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        淺議煙氣脫硫系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

        2015-08-15 00:51:34張金梅
        江西建材 2015年24期
        關(guān)鍵詞:電耗石灰石煙道

        ■齊 玄,張金梅

        ■1.河南省電力勘測設(shè)計(jì)院,河南 鄭州 450007;2.中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司,河南 開封 475000

        1 背景

        根據(jù)國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部等“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020 年)》的通知”(發(fā)改能源[2014]2093號)中明確了燃煤電廠節(jié)能減排主要參考技術(shù)。其中,針對現(xiàn)役機(jī)組節(jié)能部分提出了脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化,預(yù)計(jì)可以降低供電煤耗約0.5g/kWh。本文主要對現(xiàn)有脫硫運(yùn)行優(yōu)化措施進(jìn)行簡單的描述。

        2 節(jié)約設(shè)備運(yùn)行電耗

        由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備較多,脫硫系統(tǒng)的廠用電率占整個(gè)機(jī)組運(yùn)行電耗的1%以上,降低脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行電耗,可以有效的降低機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。

        在脫硫系統(tǒng)中,漿液循環(huán)泵的電機(jī)功率約在1000kW 左右、氧化風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率約在600kW 左右,石膏脫水系統(tǒng)中的真空泵的電機(jī)功率也超過200kW,均為高壓電機(jī)(6kV 或者10kV),想降低脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本,必須有效降低高壓大電機(jī)的運(yùn)行電耗。

        2.1 引增合一改造

        目前新建機(jī)組均不在單獨(dú)設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)。處于安全及經(jīng)濟(jì)性考慮,有增壓風(fēng)機(jī)的在役機(jī)組大多進(jìn)行了引增合一改造,改造增壓風(fēng)機(jī)后,針對600MW 機(jī)組而言,可有效降低廠用電率0.05%以上。

        2.2 降低漿液循環(huán)泵的運(yùn)行電耗

        (1)在現(xiàn)役機(jī)組進(jìn)行脫硫系統(tǒng)改造時(shí),有條件時(shí)可以通過對吸收塔的塔型進(jìn)行優(yōu)化,調(diào)整石灰石漿液的pH 值、脫硫系統(tǒng)的鈣硫比等數(shù)值,或者通過調(diào)整塔內(nèi)的煙氣流速參數(shù),使?jié){液循環(huán)泵的運(yùn)行功率達(dá)到最低值。如果設(shè)置煙氣換熱器后,吸收塔入口的煙氣溫度會大大降低,煙氣的體積流量也會隨之降低。在液氣比等參數(shù)不變的情況下,漿液循環(huán)泵的流量可以相應(yīng)的減少,泵的耗電量可以隨之降低。(2)合理的選取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)阻力,使?jié){液循環(huán)泵的揚(yáng)程降低,可以減少泵的耗電量。例如適當(dāng)加大漿液循環(huán)管的管徑,使系統(tǒng)的流速降低,一是可以在停泵時(shí)避免損壞濾網(wǎng),同時(shí)又減少系統(tǒng)的水力損失。(3)根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況來調(diào)整泵的運(yùn)行方式。受上網(wǎng)負(fù)荷及燃料來源的影響,大多機(jī)組的負(fù)荷率存在一定的波動(dòng)范圍,而且燃料的含硫量變化也較大。此時(shí),可以根據(jù)實(shí)際情況,在保證SO2排放濃度的前提下,適當(dāng)減少漿液循環(huán)泵的運(yùn)行數(shù)量,達(dá)到降低脫硫系統(tǒng)電耗的目的。

        2.3 降低真空泵的運(yùn)行電耗

        根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程,石膏脫水系統(tǒng)為兩臺機(jī)組公用設(shè)施,一般設(shè)置不少于2 臺真空皮帶脫水機(jī)。在設(shè)計(jì)時(shí),可適當(dāng)優(yōu)化脫水系統(tǒng)的設(shè)備出力,使單臺設(shè)備出力為2 臺機(jī)組設(shè)計(jì)工況的100%。開啟1 套脫水設(shè)備,即可滿足機(jī)組額定的運(yùn)行要求。同時(shí)通過加裝漿液切換管道及石膏漿液分配器等措施來簡化系統(tǒng),降低真空泵的運(yùn)行電耗。

