火力發(fā)電廠除灰脫硫?qū)I(yè)設(shè)備節(jié)能技術(shù)

國能黃金埠發(fā)電有限公司 王 彬

1 火力發(fā)電廠除灰脫硫系統(tǒng)及專業(yè)設(shè)備

1.1 脫硫系統(tǒng)

1.1.1 煙氣系統(tǒng)

根據(jù)《關(guān)于印發(fā)<煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）>的通知》（發(fā)改能源[2014]2093號(hào)），要求重點(diǎn)推進(jìn)現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物達(dá)標(biāo)排放環(huán)保改造，燃煤發(fā)電機(jī)組必須安裝高效脫硫、脫硝和除塵設(shè)施，未達(dá)標(biāo)排放的要加快實(shí)施環(huán)保設(shè)施改造升級(jí)，確保滿足最低技術(shù)出力以上全負(fù)荷、全時(shí)段穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放要求。目前燃煤電廠脫硫已實(shí)現(xiàn)了超低排放改造，脫硫煙氣子系統(tǒng)變得較為簡單，傳統(tǒng)化GGH煙氣換熱器與增壓風(fēng)機(jī)基本已被取消，鍋爐來的原煙氣由主煙道引出，經(jīng)引風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入吸收塔進(jìn)行脫硫，處理后的煙氣經(jīng)塔頂除霧器除去液滴后進(jìn)入濕式除塵器等設(shè)備去除微小顆粒，最后通過煙囪排入大氣。

1.1.2 漿液制備供應(yīng)系統(tǒng)

火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的漿液制備供應(yīng)子系統(tǒng)主可將符合粒度標(biāo)準(zhǔn)（粒度低于20mm）的石灰石轉(zhuǎn)移至石灰石倉內(nèi)，在倉內(nèi)石灰石受到濕式球磨機(jī)作用而被充分研磨，在此基礎(chǔ)上將其制成脫硫系統(tǒng)所需的石灰石漿液[1]。在漿液制備供應(yīng)子系統(tǒng)內(nèi)，主要涉及的專業(yè)設(shè)備主要為：濕式球磨機(jī)。可將運(yùn)至石灰石倉的石灰石進(jìn)行充分研磨，使其能被制成脫硫工藝所需的石灰石漿液；石灰石漿液泵。在濕式球磨機(jī)研磨下獲得了石灰石漿液，此時(shí)可在石灰石漿液泵作用下將漿液運(yùn)輸至吸收塔進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

1.1.3 石膏脫水及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的石膏脫水及儲(chǔ)運(yùn)子系統(tǒng)能對(duì)石膏漿液進(jìn)行脫水處理，以此獲得副產(chǎn)品石膏，用于提升脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)石膏被脫水至表面含水量低于10%時(shí)，可將該部分石膏運(yùn)輸至石膏存儲(chǔ)間，而表面含水量高于10%的部分仍為石膏漿液，將進(jìn)入到濾液水箱內(nèi)，可用于制備石灰石漿液或送入吸收塔進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用，此外部分石膏漿液將會(huì)進(jìn)入出水箱，將其作為除灰系統(tǒng)灰?guī)煸O(shè)備內(nèi)的卸灰用水[2]。在石膏脫水及儲(chǔ)運(yùn)子系統(tǒng)中主要應(yīng)用到的專業(yè)設(shè)備有：石膏旋流站?？赏ㄟ^離心作用分離石膏漿液，將高密度石膏漿液傳輸至真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，而低密度石膏漿液會(huì)在石膏旋流站作用下進(jìn)入濾液水箱，后續(xù)得到二次利用；真空皮帶脫水機(jī)。可對(duì)石膏漿液做脫水處理，使石膏漿液轉(zhuǎn)化為表面含水量低于10%的石膏產(chǎn)品。

1.1.4 工藝水系統(tǒng)

火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的工藝水子系統(tǒng)主要用于提供各類用水，如吸收塔補(bǔ)充水、除霧器沖洗水等。在該子系統(tǒng)中主要涉及到的專業(yè)設(shè)備主要有：工藝水泵。在其作用下可為各設(shè)備提供系統(tǒng)補(bǔ)水、沖洗水及冷卻水；除霧器沖洗水泵。能為除霧器補(bǔ)充沖洗水，為煙道補(bǔ)充冷卻水等。

1.1.5 吸收塔系統(tǒng)

