淺析火電廠燃煤機組脫硫廠用電率控制

李迎軍

（國電蚌埠發(fā)電有限公司，安徽蚌埠 233000）

0 引言

電廠采用FGD（Flue Gas Desulfurization，濕法煙氣脫硫）法脫硫，運行電耗占總電耗的1%以上。降低脫硫過程電耗，節(jié)約廠用電、綜合脫硫用水、用氣和石灰石等，將得到更高的經(jīng)濟效益。

1 設(shè)備基本情況（以某單元機組為例）

1.1 鍋爐設(shè)備

二次再熱超超臨界直流爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量1785.49 t/h，為東方電氣股份有限公司的超超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，鍋爐型號DG1785.49/32.45-II14。BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）工況下煙氣流量2311.5 t/h。

1.2 脫硫設(shè)備

該工程煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，脫硫系統(tǒng)年可用率≥100%，脫硫裝置效率99.58%。煙氣處理能力為1臺鍋爐在BMCR工況下的煙氣量，每兩臺機組作為一個單元，包括SO2吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)等。

2 影響因素分析

2.1 現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，脫硫廠用電一直維持在1.3%居高不下，主要是由于摻燒煤種變化大，石灰石品質(zhì)差和運行調(diào)整不及時導(dǎo)致。通過對這些方面的改進，可有效降低能耗，減少污染物排放，獲得更高的經(jīng)濟效益。

2.2 各輔助系統(tǒng)耗電占比

吸收系統(tǒng)72.05%，吸收劑制備系統(tǒng)12.42%，石膏脫水系統(tǒng)6.57%，工藝水系統(tǒng)5.64%，排空系統(tǒng)1.91%，廢水處理系統(tǒng)1.41%。

2.3 各要素分析

2.3.1 氧化風(fēng)機

氧化風(fēng)機主要提供SO2反應(yīng)中所缺少的氧量，低負荷時鍋爐富氧燃燒，煙氣中的含氧量能滿足反應(yīng)需要，可停運氧化風(fēng)機，在高負荷或者SO2含量大于一定值再開啟，保證足夠的氧化量，同時為使風(fēng)機處理良好，每月清掃一次風(fēng)機濾網(wǎng)，每兩月沖洗一次風(fēng)機管道。

2.3.2 循環(huán)漿液泵

漿液循環(huán)泵占整個FGD系統(tǒng)電耗的45%。機組運行與石膏漿液循環(huán)泵的主要參數(shù)：石膏漿液循環(huán)泵電流平均值82/87/95 A，設(shè)計值99.4/108.5/108.5 A；石膏漿液密度液位8.78 m，設(shè)計值10.5 m；pH值平均值5.67，設(shè)計值5.0～5.6。

2.3.3 原煙氣SO2濃度

由于來煤雜，硫分2.84%～0.37%，SO2濃度1000～4000大幅波動，供漿量調(diào)整不及時，會導(dǎo)致效率達不到要求或運行設(shè)備過多，煙氣含硫量的穩(wěn)定也是調(diào)整脫硫運行方式的基礎(chǔ)。

2.3.4 濕式球磨機

該工程配置公用漿液制備系統(tǒng)，配2臺濕式石灰石磨機及漿液旋流分離器等。磨機出口料物粒徑≤0.044 mm。濕法脫硫吸收劑的主要成分為CaCO3，還含有MgCO3、Al2O3等雜質(zhì)，雜質(zhì)含量較多，會加大石灰石用量，導(dǎo)致磨機功率消耗大、系統(tǒng)磨損嚴重。石灰石粒徑較大（一般設(shè)計要求＜20 mm），則會增加研磨時間，導(dǎo)致磨機功率消耗增大。濕式球磨機耗電率約0.07%。

2.3.5 石膏脫水

石膏脫水系統(tǒng)包括兩級脫水系統(tǒng)，第一級為石膏旋流器，漿液離開旋流器底流的含固量為40%～60%，第二級為真空皮帶脫水，經(jīng)真空皮帶脫水生成含水率為10%的石膏餅。脫水系統(tǒng)的耗電率占整個脫硫系統(tǒng)的3.02%。石膏漿液密度直接關(guān)系到石膏脫水和性能，使石膏漿液盡可能長時間保持低密度運行（1080～1130 kg/m3），石膏漿液循環(huán)泵節(jié)電效果明顯。真空皮帶機濾布上石膏餅厚度（最優(yōu)值20 mm），也會影響脫硫效率。

3 控制策略及結(jié)果分析

3.1 吸收塔漿液循環(huán)泵運行方式

入口煙氣SO2濃度一定的條件下，投運的循環(huán)泵臺數(shù)越多，脫硫效率越高，其電耗也增大，可以根據(jù)負荷和入口SO2濃度適當選擇漿液循環(huán)泵的運行臺數(shù)。在保證SO2達標排放的前提下，應(yīng)依據(jù)脫硫裝置入口煙氣中SO2濃度的高低，選擇投運不同的循環(huán)泵，從而降低耗電率。