        2.4 采取有效措施,降低煙氣系統(tǒng)阻力

        綜合考慮引增合一及加裝煙氣換熱器等改造,可以優(yōu)化脫硫系統(tǒng)的煙道布置,選取適當(dāng)?shù)臒煹澜孛娣e來降低煙氣流速;通過管線的合理優(yōu)化設(shè)計(jì),減少煙道彎頭的數(shù)量,管道的長度等措施,甚至可以考慮采用圓煙道等,來降低煙氣系統(tǒng)阻力,使系統(tǒng)阻力減少,可有效降低引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功耗。

        2.5 電機(jī)的變頻改造

        受燃料的影響,鍋爐的煙氣量及煙氣中SO2濃度會有一定的變化,此時(shí),可將脫硫系統(tǒng)中部分低壓的電機(jī)進(jìn)行變頻改造,以適當(dāng)降低系統(tǒng)的運(yùn)行電耗。

        3 節(jié)水

        石灰石—石膏濕法脫硫工藝的用水量比較大,2 臺660MW 等級機(jī)組脫硫系統(tǒng)的水耗量約在280t 左右。因此,如何降低脫硫系統(tǒng)的耗水量成為人們?nèi)找骊P(guān)注的課題。

        根據(jù)脫硫系統(tǒng)水平衡的計(jì)算公式,工藝水量+煙氣帶入的水量=煙氣帶出的水量+石膏副產(chǎn)品帶離系統(tǒng)的附著水和結(jié)晶水量+排放廢水量。引風(fēng)機(jī)后的原煙氣進(jìn)入吸收塔是個(gè)放熱的過程,而脫硫反應(yīng)也是個(gè)放熱過程,會將部分水分蒸發(fā)為水蒸氣,雖然有除霧器進(jìn)行除霧,但隨著設(shè)備出力的下降及制造工藝本身的原因,一部分水汽會隨著凈煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。因此,有效減少脫硫系統(tǒng)的放熱,即可有效的降低脫硫系統(tǒng)的水耗。在保證脫硫效率的前提下,脫硫反應(yīng)是不可能減少的,所以必須有效降低原煙氣的放熱,即降低原煙氣的溫度。目前國內(nèi)的主要手段是在原煙道加裝煙氣換熱器(低溫省煤器)或GGH(氣-氣換熱器)。

        根據(jù)目前掌握的資料來看,設(shè)置有GGH 的脫硫系統(tǒng),300M 和600MW 機(jī)組的水耗分別會減少約25t/h 和50t/h 左右。但由于設(shè)置GGH 會帶來運(yùn)行費(fèi)用高,脫硫系統(tǒng)安全性降低等負(fù)面影響,現(xiàn)有機(jī)組一般均不設(shè)或拆除GGH。

        3.1 加裝煙氣換熱器

        煙氣換熱器布置在引風(fēng)機(jī)出口的原煙道上,用煙氣余熱加熱凝結(jié)水,對600MW 機(jī)組而言,可將煙氣溫度從約135℃降低到90℃(具體工程應(yīng)具體分析),加熱的凝結(jié)水進(jìn)入熱力系統(tǒng),減少了加熱器的用汽量。經(jīng)初步估計(jì),機(jī)組的供電標(biāo)煤耗可以降低約1g/kWh,單臺機(jī)組可節(jié)水約50t/h,按年利用5000h、水價(jià)2 元/t 計(jì),全廠全年可節(jié)水約50 ×104t、水費(fèi)約100 萬元。

