張超

(貴州金元集團(tuán)鴨溪發(fā)電公司，貴州遵義563108)

某發(fā)電公司裝機(jī)4×300MW，1號(hào)機(jī)組于2005年1月19日投產(chǎn)，4號(hào)機(jī)于2006年8月8日投產(chǎn)，脫硫系統(tǒng)為一爐一塔單元式配置，采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝，石灰石漿液將煙氣中SO2吸收生成亞硫酸鈣，再經(jīng)氧化風(fēng)機(jī)采用就地氧化方式〔1〕生成硫酸鈣結(jié)晶化合物 CaSO4.2H2O，即石膏。機(jī)組額定煙氣流量1 200 000 Nm3/h(標(biāo)準(zhǔn)干態(tài))，脫硫吸收塔入口煙氣設(shè)計(jì)SO2含量為12 500 mg/Nm3， 出口煙氣 SO2濃度＜400 mg/Nm3。

1 氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況分析

脫硫氧化風(fēng)機(jī)屬于多級(jí)離心風(fēng)機(jī)，氣體經(jīng)過幾級(jí)連續(xù)壓縮，獲得所需要的壓力，進(jìn)入吸收塔進(jìn)行氧化處理，每臺(tái)脫硫吸收塔配置兩臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，一運(yùn)一備，各項(xiàng)銘牌參數(shù)見表1。

表1 氧化風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表

通過長期的現(xiàn)場觀察及運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，該氧化風(fēng)機(jī)具有以下運(yùn)行特點(diǎn):

1)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電流高，達(dá)到1 450 A，電流返回慢，長達(dá)20 s左右；

2)風(fēng)機(jī)在額定電流下運(yùn)行，振動(dòng)經(jīng)常超標(biāo)，在使用稀油站強(qiáng)制供油循環(huán)潤滑冷卻及開式強(qiáng)制軸承冷卻水冷卻的情況下軸承溫度仍居高不下，還需外置強(qiáng)制冷卻，故障率高；

3)調(diào)小入口門開度，降低風(fēng)機(jī)出力，將運(yùn)行電流降至110 A(額定電流的80%)左右運(yùn)行，振動(dòng)仍偏高，軸承溫度仍然偏高；

4)氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行中噪音較大。長期以來，氧化風(fēng)機(jī)故障率較高，風(fēng)機(jī)振動(dòng)大和軸承溫度高未得到有效解決。為滿足現(xiàn)場系統(tǒng)運(yùn)行需要，風(fēng)機(jī)需外送進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，檢修工期長，檢修維護(hù)費(fèi)用較高，設(shè)備可用率較低，長期威脅脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行。同時(shí)氧化風(fēng)機(jī)電耗也較正常運(yùn)行高，諸多因素困擾脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，因此需要進(jìn)行一系列優(yōu)化工作來解決這些問題。

2 原因分析和優(yōu)化試驗(yàn)

2.1 脫硫吸收塔所需的氧化風(fēng)量計(jì)算 (按設(shè)計(jì)值)

1)脫硫吸收塔入口煙氣含SO2質(zhì)量:

額定煙氣流量×額定SO2含量＝1200000 Nm3/h×12 500 mg/Nm3＝15 000 000 g/h

2)脫硫吸收塔入口煙氣含SO2的物質(zhì)的量:

SO2質(zhì)量÷SO2摩爾質(zhì)量＝15 000 000 g/h÷64 g/mol＝234 375 mol/h

3) 根據(jù)2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H20＝2CaSO4·2H20＋2CO2↑，得出需要的O2的物質(zhì)的量為:

234 375 mol/h÷2＝117 187.5 mol/h

4)空氣中氧氣的含量約為20%，因此需要的空氣的物質(zhì)的量為:

117 187.5 mol/h÷20%＝585 937.5 mol/h

5)根據(jù)標(biāo)況下空氣氣體摩爾體積為22.4 L/mol，則所需空氣體積為:

585 937.5 mol/h×22.4 L/mol＝13 125 000 L/h

即13 125 000 L/h÷1 000 L/Nm3÷60 min/h＝218.75 Nm3/min

2.2 問題分析

通過脫硫吸收塔所需氧化空氣的計(jì)算結(jié)果與氧化風(fēng)機(jī)參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，所需的氧化空氣量218.75 m3/min大大低于該風(fēng)機(jī)的額定出力500 m3/min，初步判斷風(fēng)機(jī)出力釋放不足，風(fēng)機(jī)長時(shí)間在一半額定出力以下運(yùn)行，是風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定、故障率高的主要原因，再進(jìn)一步通過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行分析驗(yàn)證。

2.3 優(yōu)化性試驗(yàn)

根據(jù)吸收塔所需的氧化風(fēng)量接近氧化風(fēng)機(jī)額定出力一半的情況，并結(jié)合現(xiàn)場的設(shè)備系統(tǒng)布置和工藝流程等實(shí)際情況，探索性的采取單臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)通過風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)管供相鄰兩個(gè)吸收塔的運(yùn)行方式進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)，觀察風(fēng)機(jī)本身的運(yùn)行狀態(tài)變化和各參數(shù)趨勢等情況、脫硫吸收塔漿液品質(zhì)、石膏品質(zhì)以及整個(gè)脫硫相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。從系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)分析優(yōu)化試驗(yàn)的效果。

