燃煤電廠(chǎng)脫硫制漿系統(tǒng)優(yōu)化研究

張斐

（華能平?jīng)霭l(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744000）

1 引言

在燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫工藝中，石灰石-石膏濕法脫硫(FGD)是應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)。隨著環(huán)保要求的提高，二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步嚴(yán)格,燃煤電廠(chǎng)的運(yùn)營(yíng)成本逐漸升高，如何在滿(mǎn)足環(huán)保排放要求的基礎(chǔ)上降低脫硫運(yùn)營(yíng)成本是擺在火力發(fā)電廠(chǎng)面前的一個(gè)重要課題。本文以我廠(chǎng)石灰石-石膏濕法脫硫制漿系統(tǒng)作為研究對(duì)象，通過(guò)分析研究制漿系統(tǒng)的原理及控制策略，探索影響石灰石漿液性能和制漿系統(tǒng)耗電率的主要因素。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化試驗(yàn)和性能分析，提出了制漿系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行措施，對(duì)降低火電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本具有一定的指導(dǎo)意義。

2 脫硫石灰石漿液的制備原理

石灰石漿液制備系統(tǒng)的主要功能是為煙氣脫硫系統(tǒng)提供符合要求的石灰石漿液作為煙氣中二氧化硫的吸附劑。石灰石顆粒經(jīng)上料系統(tǒng)輸送至石灰石料倉(cāng)，由稱(chēng)重皮帶輸送至球磨機(jī)與補(bǔ)充水混合，經(jīng)濕式球磨機(jī)研磨后進(jìn)入石灰石漿液再循環(huán)箱，通過(guò)漿液再循環(huán)泵輸送至石灰石漿液旋流器進(jìn)行分離，在離心力的作用下漿液被分為頂流和底流，頂流溢流至石灰石漿液箱，由石灰石漿液泵供給吸收塔參與煙氣脫硫反應(yīng)，而底流則返回球磨機(jī)重新磨制。脫硫石灰石漿液的制備原理流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 脫硫石灰石漿液的制備原理流程圖

3 脫硫石灰石漿液制漿影響因素分析

3.1 石灰石粒徑的影響

石灰石粒徑是影響制漿系統(tǒng)電耗的重要因素，粒徑過(guò)小雖然可降低制漿系統(tǒng)電耗，但會(huì)造成采購(gòu)成本的成倍增加，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。粒徑過(guò)大會(huì)造成球磨機(jī)功耗增大，導(dǎo)致石灰石漿液濃度增大，降低了漿液與煙氣的接觸面積，影響脫硫效率。所以應(yīng)嚴(yán)格控制入廠(chǎng)石灰石粒徑，最大不得超過(guò)設(shè)計(jì)粒徑（＜20mm）。

3.2 石灰石給料量的影響

濕式球磨機(jī)要保證最佳出力，入口給料量必須保持在設(shè)計(jì)出力下運(yùn)行。日常運(yùn)行中可根據(jù)球磨機(jī)出口漿液密度，調(diào)整稱(chēng)重皮帶運(yùn)行頻率對(duì)球磨機(jī)入口給料量進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果給料量調(diào)整不當(dāng)，將會(huì)造成球磨機(jī)功耗增加，再循環(huán)箱液位難以控制，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致球磨機(jī)過(guò)負(fù)荷，漿液濃度增大，使得石灰石供漿泵葉輪、機(jī)械密封以及石灰石供漿管路磨損加劇，危及設(shè)備安全，增加設(shè)備維護(hù)成本。

3.3 球磨機(jī)加載鋼球量的影響

球磨機(jī)鋼球的加載量是保證研磨能力的一個(gè)重要因素，為了保證球磨機(jī)的研磨能力，球磨機(jī)應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范定期補(bǔ)充不同規(guī)格大小的鋼球，以保證其最佳的鋼球加載量。鋼球太少，球磨機(jī)研磨能力下降，制漿系統(tǒng)電耗增加，同時(shí)還會(huì)造成石灰石漿液細(xì)度增大，降低煙氣與漿液的接觸面積從而影響脫硫效率。鋼球太多，則鋼球不能被筒體有效提起，增加電耗的同時(shí)還會(huì)造成鋼球磨損加劇。

3.4 石灰石旋流器的影響

石灰石漿液切向進(jìn)入石灰石旋流器，在離心力的作用下漿液被分為頂流和底流，頂流溢流至石灰石漿液箱，由石灰石漿液泵供給吸收塔參與煙氣脫硫反應(yīng)，而底流則返回球磨機(jī)重新磨制。漿液分離的效果取決于旋流器沉沙嘴的直徑、旋流器入口壓力以及旋流器入口漿液濃度等。沉沙嘴直徑大小保證了頂流的密度，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，沉沙嘴直徑逐漸增大，導(dǎo)致底流流量增加，影響分離效果，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換沉沙嘴。在旋流器入口漿液濃度一定的條件下，提高旋流器入口壓力可提高旋流器的分離效果。

3.5 旋流器入口壓力

石灰石漿液濃度主要取決于漩流器的入口壓力。若壓力過(guò)高分離效果加劇，則會(huì)造成頂流密度下降，影響脫硫效果；若壓力過(guò)小則分離效果減弱，底流流量增大，球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)間增多，電耗增加。所以必須嚴(yán)格控制旋流器入口壓力，在保證頂流密度合格的同時(shí)，降低底流流量，達(dá)到最佳運(yùn)行工況。

