基于電技術(shù)節(jié)能的脫硫系統(tǒng)應(yīng)用研究

時(shí)佳

摘要：電技術(shù)節(jié)能在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用其裝置是火力發(fā)電廠燃煤鍋爐的尾氣處理，從當(dāng)前看來(lái)，石灰石-石膏法脫硫技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)大中型火力廠中得到了廣泛的應(yīng)用。其脫硫系統(tǒng)主要是通過(guò)煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石粉磨系統(tǒng)、石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、應(yīng)急漿液系統(tǒng)、應(yīng)急噴淋系統(tǒng)組成的。隨著我國(guó)對(duì)“節(jié)能減排”需求的不斷提高，在“節(jié)能減排”的需求中，還要較好的找出適合脫硫系統(tǒng)中本身的“電技術(shù)節(jié)能”效果。利用石灰石-石膏脫硫技術(shù)系統(tǒng)為例，并且通過(guò)電氣角度提出了一些可實(shí)施的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：電技術(shù);節(jié)能;脫硫;應(yīng)用;研究

前言：我國(guó)從第一次工業(yè)革命以來(lái)就形成了以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，當(dāng)現(xiàn)在為止都難以改變。是因?yàn)橛辛诉@樣的能源結(jié)構(gòu)，才帶來(lái)了中國(guó)不可銷毀的空氣污染問(wèn)題。火力發(fā)電廠是消耗煤炭的重要來(lái)源，因此就一定要嚴(yán)格的控制煙氣排放，從而實(shí)現(xiàn)電技術(shù)節(jié)能減排的升級(jí)改革。對(duì)于當(dāng)前比較嚴(yán)峻的環(huán)境污染來(lái)看，環(huán)保部門制定了比較嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，主要是為了推動(dòng)火力發(fā)電廠達(dá)標(biāo)排放要求以及電技術(shù)節(jié)能降耗，構(gòu)建有效的燃煤發(fā)電體系。

一、電技術(shù)節(jié)能脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件的確定

電技術(shù)節(jié)能脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件的確定，使工藝的選擇方案更加的確定，脫硫裝置的設(shè)計(jì)條件應(yīng)為鍋爐BMCR和燃燒設(shè)計(jì)煤種的條件下;在已經(jīng)構(gòu)建電廠安裝脫硫系統(tǒng)裝置時(shí)，應(yīng)依照實(shí)際測(cè)試參數(shù)來(lái)確定脫硫裝置的設(shè)計(jì)以及核驗(yàn)條件，從而充分的考慮到煤源的趨勢(shì)變化。

中國(guó)大部分火電機(jī)組煤質(zhì)頻率波動(dòng)都是比較大的。目前，超低排放環(huán)保改造指標(biāo)非常的嚴(yán)格，每小時(shí)平均污染物排放量不允許超標(biāo)。所以，為了降低環(huán)保的風(fēng)險(xiǎn)，那么在設(shè)計(jì)中要充分考慮煤質(zhì)差異比較大、含硫量高等問(wèn)題。此外，我國(guó)燃煤火電機(jī)組整體負(fù)荷率比較低，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致大部分機(jī)組脫硫裝置的現(xiàn)實(shí)運(yùn)營(yíng)工況嚴(yán)重的偏離設(shè)計(jì)工況，造成高能耗，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差。在役機(jī)組脫硫系統(tǒng)裝置進(jìn)行超低排放改革的時(shí)候，需要確定好設(shè)計(jì)的條件邊界。并根據(jù)電廠近幾年的真實(shí)燃煤情況，來(lái)設(shè)計(jì)煤種95%以上煤質(zhì)的硫參數(shù)，或考慮到煤源的變化以及配煤的應(yīng)用趨勢(shì)，從而選擇適合的設(shè)計(jì)硫參數(shù)。不建議以煤種短期的硫峰值來(lái)作為設(shè)計(jì)硫[1]。