為火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的重要子系統(tǒng)，吸收塔結(jié)構(gòu)自上而下分別為除霧器、噴淋層、氧化空氣系統(tǒng)、脈沖擾動(dòng)系統(tǒng)。其中除霧器可去除火力發(fā)電廠煙氣內(nèi)的霧滴，噴淋層可吸收二氧化硫，氧化空氣系統(tǒng)能將二硫酸鈣轉(zhuǎn)化為石膏，脈沖擾動(dòng)系統(tǒng)可防止石膏產(chǎn)品沉淀至吸收塔底部。在吸收塔系統(tǒng)內(nèi)主要涉及到的設(shè)備為：除霧器。去除煙氣霧滴；漿液擾動(dòng)泵。代替?zhèn)鹘y(tǒng)攪拌器對(duì)漿液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，在吸收塔故障時(shí)還可借助漿液擾動(dòng)泵將漿液運(yùn)輸至事故漿液箱；石膏漿液排出泵。將符合密度要求的石膏運(yùn)輸至脫水系統(tǒng)進(jìn)行處理；漿液循環(huán)泵?？蓪{液運(yùn)輸至噴淋層，使?jié){液與煙氣二氧化硫進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

1.2 除灰系統(tǒng)

1.2.1 除塵器

為火力發(fā)電廠除灰系統(tǒng)主要設(shè)備，具有多種類型，如電除塵器、布袋除塵器、水膜除塵器、旋風(fēng)除塵器等[3]。除塵器設(shè)備可對(duì)火力發(fā)電廠燃燒灰塵進(jìn)行捕集，并在振動(dòng)設(shè)備作用下將灰塵打落至灰斗內(nèi)，防止其污染環(huán)境；灰?guī)?。主要用途在于存?chǔ)灰塵，在實(shí)際應(yīng)用期間通常設(shè)置多個(gè)，分別用于存儲(chǔ)粗灰與細(xì)灰。

1.2.2 空壓機(jī)

可壓縮空氣并為除灰脫硫系統(tǒng)提供空氣氣體。在實(shí)際運(yùn)行期間，空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)皮帶運(yùn)行，使空壓機(jī)內(nèi)螺桿腔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓環(huán)境，此時(shí)可按照實(shí)際需求將空氣吸入過濾器，并通過旁路進(jìn)入空氣段部分。在壓縮機(jī)作用下空氣壓力可降低至5bar，當(dāng)關(guān)閉止回閥時(shí)壓縮機(jī)則無法輸出，通過電磁閥則可打開空氣調(diào)節(jié)器，使充足空氣可進(jìn)入過濾器與壓縮機(jī)，繼而實(shí)現(xiàn)空氣壓縮與補(bǔ)充[4-5]。

2 火電廠實(shí)現(xiàn)除灰脫硫?qū)I(yè)設(shè)備節(jié)能的有效措施

2.1 應(yīng)用新型模塊吸附式干燥機(jī)

2.1.1 工作原理

新型模塊吸附式干燥機(jī)采用吸附模芯干燥技術(shù)，解決了傳統(tǒng)吸附式干燥機(jī)諸多隱患，極大提升了干燥機(jī)設(shè)備節(jié)能效果，干燥露點(diǎn)范圍為-20℃~-70℃，效果穩(wěn)定，維修成本低且后期維護(hù)便捷，故可將其應(yīng)用到火力發(fā)電廠除灰脫硫?qū)I(yè)設(shè)備節(jié)能中。

吸附階段。濕壓縮空氣從入口處進(jìn)入到進(jìn)氣緩沖腔內(nèi)，濕壓縮空氣自下而上均勻地通過新型吸附式干燥機(jī)的各模芯吸附腔體，在內(nèi)分子篩自身毛細(xì)作用下吸取濕壓縮空氣中的水分，以此達(dá)成優(yōu)異的干燥效果；在微熱再生階段，透過再生氣流調(diào)節(jié)閥，再生干空氣能進(jìn)入到再生組出氣匯流腔內(nèi)，而高溫干氣體能在再生組模芯吸附腔內(nèi)逐漸膨脹并減壓至大氣壓。完成上述步驟后，同樣按照自上而下的順序吹掃再生組分子篩，在此期間在吸附劑作用下可快速分離水分，使其能夠解析至干空氣內(nèi)，后續(xù)與氣體從消音器共同排出，以此實(shí)現(xiàn)吸附干燥。

2.1.2 設(shè)備優(yōu)勢(shì)

