用。隨著脫硫裝置的大量投運(yùn)，燃煤硫分、運(yùn)行人員操作水平、檢修人員技術(shù)能力都直接影響著脫硫系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。(2)隨著電網(wǎng)大容量火電機(jī)組的不斷投運(yùn)和現(xiàn)代化管理要求的不斷提高，運(yùn)行管理在火電廠各項(xiàng)管理工作中的重要性顯得越來(lái)越突出。(3)近年來(lái)，我國(guó)煙氣治理行業(yè)一方面通過(guò)設(shè)備制造商和環(huán)保企業(yè)的不懈努力，將環(huán)保裝置建設(shè)單位造價(jià)大幅度降低，脫硫脫硝改造單位造價(jià)平均在100～150元/千瓦，使得大規(guī)模環(huán)保建設(shè)得以順利實(shí)現(xiàn)。

另一方面隨著造價(jià)的一降再降，環(huán)保設(shè)施的一些關(guān)鍵設(shè)備的質(zhì)量水平相比較發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距，性能指標(biāo)相對(duì)較差?，F(xiàn)有的大部分脫硫設(shè)施是在當(dāng)時(shí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下建設(shè)的，且不論當(dāng)時(shí)建設(shè)的性能、可靠性如何，當(dāng)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提高后，很多重點(diǎn)地區(qū)甚至嚴(yán)格于歐美國(guó)家，這對(duì)電力企業(yè)形成巨大的提標(biāo)減排壓力，意味著很多脫硫設(shè)

············施都需要進(jìn)行提標(biāo)改造。(4)面對(duì)不斷趨嚴(yán)的環(huán)保要求，火電燃煤機(jī)組的節(jié)能減排也在加快步伐。近日，廣東省燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣污染物“近零排放”示范工程，神華國(guó)華惠州熱電廠1號(hào)機(jī)組“近零排放”改造示范工程竣工投產(chǎn)，與此同時(shí)，各地地方標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)措施也相繼出臺(tái)，對(duì)設(shè)備提高了環(huán)保要求。比如山東省，到目前為止已經(jīng)制定、實(shí)施了21項(xiàng)污染物排放強(qiáng)制性地方標(biāo)準(zhǔn)，14項(xiàng)環(huán)保友好型產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把大氣污染物排放關(guān)。保要求趨嚴(yán)和政策方面的利好，使得脫硫、脫硝、除塵等行情不斷看漲，環(huán)保設(shè)備發(fā)展迎來(lái)新的機(jī)遇。相關(guān)部門有負(fù)責(zé)人公開(kāi)表示，大氣、水和土壤三大環(huán)保行動(dòng)計(jì)劃投資需求將超6萬(wàn)億。未來(lái)，大氣污染物排放濃度接近或達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的燃煤發(fā)電機(jī)組可能獲得電價(jià)支持，而且各地也可因地制宜制定稅收優(yōu)惠政策。經(jīng)濟(jì)利益上的刺激能夠提高電力企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造的積極性，促進(jìn)改造市場(chǎng)真正啟動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

為適應(yīng)環(huán)境保護(hù)，改善大氣質(zhì)量，在現(xiàn)有火電廠利用其有限場(chǎng)地尋求一種投資省，占地少，脫硫效率高，技術(shù)成熟可靠，運(yùn)行成本低的脫硫裝置勢(shì)在必行，當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境下，火力發(fā)電廠需要對(duì)脫硫系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行更為精細(xì)化的管理，以獲取更大的盈利空間，從而保護(hù)我們的環(huán)境。

[1]DL/T5196-2004.火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]張汝松,李志國(guó),劉昌峰.脫硫裝置采用鋼與混凝土組合濕煙囪探討[J].電力科技與環(huán)保,2011年04期.