二、電技術(shù)在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

（一）變壓器在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

除了氧化風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、磨機(jī)球以外，中大型的發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中其他設(shè)備幾乎都是低壓電力負(fù)荷。從輔助配電段引進(jìn)6kV、10kV電源之后，就可以通過(guò)脫硫變壓器來(lái)轉(zhuǎn)換為0.4kV低壓電源，并通過(guò)脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用，變壓器幾乎都是選用2×800kVA到2×2500 kVA之間電壓。變壓器消耗是通過(guò)空載消耗以及負(fù)荷消耗兩方面組合而成的?？蛰d消耗不會(huì)根據(jù)負(fù)荷的改變而改變，其幾乎都是占變壓器總消耗的百分之二十到百分之三十之間。其減少空載消耗的主要方法就是利用當(dāng)前先進(jìn)的材料，從而改進(jìn)核心結(jié)構(gòu)和電技術(shù)。隨著電技術(shù)的不斷發(fā)展和材料的使用能力不斷的提升，變壓器通過(guò)SCB9型號(hào)改變成SCB13型號(hào)，而且還會(huì)有一些消耗低、能效比高的非金合金變壓器。同時(shí)空載消耗要低于傳統(tǒng)的硅鋼芯變壓器的80%左右[2]。

為了更好的減少發(fā)電廠的投資成本，那么在脫硫變壓器中，基本上都是用SCB10的變壓器進(jìn)行工作?？梢阅媚硰S家的SCB10-1600/10產(chǎn)品作為案例，空載消耗為2.46kW，額定負(fù)載消耗為11.75kW。那么通過(guò)改進(jìn)之后的SCB13—1600/10變壓器空載消耗將變?yōu)?.97kW，額定負(fù)載消耗變成了17.75kW。通過(guò)以上的比較可以看出，SCB13變壓器的空載消耗與SCB10產(chǎn)品相比較的話要低20%左右。對(duì)于相同容量的非晶合金變壓器SBHl5--M-1600/10作為例子的話，空載消耗就只有0.63kW，額定負(fù)載消耗只有14.5kW。SCB10與空載消耗相比要低于74%左右，對(duì)于節(jié)能效果來(lái)說(shuō)是非常明顯的。所以，在對(duì)脫硫中的變壓器選取中，能夠利用真實(shí)情況來(lái)選擇低損耗的非晶合金變壓器，從而減少脫硫系統(tǒng)的損耗。

通過(guò)一些數(shù)據(jù)表明，面對(duì)負(fù)載以及空載消耗之間相互平等的狀態(tài)下，那么變壓器的損耗率就會(huì)處于一個(gè)最低的狀態(tài)，而且變壓器的空載消耗與負(fù)載消耗幾乎都為1/4-1/3之間。所以，在變壓器中的負(fù)載率處在0.5-0.6之間的時(shí)候，變壓器的損耗率可以達(dá)到最低。

（二）配電系統(tǒng)在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

在配電系統(tǒng)裝置正常工作的時(shí)候，有一定的熱損失。幾乎按200w/臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜、300w/臺(tái)低壓開(kāi)關(guān)柜、3-4w/kvar電容柜計(jì)算，脫硫系統(tǒng)裝置的開(kāi)關(guān)柜數(shù)量比較少，在選用合格元件上，節(jié)能空間比較小。但是因脫硫系統(tǒng)的數(shù)量比較多、空間比較大、相對(duì)分散，而且用的電纜數(shù)相對(duì)也是很多的。從計(jì)算公式中對(duì)導(dǎo)線消耗的總結(jié)可以得出，導(dǎo)體的消耗與電流平方成正比，與導(dǎo)體橫截面積成反比，那么減小導(dǎo)體本身的消耗是可行的。其主要的措施如下：

（1）在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)可行的狀態(tài)下，可以優(yōu)先選用銅導(dǎo)線，并選用適當(dāng)?shù)慕孛婺妇€以及電纜，盡可能的減少導(dǎo)線本身的電阻，從而降低導(dǎo)線本身的能耗量。

（2）在安裝中，可按公式SC=（PC2+QC2）0.5加上IC=（SC*UR）/1.732能夠看出，因無(wú)功補(bǔ)償配置補(bǔ)償了一些配電系統(tǒng)的無(wú)功QC，降低了脫硫系統(tǒng)的功率SC，并且也降低了回路電流IC，并且也降低了導(dǎo)線本身的能耗。補(bǔ)償容量的多少可以按照公式相關(guān)的公式進(jìn)行計(jì)算。在無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘吭O(shè)置中，幾乎都是可以依照變壓器1/3的容量來(lái)開(kāi)始配置，配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償可配置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置[3]。

