火電機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行

湯俊

摘要：目前，我國的經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會在不斷進(jìn)步，該文分析了火電機(jī)組脫硫系統(tǒng)主要能耗設(shè)備的能耗特性，建立脫硫設(shè)備能耗與機(jī)組負(fù)荷、燃煤硫分和脫硫率的數(shù)學(xué)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出電站脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行方法，并結(jié)合典型1000MW火電機(jī)組脫硫系統(tǒng)開展案例分析與定量計算。結(jié)果表明：新型優(yōu)化運行方法不增加新設(shè)備、不影響機(jī)組安全穩(wěn)定運行，在40%～100%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（boilermaximumcontinuerate，BMCR）負(fù)荷工況下，僅通過運行方式的調(diào)整即可在確保脫硫效果的前提下使煙氣脫硫（fluegasdesulfurization，F(xiàn)GD）系統(tǒng)電耗下降約2%～22%，其中大部分負(fù)荷下電耗下降均可達(dá)10%以上;而按典型負(fù)荷工況估算，年可節(jié)約電能5052MWh，相比于原方案總電耗下降10.6%，節(jié)約電費176.8萬元，節(jié)能效果顯著。

關(guān)鍵詞：脫硫系統(tǒng);能耗特性;優(yōu)化運行;火電機(jī)組

引言

現(xiàn)階段，我國社會各界的環(huán)保意識在不斷增強(qiáng)，火電廠這類排放煙氣量較大的生產(chǎn)企業(yè)將污染處理工作做到位，有效解決火電廠煙氣污染問題，故要加強(qiáng)火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究強(qiáng)度，增強(qiáng)火電廠煙氣脫硝脫硫能力及運行穩(wěn)定性。基于此，本文介紹了火電廠煙氣脫硫脫硝現(xiàn)狀及技術(shù)難點，同時介紹了幾種火電廠煙氣脫硫脫硝新技術(shù)，為今后火電廠廢氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1意義和技術(shù)特點

除了碳之外，原煤還包含其他可能對大氣造成危害的元素，例如硫和氮。 這些元素的氧化物會破壞大氣環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。 倘若直接燃燒原煤，不僅會減少碳元素的利用，原煤中有害元素的氧化物也會直接排放到大氣中，這些氧化物被釋放到大氣中會產(chǎn)生酸雨和光化學(xué)煙霧等大氣污染現(xiàn)象。 電廠的脫硫脫硝、煙氣除塵技術(shù)的應(yīng)用改善了這一現(xiàn)象，不僅大大減少了污染物的排放， 而且在一定程度上提高了煤炭資源的利用率，降低了電力成本。脫硫脫硝和煙氣除塵技術(shù)具有許多其它技術(shù)不具備的獨特的優(yōu)勢。 第一，該技術(shù)無需大量人力，過程并不復(fù)雜，操作方便。 第二，無需大量人力，所需的電力成本也不多，運行成本低是該技術(shù)的另外一個優(yōu)勢。 最后，這項技術(shù)具有很好的適應(yīng)性。 該技術(shù)可以在任何型號和規(guī)模的發(fā)電廠鍋爐運行中使用， 也不會有二次污染的產(chǎn)生，這樣一來可以保證在發(fā)電過程中產(chǎn)生的污染物排放量處于最低。

2火電機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行

2.1規(guī)避循環(huán)泵常見故障

為減低由循環(huán)漿液泵造成的能源損耗，應(yīng)對循環(huán)漿液泵進(jìn)行定期調(diào)節(jié)，使循環(huán)漿液泵運行參數(shù)與脫硫效率良好匹配，以此保障脫硫效率，但在實際脫硫作業(yè)期間，需控制循環(huán)漿液泵調(diào)節(jié)頻率，避免由頻繁調(diào)節(jié)現(xiàn)象，造成額外能源損耗，并縮短脫硫系統(tǒng)運行壽命。循環(huán)漿液泵在應(yīng)用期間常發(fā)生機(jī)械密封性不足、葉輪磨損、汽濁等故障，為防止故障發(fā)生損壞設(shè)備性能，降低脫硫效率，應(yīng)在濕法脫硫期間注意避免常見循環(huán)漿液泵故障。結(jié)合以往經(jīng)驗，可從以下幾個方面對濕法脫硫循環(huán)漿液泵進(jìn)行調(diào)節(jié)控制：（1）調(diào)整循環(huán)漿液泵葉輪通氣孔數(shù)量及位置，保障平衡;（2）加大對吸收塔內(nèi)循環(huán)漿液泵濾網(wǎng)的重視，定期檢查并清理循環(huán)漿液泵濾網(wǎng)，規(guī)避濾網(wǎng)堵塞故障問題，以此保障循環(huán)漿液泵運行效果;（3）定期組織循環(huán)漿液泵密封性檢測，確保循環(huán)漿液泵密封情況;（4）循環(huán)漿液泵停止運行后需立即清洗，使循環(huán)漿液泵始終處于高效穩(wěn)定狀態(tài)下;（5）循環(huán)漿液泵運行期間，應(yīng)以實際情況為依據(jù)，動態(tài)調(diào)整吸收塔液位、漿液酸堿性等關(guān)鍵參數(shù)。