2.4 主優(yōu)化試驗(yàn)的相關(guān)控制措施

用一臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)供兩個(gè)吸收塔的運(yùn)行方式在運(yùn)行調(diào)整上需要關(guān)注的主要問題:

1)相關(guān)的兩個(gè)吸收塔的總阻力要整體匹配平衡，需要控制好吸收塔的液位、吸收塔的漿液密度及各閥門的開度等，防止氧化空氣只進(jìn)入一個(gè)吸收塔，而另一個(gè)吸收塔無氧化空氣的情況發(fā)生；

2)密切監(jiān)視脫硫吸收塔漿液各項(xiàng)參數(shù)特別是亞硫酸鹽含量在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)；

3)觀察石膏品質(zhì)是否正常，各項(xiàng)參數(shù)是否正常；

4)由于一臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)供兩個(gè)吸收塔，風(fēng)機(jī)故障、跳閘等造成的影響范圍較大，需要加強(qiáng)監(jiān)視、認(rèn)真調(diào)整、精心操作，同時(shí)將潤滑油泵維持連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，保證備用氧化風(fēng)機(jī)隨時(shí)可靠備用。

3 優(yōu)化后的成效

3.1 運(yùn)行成果

經(jīng)過兩個(gè)月觀察，控制好相關(guān)兩個(gè)吸收塔的液位參數(shù)，使分別進(jìn)入兩個(gè)吸收塔的風(fēng)量合理匹配，取得如下運(yùn)行成果:

1)氧化風(fēng)機(jī)本身的運(yùn)行狀況得到了明顯的改善，風(fēng)機(jī)出口溫度下降10℃左右，風(fēng)機(jī)軸承垂直/水平/軸向振動(dòng)分別下降了 30 μm/35 μm/25 μm 左右，軸承溫度下降了8℃左右且穩(wěn)定，已經(jīng)不需要外置冷卻設(shè)備，整個(gè)風(fēng)機(jī)組的故障率大大降低；

2)脫硫吸收塔漿液品質(zhì)正常、各項(xiàng)漿液指標(biāo)正常，重點(diǎn)監(jiān)視的氧化效果良好，亞硫酸鹽含量正常，脫水正常，石膏成品各項(xiàng)參數(shù)正常，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行正常、平穩(wěn)，SO2排放正常、穩(wěn)定；

3)氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行中噪音有所降低，已從原來的95 dB下降至65 dB。

3.2 經(jīng)濟(jì)成果

3.2.1 直接經(jīng)濟(jì)成果

由于一個(gè)單元的兩個(gè)吸收塔只需要運(yùn)行一臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)電耗大大降低，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下:1)P＝ 3 UIcosФ＝6 300×140×0.87÷1 000＝767.34 kW；2)每月每單元可省電:767.34×24×30＝552 484.8 kWh；3)每月全廠可省電:552 484.8×2＝1 104 969.6 kWh；4) 全年可省電:1 104 969.6×12＝13 259 635.2 kWh； 5) 根據(jù)貴州省目前的上網(wǎng)電價(jià)0.336 3元/kWh，計(jì)算產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益:0.3363×13259635.2＝4459215.318元＝445.92萬元。

3.2.2 間接經(jīng)濟(jì)成果

采用新的優(yōu)化運(yùn)行方式，整個(gè)氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性得到了大大提升，降低了風(fēng)機(jī)組的軸承、葉輪、電機(jī)、電機(jī)軸承等的故障率，檢修周期明顯加長，檢修工作量大大降低，同時(shí)檢修材料費(fèi)用、相關(guān)的人力投入及外委動(dòng)平衡費(fèi)用等均大大降低，達(dá)到了降低檢修費(fèi)用的目的。

4 結(jié)論

某發(fā)電公司脫硫系統(tǒng)用現(xiàn)有的一臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)供兩個(gè)吸收塔，避免產(chǎn)生大的設(shè)備技改費(fèi)用，從根本上解決了困擾該廠十余年的脫硫氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定、故障率高、設(shè)備可用率低的問題，同時(shí)大大降低了廠用電耗，具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

中國發(fā)電企業(yè)的脫硫工藝系統(tǒng)起步相對(duì)發(fā)達(dá)國家較晚，存在設(shè)備選型、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備布置、現(xiàn)場施工等一系列需要深入考慮的問題，特別是對(duì)于部分300 MW的小機(jī)組，運(yùn)行使用壽命已過半。針對(duì)同批次設(shè)計(jì)的類似機(jī)組存在類似的情況，如果進(jìn)行大規(guī)模的技改，勢必產(chǎn)生較大的費(fèi)用，造成投資的浪費(fèi)，通過這種運(yùn)行方式上的合理優(yōu)化，既不產(chǎn)生技改費(fèi)用，又能解決設(shè)備運(yùn)行本身存在的問題，還能大大降低電耗，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

〔1〕曾庭華，楊華，馬斌，等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化 〔M〕.北京:中國電力出版社，2003.