燃煤電廠煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運行

李鵬

(華電新疆發(fā)電有限公司紅雁池發(fā)電廠，烏魯木齊 830047)

1 問題的提出

GB 13223—2003 《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對燃煤電站機組SO2排放提出了200 mg/m3限值，而且在不同的地區(qū)有不同的要求。在實施SO2排放總量控制的地區(qū)，SO2排放要求會嚴(yán)于國家規(guī)定的限值，部分地區(qū)已實施了150 mg/m3限值。需要說明的是，國家正在修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》新標(biāo)準(zhǔn)討論稿對于SO2排放將提出更加嚴(yán)格的要求。華電新疆發(fā)電有限公司紅雁池發(fā)電廠(以下簡稱紅雁池發(fā)電廠)位于烏魯木齊城區(qū)，為了加大烏魯木齊市的空氣污染控制力度，SO2排放值將會受到更為嚴(yán)格的控制。為了降低SO2排放量，紅雁池發(fā)電廠#1，#2脫硫系統(tǒng)有必要進行運行優(yōu)化調(diào)整，開展此項活動，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟效益。

紅雁池發(fā)電廠4×200 MW機組煙氣脫硫工程采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置。脫硫系統(tǒng)采用二爐一塔的結(jié)構(gòu)，共有2套煙氣脫硫/吸收系統(tǒng)，即#1，#2機組與#3，#4機組分別擁有有1套煙氣脫硫系統(tǒng)，4臺機組共用1座210 m高的雙管集束煙囪。為使煙氣脫硫系統(tǒng)全煙氣脫硫，在脫硫過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，副產(chǎn)物為二水石膏。在滿負(fù)荷工況條件下，系統(tǒng)脫硫效率不低于95%，系統(tǒng)設(shè)計壽命為30年。每套脫硫裝置處理煙氣量為2 171 891 m3/h,處理后凈煙氣中硫的質(zhì)量濃度小于50 mg/m3。

2 煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運行的可行性

2.1 吸收系統(tǒng)優(yōu)化運行

眾所周知，濕法脫硫的主要原理是利用氧化鈣與煙氣中的硫分進行反應(yīng)，以達到脫除硫化物的目的。初步吸收硫化物的氧化鈣在吸收塔內(nèi)進一步反應(yīng)生成石膏。為使反應(yīng)過程連續(xù)、快速，就需要提供一個較好的反應(yīng)環(huán)境。筆者經(jīng)過廣泛的調(diào)研后認(rèn)為，若使吸收系統(tǒng)優(yōu)化運行，必須滿足以下4個條件。

(1)最佳的pH值。脫硫系統(tǒng)的運行實際上是一組復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的連續(xù),為了保證反應(yīng)的連續(xù)性，必須有較好的反應(yīng)環(huán)境，即pH值要合適，若pH值過高，有可能會造成設(shè)備損壞，pH值過低會抑制反應(yīng)的繼續(xù)，而且浪費石灰石漿液，同時增加設(shè)備電耗。通過試驗得知，當(dāng)3臺漿液循環(huán)泵運行時，pH值在5.5～6.0為宜，當(dāng)2臺漿液循環(huán)泵運行時，pH值在5.8～6.2為宜，在保證脫硫效率(90%以上)的前提下，可減少石灰石粉耗3.28 t。

(2)最佳的吸收塔液位。石灰石漿液吸收鍋爐煙氣中的SO2需要一定的反應(yīng)空間,若反應(yīng)空間過小，則會造成大量的SO2氣體逃逸，使得脫硫效率降低，若反應(yīng)空間過大，會使?jié){液反應(yīng)過度。所以，在吸收系統(tǒng)優(yōu)化運行中，要控制合適的反應(yīng)空間，也就是確定吸收塔的液位。根據(jù)試驗得知，吸收塔漿液液位在7.3～7.8 m時脫硫率最高，會比吸收塔液位7.3 m以下時提高0.5%，故紅雁池發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)液位在7.3～7.8 m為宜。

(3)合適的石灰石粉細(xì)度。石灰石粉細(xì)度越高，則越容易和煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)。但過細(xì)的石灰石粉會增加了生產(chǎn)成本。試驗得知，紅雁池發(fā)電廠對石灰石粉細(xì)度要求為250目、90%過篩率效果較好，比石灰石粉細(xì)度200目、90%過篩率提高脫硫效率0.5%，在一定程度上減少了石灰石用量。