2.2FGD系統(tǒng)運行優(yōu)化方法

在設(shè)計、建設(shè)FGD系統(tǒng)時，其最大脫硫容量是基于機(jī)組設(shè)計煤種、帶最大負(fù)荷的情況而定，因此對于已投產(chǎn)的FGD系統(tǒng)，其最大脫硫能力是一定的，而燃煤質(zhì)量、機(jī)組負(fù)荷等因素的變化波動則會導(dǎo)致FGD系統(tǒng)脫硫能力與實際脫硫需求不匹配。在這種情況下，基于定量分析計算，通過合理預(yù)測、指導(dǎo)和調(diào)整適宜的FGD系統(tǒng)運行方案，可在一定程度挖掘和利用節(jié)能潛力，避免不必要的能耗。由以上的分析可看出，運行脫硫率、入口煙氣量Qg和入口煙氣SO2濃度SO，inC是影響FGD系統(tǒng)中主要耗能設(shè)備能耗特性的最主要因素。其中，F(xiàn)GD入口煙氣量、入口煙氣SO2濃度又主要受機(jī)組負(fù)荷L、燃煤硫分Sar等因素的影響。因此，F(xiàn)GD系統(tǒng)的能耗可記作 式中N、Nf、 ? 分別為FGD系統(tǒng)總能耗、增壓風(fēng)機(jī)能耗、漿液循環(huán)泵能耗、氧化風(fēng)機(jī)能耗、其他輔機(jī)能耗，kW。

2.3干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

該技術(shù)需要在相對干燥的環(huán)境中完成，在脫硫脫硝過程中， 我們可以利用一些特殊粉末、顆粒和吸收劑等來除去煙氣中的硫和酸。 為了防止鍋爐設(shè)備被強(qiáng)酸腐蝕，技術(shù)處理的整個過程都需要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行。 該技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)的過程中， 大多數(shù)企業(yè)使用等離子體法和荷電干噴法。 等離子體法是通過高能電子在煙氣處理過程中有效分解（ NH 4 ） 2 SO 4 和 NH 4 NO 3 化肥，這樣便能達(dá)到脫硫脫硝的目的，可以減少煙氣中硫和硝的含量，達(dá)到減少環(huán)境污染的目標(biāo)。 荷電干噴法是把吸收劑當(dāng)作一種介質(zhì)，吸收劑能快速流過機(jī)器的充電區(qū)域，反應(yīng)時間大大縮短，這樣就能對煙氣進(jìn)行脫硫脫硝并除塵。

2.4調(diào)節(jié)煙氣系統(tǒng)阻力

煙氣系統(tǒng)優(yōu)化可有效降低濕法脫硫系統(tǒng)能源損耗，在實際優(yōu)化期間，應(yīng)強(qiáng)化對煙氣系統(tǒng)阻力的控制，采用串聯(lián)方式，將增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)連接，以此起到節(jié)能效果，而在案例電廠中，其濕法脫硫系統(tǒng)并未應(yīng)用增壓風(fēng)機(jī)，則是將引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并，相較于串聯(lián)方式，合并方式所產(chǎn)生電量損耗更多，因此在未來節(jié)能降耗發(fā)展中，案例電廠可對煙氣系統(tǒng)再次優(yōu)化，將增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行串聯(lián)。

2.5活性炭應(yīng)用

在低溫環(huán)境中的煙氣，對除塵和脫硫脫硝的技術(shù)要求更為嚴(yán)格，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是要選擇更合適的吸附劑。 活性炭表面上存在大量不規(guī)則的細(xì)孔，具有強(qiáng)大的吸附能力。 煙道氣中的水蒸氣在通過活性炭脫硫時與 SOx 和稀 HSO 4 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的質(zhì)子， SO 2 的還原性因此得到大大的提升 [4] 。 當(dāng)物理吸附和化學(xué)吸附同時使用時，煙道氣中的水蒸氣和 O 2 高于標(biāo)記值時，化學(xué)吸附可以減少煙道氣中 SOx 的含量。 需要我們注意的是：整個過程吸附能力越高，需要不斷擴(kuò)大設(shè)備的體積。 因此，只有活性炭的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性得到合理利用才能達(dá)到除塵和脫硫脫硝的目的。

結(jié)語

綜上所述，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，我們應(yīng)深入研究火電廠煙氣脫硫脫硝處理技術(shù)，盡量降低火電廠排出廢氣當(dāng)中二氧化硫和氮氧化合物的含量。我國目前火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)尚未成熟，傳統(tǒng)的火電廠脫硫脫硝工藝目前存在一定的不足，這就需要科研人員應(yīng)該投入更多精力與時間來對煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行不斷地改善與深入研究煙氣處理技術(shù)，目前已在海水脫硫、低溫SCR、聯(lián)合式煙氣一體化脫硫脫硝等新型脫硫脫硝技術(shù)領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。在確保火電廠脫硫脫硝資源循環(huán)利用的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步提高其脫硫脫硝技術(shù)水平，從而創(chuàng)造更多的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，深入貫徹實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)

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