（三）電動(dòng)機(jī)在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

脫硫系統(tǒng)所用到的電動(dòng)機(jī)幾乎是三相異步的電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的消耗分為空載消耗以及負(fù)載消耗。而且空載消耗是恒定的，與電機(jī)的負(fù)載系數(shù)互不相關(guān)，約占總體消耗的40%左右。負(fù)載消耗會(huì)根據(jù)電機(jī)負(fù)載系數(shù)的變化而變化，大約占額定負(fù)載下總損耗的65%左右，剩下的為機(jī)械消耗和雜散消耗。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其另一個(gè)特點(diǎn)就是功率和效率隨負(fù)載因數(shù)的增大而提高。增加了電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)，不僅可以提升電動(dòng)機(jī)的工作效率，而且可以降低線路以及變壓器的功率消耗。所以，電動(dòng)機(jī)在脫硫系統(tǒng)節(jié)能措施中，可以用一些效能較高的產(chǎn)品進(jìn)行工作，不可以使用所淘汰低效的產(chǎn)品。嚴(yán)格的按照《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》進(jìn)行執(zhí)行，可以利用YE3、YX3等相關(guān)系列的高效、節(jié)能的電機(jī)，實(shí)際的選用可以按照《高效電動(dòng)機(jī)推廣目錄》進(jìn)行實(shí)施。同時(shí)，也可以按照負(fù)荷的實(shí)際情況來(lái)合理的選用電動(dòng)機(jī)，從而讓電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率達(dá)到70%以上，從而提升電動(dòng)機(jī)的自然功率系數(shù)，降低脫硫系統(tǒng)的無(wú)功功率[4]。

（四）風(fēng)機(jī)設(shè)備在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

風(fēng)機(jī)設(shè)備在脫硫系統(tǒng)的設(shè)備種類不算很多，其有增壓風(fēng)機(jī)以及氧化風(fēng)機(jī)，但是在應(yīng)用中其功率是比較大的，是脫硫系統(tǒng)高低壓設(shè)備的主要用電設(shè)備。因鍋爐負(fù)荷上下波動(dòng)，那么在增壓風(fēng)機(jī)應(yīng)用中，可以按照風(fēng)機(jī)的入口壓力來(lái)調(diào)整風(fēng)門打開(kāi)的大小或者是葉片的角度，從而保證增壓風(fēng)機(jī)正常出力。對(duì)于氧化風(fēng)機(jī)在應(yīng)用中，還應(yīng)調(diào)整入口擋板的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)的大小來(lái)決定進(jìn)入吸收塔空氣的總量，對(duì)于利用擋板或葉片來(lái)調(diào)節(jié)空氣流量會(huì)大大的損失能量。其風(fēng)機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)有以下方面：流量與轉(zhuǎn)速成正比，磁頭與速度的二次方成正比，運(yùn)行功率與速度的三次方成正比。所以，如果利用速度進(jìn)行控制，當(dāng)流量減少時(shí)，那么所需要的功率就會(huì)大大的降低。那么正確的方法就是取消風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)閥或調(diào)節(jié)葉片，用變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)的速度，讓風(fēng)機(jī)設(shè)備的入口壓力一直持續(xù)在零之間。對(duì)于氧化風(fēng)機(jī)的流量來(lái)說(shuō)，可以按照吸收塔的液位來(lái)調(diào)節(jié)，但通常在氧化風(fēng)管的主管上安裝壓力變送器，因氧化風(fēng)道與吸收塔中的漿液相連，風(fēng)道上的壓力也能很好的反映出液位多少。利用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持吸收塔風(fēng)管壓力與液位持平，這樣就能夠很好的滿足電技術(shù)節(jié)能的需求，更好的降低了電能的損耗[5]。

（五）水泵設(shè)備在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

脫硫系統(tǒng)中有大量的泵類設(shè)備，很多泵類設(shè)備不能在固定的工況下長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，其負(fù)荷波動(dòng)的幅度也是很大的，那么就會(huì)有一定的節(jié)能空間。

（1）假如是用調(diào)節(jié)閥控制的話，那么就一定要運(yùn)用變頻器對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行取代，從而進(jìn)行調(diào)節(jié)流量，從而降低電耗。但是在使用中需要注意的是，與石膏漿液排放泵相連的石膏旋流器需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工作壓力。那么，就有必要在石膏漿液排放泵出口或石膏旋流器進(jìn)口的主管上安裝壓力變送器進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，方便在調(diào)節(jié)流量的時(shí)候，能夠很好的滿足設(shè)備工作壓力的需求[6]。