        3.2 回收冷凝液

        根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行工況,吸收塔出口的凈煙氣溫度約在46℃左右,已經(jīng)接近煙氣中的水露點(diǎn)。當(dāng)凈煙氣流經(jīng)凈煙道和煙囪時(shí),溫度會進(jìn)一步的降低,煙氣中的水蒸汽大多隨煙氣帶出煙囪,另外一部分會冷凝析出。經(jīng)初步估算,單臺600MW 機(jī)組煙囪冷凝液約2.5t/h。因此,建議凈煙道有一定的傾斜角度,從而在煙囪內(nèi)筒及入口膨脹節(jié)低位處、凈煙道的低位處設(shè)計(jì)液滴回收裝置來回收冷凝液,一是可以有效預(yù)防石膏雨的產(chǎn)生,同時(shí)可以降低脫硫系統(tǒng)的補(bǔ)水量。

        3.3 選用好的真空皮帶機(jī)

        石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)的副產(chǎn)品是石膏,石膏中的是主要是石膏的結(jié)晶水和游離水。而結(jié)晶水是石膏結(jié)晶必不可少的重要的組成部分。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況,石膏晶體一般帶有10%的游離水。當(dāng)石膏含水率超標(biāo)時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行情況,優(yōu)化真空皮帶的脫水效率,有效的減少游離水的損失。

        3.4 冷卻水及沖洗水的回收利用

        脫硫系統(tǒng)的冷卻水一般采用開式水或閉式水。如果采用閉式水,則會和主廠房閉式水系統(tǒng)統(tǒng)一考慮,脫硫系統(tǒng)的閉式水一般會回主廠房回收利用。如果采用開式水,一般脫硫系統(tǒng)的冷卻水會單獨(dú)設(shè)置,可將該部分回水接至工藝水箱。同時(shí),未利用完的機(jī)封冷卻水也可接至工藝水箱。目前的脫硫系統(tǒng)會設(shè)置集水坑及集水泵,臨時(shí)排放的漿液及設(shè)備的沖洗水排入集水坑,用集水泵達(dá)到吸收塔內(nèi)循環(huán)利用,有效的節(jié)約用水。

        3.5 脫硫廢水的治理措施

        目前,脫硫廢水零排放的深度治理技術(shù)國內(nèi)已經(jīng)有電廠開始實(shí)施,不過造價(jià)較高。國內(nèi)主要有兩種脫硫廢水深度處理工藝,一是“預(yù)處理+正滲透MBC 系統(tǒng)+結(jié)晶”工藝;二是“預(yù)處理+MVR 蒸發(fā)+結(jié)晶”工藝。

        4 節(jié)約石灰石

        石灰石耗量和石灰石的品質(zhì):石灰石品質(zhì)的優(yōu)劣決定著石灰石耗量的大小。根據(jù)國內(nèi)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在購買石灰石時(shí),石灰石中CaCO3的含量一般不應(yīng)低于90%。同時(shí),通過優(yōu)化漿液的pH 值,合理選擇鈣硫比等措施可以直接影響脫硫效率。一般而言,pH 值越高,SO2向液膜主體擴(kuò)散的速率越快,傳質(zhì)系數(shù)就越大,有利于促進(jìn)SO2的吸收,但是容易造成漿液沉淀、堵塞系統(tǒng)。同時(shí),石膏中的CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)也越高,相應(yīng)增大了鈣硫比,造成石灰石耗量的增加。pH 值越小,漿液酸性越強(qiáng),酸性氣體SO2就越難被吸收,造成脫硫率下降。因此,確定合理的pH 值控制范圍就成為濕法脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

        5 建議

        現(xiàn)役機(jī)組通過脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化及改造,可有效降低廠用電率,節(jié)約脫硫系統(tǒng)水耗,減少石灰石耗量等,預(yù)計(jì)可以降低供電煤耗約0.5g/kWh,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

        [1]李皎,廖國權(quán),馬殿學(xué).石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)節(jié)能降耗探討[J].電力科技與環(huán)保,2014(06).

        [2]齊玄.淺談燃煤機(jī)組脫硫系統(tǒng)取消GGH 后應(yīng)注意的問題[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(09).

        [3]程永新,胡玲玲.濕法脫硫系統(tǒng)的節(jié)能降耗優(yōu)化措施[J]浙江電力,2014(08).

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