壓力露點(diǎn)低且穩(wěn)定。在新型模塊吸附式干燥機(jī)內(nèi)，氣流流體能夠?qū)崿F(xiàn)均衡分配，消除吸附死角，大幅提升吸附劑利用率。此外，新型模塊吸附式干燥機(jī)在應(yīng)用期間不會(huì)產(chǎn)生“隧道效應(yīng)”，且吸附劑無需現(xiàn)場進(jìn)行填充，吸附劑在應(yīng)用期間可保持緊密均勻狀態(tài)；能耗低?；鹆Πl(fā)電廠除灰脫硫系統(tǒng)引入新型模塊吸附式干燥機(jī)后，可極大減少吸附劑用量及壓力損失，同時(shí)還可增強(qiáng)瞬時(shí)脫附能力，降低再生耗氣量，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；維護(hù)方便。新型模塊吸附式干燥機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間不會(huì)產(chǎn)生過多粉塵量，因此粉塵不會(huì)堵塞設(shè)備消音器與過濾器。此外，新型模塊吸附式干燥機(jī)不屬于壓力容器設(shè)備，因此無需進(jìn)行年審，以此減輕了干燥機(jī)的維護(hù)壓力。

2.1.3 節(jié)能分析

在新型模塊吸附式干燥機(jī)對(duì)匯流穩(wěn)壓出氣、分流緩沖進(jìn)氣進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使氣流能夠均勻地進(jìn)入新型模塊吸附式干燥機(jī)的模芯腔體，氣流完成吸附后，在匯流腔多孔匯聚作用下，可將壓力損失降低至0.012MPa以下，以此即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。新型模塊吸附式干燥機(jī)采用獨(dú)立模芯結(jié)構(gòu)，可具備多組塊吸附系統(tǒng)，在灌裝期間嚴(yán)格控制質(zhì)量，逐支稱重，并借助上下擴(kuò)散網(wǎng)板結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了氣體流通設(shè)計(jì)。通過上述設(shè)備設(shè)計(jì)方法，使設(shè)備內(nèi)氣體可實(shí)現(xiàn)全程等徑流通，并使吸附劑層更為緊密，避免了吸附劑粉化松動(dòng)情況，同時(shí)對(duì)“長徑比”進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，可確保氣體能夠得到深度干燥。

在該新型模塊吸附式干燥機(jī)中，其應(yīng)用振動(dòng)篩體式統(tǒng)一化灌裝吸附劑，完成吸附劑灌裝后運(yùn)用薄膜將其密封包裹，避免吸附劑在運(yùn)輸過程中直接接觸空氣。同時(shí)，采用該灌裝及密封方式，簡化了吸附劑更換過程，極大提高了干燥效果。新型模塊吸附式干燥機(jī)在運(yùn)行期間高度穩(wěn)定，極少發(fā)生故障問題，故其壽命周期較長，以此可形成良好經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，且高度穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)保障了火力發(fā)電廠的除灰脫硫效果，提高了系統(tǒng)效率，故減少了能源損耗。

新型模塊吸附式干燥機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)現(xiàn)了集成設(shè)計(jì)，在此結(jié)構(gòu)下極大縮短了氣流排放行程，使氣流可無障礙地排放，同時(shí)還可將氣流瞬時(shí)脫附率提升至80%以上，將總再生耗氣量控制在2%以內(nèi)。除此之外，新型模塊吸附式干燥機(jī)設(shè)置了內(nèi)置化加熱系統(tǒng)，不僅可以提升了換熱效率而且降低了加熱功率，使新型模塊吸附式干燥機(jī)更為節(jié)能的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 應(yīng)用懸浮式離心風(fēng)機(jī)

從除灰脫硫改造來看，其不僅需脫除廢氣中的二氧化硫、使廢氣在排出后不會(huì)污染大氣環(huán)境，還需采用一定手段提高除灰脫硫系統(tǒng)運(yùn)行效益，降低運(yùn)行能源損耗。在當(dāng)前環(huán)境下，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝在火力發(fā)電廠應(yīng)用較為廣泛，其運(yùn)行期間通過混合水與粉狀石灰石而獲得吸收液，在漿液泵的作用下，使吸收液能夠進(jìn)入吸收塔。在吸收塔結(jié)構(gòu)內(nèi)，吸收液內(nèi)的碳酸鈣將與煙氣中的水、二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，以此產(chǎn)生亞硫酸鈣并集中在吸收塔底部，此時(shí)需借助脫硫鼓風(fēng)機(jī)排入大量空氣，確保亞硫酸鈣與空氣中的氧氣在充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行氧化反應(yīng)，將亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣。完成上述操作與化學(xué)反應(yīng)后，混合液成為石膏漿液，而石膏漿液可通過漿液泵排出，經(jīng)脫水處理后即可得到石膏副產(chǎn)品。