實際運行中的數(shù)據(jù)表明，脫硫吸收塔3臺和AFT塔2臺循環(huán)泵全部投入運行時，脫硫效率達到99.6%以上，凈煙氣中SO2排放濃度在l0 mg/Nm3以內(nèi)，遠低于排放標準。針對不同的硫分摻燒，得出實驗結(jié)果（表1）。表中S表示原煙氣SO2，1—5分別表示循環(huán)漿液泵A、B、C，AFT塔循環(huán)泵A、B。

表1 不同條件下不同硫分運行條件對比

3.2 石灰石漿液制備系統(tǒng)

漿液制備系統(tǒng)總出力按2臺鍋爐BMCR工況用量的200%考慮，出力留有足夠的的裕度。球磨機入口石灰石供給通過稱重皮帶計量。要求運行中給料量在25 t/h以上，不得隨意下調(diào)，以保證球磨機高效運轉(zhuǎn)，防治因少料、低出力運行而延長運行時間。

嚴格控制石灰石品質(zhì)。制定嚴格的石灰石品質(zhì)化驗規(guī)定，對進料的采樣、化驗、結(jié)算等流程嚴格把關(guān)，杜絕劣質(zhì)石料進入系統(tǒng)。

保證球磨機內(nèi)合理的鋼球裝載量。球磨機內(nèi)鋼球的多少決定了球磨機電流的大小和制漿效率，鋼球裝載量控制在34.5 t左右。通過球磨機靜止時間軸承的變形量來判斷其內(nèi)部鋼球的多少，以保證鋼球裝載量在合理范圍內(nèi)。

3.3 運行調(diào)整

根據(jù)流體力學(xué)原理，泵的出力與其輸送的流體的密度成正比關(guān)系。運行中吸收塔的漿液密度關(guān)系到循環(huán)漿液泵的電流，同時，漿液密度又關(guān)系到石膏脫水的性能，密度過低石膏不易結(jié)晶析出，石膏品質(zhì)差，潮濕；密度高，若脫水不及時易造成石噴淋層噴嘴堵、除霧器結(jié)垢，影響脫硫能力。在運行中及時調(diào)整，長時間保持低密度運行（1150 kg/m3以下），節(jié)電效果明顯（圖1）。

圖1 不同漿液密度下漿液泵電流變化曲線

泵運行時，出力大小與壓頭成正比，在脫硫系統(tǒng)運行中，液位越高，泵電流則越高。我們在運行中，可以根據(jù)機組負荷的大小、煙氣量的多少來進行調(diào)控。大負荷階段，煙氣流量大、SO2含量高時，需要反應(yīng)階段更長，就控制高液位，給予更多的氧化反應(yīng)時間，來保證脫硫效率，則需要更高的漿液泵出力。

通過大量實驗，制定出不同負荷、SO2含量下的液位控制措施。

（1）480 MW以上或原煙氣SO2含量2500以上時，液位控制在8.5～9.5 m；此時加大用除霧器補水，增加反應(yīng)效率。

（2）480 MW以下或者原煙氣SO2含量2000以下時，液位控制在7.5～8.5 m；可采用加大石膏脫水量，減少除霧器沖洗來控制。

當鍋爐負荷基本穩(wěn)定而煤種含硫量增大時，首先采用提高吸收塔漿液pH值（一般不超過6.0）的措施來保證脫硫效率滿足環(huán)保要求，盡可能不增開漿液循環(huán)泵。結(jié)果表明，在運行工況基本相同的條件下，控制吸收塔pH值在5.8比pH值在5.5運行時，日降低漿液循環(huán)泵電耗近1萬kW·h，降低脫硫電耗率0.1%左右。

4 總結(jié)

通過對于脫硫各系統(tǒng)方式的優(yōu)化及參數(shù)的控制可以有效控制發(fā)電廠的廠用電率。經(jīng)過方式的調(diào)整，分析出以下可控制的方面：①與吸收塔漿液位一起調(diào)整吸收塔漿液密度；②嚴格控制來料質(zhì)量，提高漿液品質(zhì)；③根據(jù)脫水系統(tǒng)運行情況來調(diào)整漿液密度.當真空皮帶機濾布上部的石膏餅厚度能夠保持定值（20 cm），盡可能降低石膏漿液密度在低水平（可控制在l080～l200 kg/m3）；④當原煙氣含硫量小于設(shè)計值工況時，保持低密度運行，同時根據(jù)煙氣排放值來控制氧化風(fēng)機運行時間，降低耗電率；⑤保持摻燒在一個合理的水平中，使運行設(shè)備出力達到最優(yōu)工況。