4 脫硫制漿控制技術(shù)優(yōu)化

4.1 旋流器入口壓力與頂流濃度的關(guān)系

在石灰石漿液制備過(guò)程中調(diào)整運(yùn)行工況，保持給料量、補(bǔ)充水量、沉沙嘴直徑不變，測(cè)定不同旋流器入口壓力下對(duì)應(yīng)的頂流濃度，繪制曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 旋流器入口壓力與頂流濃度關(guān)系圖

由圖2可得，當(dāng)旋流器入口壓力在65～l00kPa時(shí)，頂流濃度隨旋流器入口壓力的增大而減小。當(dāng)旋流器入口壓力在100～l10kPa時(shí)，頂流濃度隨旋流器入口壓力的增大而增大。

4.2 旋流器入口壓力與底流濃度的關(guān)系

在石灰石漿液制備過(guò)程中調(diào)整運(yùn)行工況，保持給料量、補(bǔ)充水量、沉沙嘴直徑不變，測(cè)定不同旋流器入口壓力所對(duì)應(yīng)的底流濃度，繪制曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖3。

圖3 旋流器入口壓力與底流濃度關(guān)系圖

由圖3可得，當(dāng)旋流器入口壓力在65～l05kPa時(shí)，底流濃度隨旋流器入口壓力的增大而增大。

4.3 旋流器入口壓力的調(diào)整

旋流器入口壓力是影響石灰石漿液濃度的重要因素，由圖2和圖3的關(guān)系分析可知，當(dāng)旋流器入口壓力保持在86kPa運(yùn)行時(shí)可達(dá)最佳運(yùn)行工況，實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)石灰石漿液濃度對(duì)旋流器入口壓力進(jìn)行調(diào)整。

4.4 給料量的調(diào)整

本廠(chǎng)球磨機(jī)設(shè)計(jì)出力為15t/h，在其它運(yùn)行條件不變的情況下，調(diào)整石灰石給料量，得出給料量與球磨機(jī)單位電耗的關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

圖4 給料量與球磨機(jī)單位電耗關(guān)系圖

由圖4可得，當(dāng)給料量在12.5t/h運(yùn)行時(shí)球磨機(jī)達(dá)到最佳運(yùn)行工況。日常運(yùn)行中可通過(guò)石灰石漿液濃度對(duì)給料量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)石灰石漿液濃度偏大時(shí)可適當(dāng)降低給料量，但不能過(guò)低，否則將會(huì)使得球磨機(jī)單位電耗大大增加；當(dāng)石灰石漿液濃度偏小時(shí)，則可以適當(dāng)增加給料量，避免石灰石漿液濃度不合格影響脫硫效率。

4.5 補(bǔ)充水量的調(diào)整

流經(jīng)球磨機(jī)筒體的補(bǔ)充水量是運(yùn)行中的一個(gè)重要參數(shù)，其值的大小直接影響球磨機(jī)內(nèi)固體顆粒的攜帶能力。當(dāng)補(bǔ)充水量過(guò)大、漿液過(guò)稀時(shí)，由漿液帶出的大粒徑石灰石料在篩網(wǎng)筒內(nèi)回料環(huán)作用下返回球磨機(jī)繼續(xù)研磨，導(dǎo)致制漿系統(tǒng)循環(huán)倍率增加，電耗增大。因此可適當(dāng)減少補(bǔ)充水量，使石灰石漿液濃度滿(mǎn)足要求，但是不能過(guò)低，避免造成管道堵塞。根據(jù)旋流器入口壓力與頂流濃度、底流濃度的關(guān)系，當(dāng)旋流器入口壓力在86kPa運(yùn)行時(shí)達(dá)到最佳工況，測(cè)量此時(shí)石灰石旋流器頂流密度為1220kg/m3,滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行需要，所以當(dāng)補(bǔ)充水量為10.25t/h時(shí)達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行工況，實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)石灰石漿液密度對(duì)補(bǔ)充水量進(jìn)行調(diào)整。

4.6 球磨機(jī)電流的調(diào)整

球磨機(jī)的運(yùn)行電流是鋼球加載情況的真實(shí)反映，球磨機(jī)應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范定期補(bǔ)充不同規(guī)格大小的鋼球，以保證其最佳的鋼球加載量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可知球磨機(jī)運(yùn)行電流在46.7A左右時(shí)達(dá)到鋼球添加比例、數(shù)量最優(yōu)。日常運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)球磨機(jī)運(yùn)行電流監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)球磨機(jī)運(yùn)行電流與最優(yōu)工況電流偏差5%以上時(shí)，應(yīng)及時(shí)添加鋼球以保證球磨機(jī)長(zhǎng)期處于優(yōu)化狀態(tài)運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，燃煤電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本不斷攀升。為了實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)保運(yùn)行，挖掘脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行潛力勢(shì)在必行。本文主要針對(duì)燃煤電廠(chǎng)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫制漿系統(tǒng)展開(kāi)研究，從制漿系統(tǒng)的影響因素入手，對(duì)制漿系統(tǒng)不同運(yùn)行工況進(jìn)行試驗(yàn)分析，得出了脫硫制漿系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化措施，在制備合格石灰石漿液的同時(shí)降低了廠(chǎng)用電耗，為脫硫系統(tǒng)高效運(yùn)行提供技術(shù)指導(dǎo)，為設(shè)備的健康安全提供了保障。