在火力發(fā)電廠脫硫體系中，風(fēng)機(jī)為重要專業(yè)設(shè)備，其可直接影響節(jié)能改造效果及脫硫運(yùn)營效果，在脫硫工藝過程中，需使風(fēng)機(jī)始終處于高效運(yùn)行狀態(tài)，為脫硫工藝提供充足空氣與氧氣，繼而促進(jìn)亞硫酸鈣的轉(zhuǎn)化。若風(fēng)機(jī)設(shè)備出風(fēng)不足，則會(huì)當(dāng)時(shí)氧氣提供不充足，導(dǎo)致亞硫酸鈣無法全面轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，并使二氧化硫氣體得不到充足處理，不僅降低了火力發(fā)電廠脫硫經(jīng)濟(jì)效益，還可污染大氣環(huán)境。

在某次脫硫超低排放改造工程，其原設(shè)備為羅茨風(fēng)機(jī)，但該而風(fēng)機(jī)漏風(fēng)率為10%，相對(duì)較高且可產(chǎn)生較大振動(dòng)與噪聲，同時(shí)僅可通過出風(fēng)管放氣、變頻調(diào)速的方式調(diào)節(jié)風(fēng)量。在該脫硫超低排放改造工程中，運(yùn)用懸浮式離心風(fēng)機(jī)代替羅茨風(fēng)機(jī)，以此降低了約30%的節(jié)電量，并在一定程度上減少了煤耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約節(jié)約了82萬度電，減少了330噸標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗，同時(shí)降低了二氧化碳排放量約790噸。由此可見，懸浮式離心風(fēng)機(jī)的應(yīng)用可極大提升除灰脫硫系統(tǒng)的節(jié)能效果，促進(jìn)火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 優(yōu)化除灰脫硫系統(tǒng)運(yùn)行方式

2.3.1 優(yōu)化高壓電場運(yùn)行方式

為更好地實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠除灰脫硫系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)，可在更新優(yōu)化專業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)上調(diào)整除灰脫硫系統(tǒng)運(yùn)行方式。對(duì)高壓電場運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)需調(diào)整除塵器參數(shù)，綜合分析多種因素，如濾袋噴吹頻率、電廠運(yùn)作模式、除塵器性能等，在明確當(dāng)前實(shí)際情況基礎(chǔ)上減少除灰空壓機(jī)、引風(fēng)機(jī)的耗電量及高壓電場的功率。結(jié)合火力發(fā)電廠灰脫硫系統(tǒng)實(shí)際情況來看，當(dāng)負(fù)荷提升時(shí)需同步提高二次電流，以此減少袋區(qū)負(fù)荷，此外，還可結(jié)合實(shí)際情況降低二次電流設(shè)定值，用于平衡各區(qū)域灰量，繼而有效減少負(fù)荷。對(duì)除塵器運(yùn)行效率進(jìn)行調(diào)控，在系統(tǒng)負(fù)荷低于60%時(shí)需調(diào)節(jié)除塵器參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)良好節(jié)能。

2.3.2 優(yōu)化吸收塔漿液參數(shù)

吸收塔為火力發(fā)電廠除灰脫硫系統(tǒng)重要組成部分，在節(jié)能改造期間需對(duì)吸收塔漿液參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)石膏漿液密度、pH值進(jìn)行優(yōu)化控制。石膏漿液的密度、pH值參數(shù)可直接影響火力發(fā)電廠除灰脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與安全性，在節(jié)能改造過程中對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行了調(diào)節(jié)試驗(yàn)，以石膏漿液的密度、pH值參數(shù)為切入點(diǎn)處理吸收塔嚴(yán)重結(jié)垢問題。在實(shí)踐試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)將石膏漿液pH值控制在5~5.5范圍內(nèi)，并使其密度低于1140kg/m3，以此可有效緩解吸收塔底部的嚴(yán)重結(jié)垢問題。此外，還需對(duì)石膏漿液氯離子含量參數(shù)進(jìn)行高效控制，以此方可營造穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境，使火力發(fā)電廠廢水得到有效處理。

3 結(jié)語

除灰脫硫系統(tǒng)是火力發(fā)電廠重要運(yùn)行系統(tǒng)，在節(jié)能環(huán)保發(fā)展期間，需對(duì)除灰脫硫系統(tǒng)專業(yè)設(shè)備進(jìn)行更新，以此提升環(huán)保效能。在實(shí)際專業(yè)設(shè)備節(jié)能技術(shù)應(yīng)用期間，可應(yīng)用新型模塊吸附式干燥機(jī)與懸浮式離心風(fēng)機(jī)，完善除灰脫硫系統(tǒng)，并對(duì)火力發(fā)電廠除灰脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整高壓電場運(yùn)行方式及吸收塔漿液參數(shù)，繼而使除灰脫硫系統(tǒng)能夠更為節(jié)能環(huán)保的運(yùn)行。