（2）水泵運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，范圍比較大。水泵在很小流量中可以很好的運(yùn)行，幾乎都是在水泵出口處安裝回流管，從而避免水泵在小流量條件下不能正常的運(yùn)行。但是對(duì)于這樣的方法會(huì)導(dǎo)致很多的無(wú)用功或者是浪費(fèi)能源。為了盡可能的減少這種不必要的浪費(fèi)，可以在多臺(tái)大泵的基礎(chǔ)上設(shè)置一臺(tái)變頻器控制的小泵，以滿足正常的工作需要。取消回水管，在水泵出口主干管上安裝壓力變送器，從而實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)水管的壓力。當(dāng)水量需求很小的時(shí)候，只有小泵可以低頻運(yùn)行，小泵的工作頻率會(huì)按照需求水量的變化來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。隨著流量的增加，主管壓力將逐漸的降低。當(dāng)主管壓力降到設(shè)定值的最低程度時(shí)，一臺(tái)或多臺(tái)大型泵將逐漸的啟動(dòng)[7]。

（六）照明設(shè)備在脫硫系統(tǒng)中的節(jié)能措施

脫硫系統(tǒng)中的照明設(shè)備功率所占比例比較小，裝機(jī)功率僅為幾十千瓦左右。雖然照明的用電比較小，但如果使用的高耗能產(chǎn)品，長(zhǎng)期使用下來(lái)其電能消耗也是比較可觀的。那么，照明設(shè)施也有很好的節(jié)能空間。其節(jié)能措施方法有以下幾點(diǎn)：

（1）當(dāng)前，工廠里面的光源利用熒光燈是比較多的，在室外運(yùn)用傳統(tǒng)的高壓鈉燈以及金屬鹵化物燈是比較常見(jiàn)的。有數(shù)據(jù)表明，普通的電感鎮(zhèn)流器熒光燈的功率需要在基本功率的基礎(chǔ)上來(lái)提高20%;應(yīng)用節(jié)能電感鎮(zhèn)流器熒光燈的功率應(yīng)提升到16%-19%之間;應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器功率應(yīng)提高到10%;金鹵燈或高壓鈉燈功率應(yīng)提高到15%-17%;節(jié)能鎮(zhèn)流器功率提高9%-10%。此外，還可以選擇高效的光源，例如用三原色熒光燈取替普通的熒光燈;用LED燈取替高壓鈉燈或金鹵燈。從當(dāng)前的普通熒光燈的光效比例來(lái)看，只有70 lm/W左右，而高壓鈉燈或金鹵燈的光效比較低，LED的光效比在100 lm/W左右，而且有時(shí)會(huì)高達(dá)160 1m/W，對(duì)于LED等來(lái)說(shuō)，其優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。

（2）通過(guò)時(shí)間、照明控制之間的融合，從而達(dá)到節(jié)能效果。在運(yùn)用時(shí)間控制方法的時(shí)候，定時(shí)器可安裝在照明控制箱上，照明和關(guān)閉時(shí)間可由PLC或DCS遠(yuǎn)程控制。當(dāng)利用照度控制模式的時(shí)候，可在工作人員頻繁活動(dòng)的區(qū)域中來(lái)安裝照度計(jì)，讓每個(gè)區(qū)域中的照度信號(hào)可反饋至PLC或DCS控制系統(tǒng)中去，并且在利用反復(fù)的嘗試，來(lái)判斷出各個(gè)區(qū)域的照明燈是否都打開(kāi)或者是關(guān)閉。通過(guò)這樣的方法進(jìn)行調(diào)整照明等的使用時(shí)間，不僅可以滿足人們工作的需要，而且還能夠減少不必要的浪費(fèi)[8]。

總結(jié)

對(duì)于電技術(shù)節(jié)能的脫硫系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，節(jié)能主要是基于合理配置的工藝系統(tǒng)和運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化為重點(diǎn)，而對(duì)于電技術(shù)的優(yōu)化來(lái)說(shuō)，也可以對(duì)節(jié)能工藝系統(tǒng)的運(yùn)用起到較好的作用。本文從多個(gè)方面進(jìn)一步的分析了電技術(shù)節(jié)能脫硫系統(tǒng)應(yīng)用中不同設(shè)備的節(jié)能措施，并且通過(guò)真實(shí)的工程來(lái)舉其應(yīng)用的實(shí)例，對(duì)發(fā)電廠的節(jié)能起到了很好的應(yīng)用作用。

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