(4)在額定負(fù)荷的情況下，若運行3臺漿液循環(huán)泵，脫硫效率可在92%以上。在低負(fù)荷時，運行3臺漿液循環(huán)泵，脫硫效率可在95%以上。紅雁池發(fā)電廠的平均脫硫效率在90%以上即可滿足環(huán)保要求。在低負(fù)荷時，為降低脫硫耗電率及綜合廠用電率，2臺機組總負(fù)荷低于300 MW 時，停止最底層漿液循環(huán)泵以達到節(jié)能降耗之目的。

2.2 煙氣系統(tǒng)優(yōu)化運行

在正常運行中，宜采用2臺增壓風(fēng)機并聯(lián)運行的方式進行脫硫生產(chǎn)。在機組額定負(fù)荷下脫硫時，這種運行方式可以滿足生產(chǎn)要求。在低負(fù)荷時，2臺增壓風(fēng)機的靜葉開度都很小，由于調(diào)節(jié)的靈敏度過高，稍微進行調(diào)整，就對鍋爐負(fù)壓產(chǎn)生了很大的影響，不利于安全生產(chǎn)。由于增壓風(fēng)機的空載電流非常大(約90 A)，大大增加了脫硫系統(tǒng)的電耗。因此，通過多次試驗調(diào)整，當(dāng)2臺機組總負(fù)荷低于270 MW且總風(fēng)量低于880 km3/h時，單臺增壓風(fēng)機運行可滿足負(fù)壓要求，可停止1臺增壓風(fēng)機運行。

2.3 使用脫硫增效劑

使用脫硫添加劑可加速脫硫系統(tǒng)的反應(yīng)，減少石灰石粉的耗量，同時間接減少被動磨損，降低設(shè)備電耗及人工費用。紅雁池發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)從2011年7月5日起加入脫硫增效劑至今，吸收塔運行穩(wěn)定，各參數(shù)正常，節(jié)省了大量的生產(chǎn)費用。

3 節(jié)能措施和效果分析

(1) 石膏漿液pH值調(diào)整后的節(jié)能效果。當(dāng)3臺漿液循環(huán)泵運行時，pH值在5.5～6.0為宜；當(dāng)2臺漿液循環(huán)泵運行時，pH值不允許超過6.2，pH值在5.8～6.2為宜。石灰石粉按136元/t計算，每班可節(jié)約費用446.08元， 則每天可節(jié)約費用446.08×4=1 784.32(元)。

(2)脫硫吸收塔石膏漿液液位宜在7.3～7.8 m，它比吸收塔液位低于7.3 m時的脫硫效率提高0.5%。燃煤量按10 000 t/d計算(燃煤中硫分按照設(shè)計煤種0.7%計算)，可產(chǎn)生SO235 t/d。脫硫效率提高0.5%，每小時可減少排放二氧化硫0.2 t，按600 元/t排污費計算，可節(jié)約排污費120 元/d。

(3)石灰石粉細(xì)度按250目、90%過篩率要求后，提高脫硫效率0.5%。按燃煤量10 000 t/d計算(燃煤中硫分按照設(shè)計煤種0.7%計算)，可產(chǎn)生SO235 t/d。脫硫效率提高0.5%，可減少排放二氧化硫0.2 t，按600 元/t排污費計算，可節(jié)約排污費120 元/d。

(4)脫硫增壓風(fēng)機為6 kV電動機，停運1 h可節(jié)省電量280 kW·h，可省電6 720 (kW·h)/d，按0.267 元/(kW·h)計算，可節(jié)約成本1 794 元/d。

(5)加入增效劑后，吸收塔脫硫效率得到明顯提高。加入增效劑前,吸收塔脫硫效率一般在92%左右。使用增效劑后，吸收塔脫硫平均效率為94.09%。按照2011年7月煤質(zhì)計算，2011年7月#1,#2機組消耗燃煤102 269 t，產(chǎn)生二氧化硫916 t。在脫硫效率92%時，脫除SO2842.72 t，排放SO273.28 t。在脫硫效率94%時，脫除SO2861.04 t，排放SO254.96 t。加入增效劑后減少排放SO2(73.28-54.96)=18.32 (t)。按600 元/t排污費計算，共節(jié)約排污費18.32×600=10 922(元)。 加入脫硫增效劑后，以2011年4月、7月為例(因5月、6月#2機組大修，未能兩機全月運行)進行了成本計算。 4月耗煤107 311 t，發(fā)電量223.178 7 GW·h，燃煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.57%，耗粉2 214.52 t。因燃煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)幾乎一樣，故加入增效劑后，節(jié)約石灰石粉472 t。按石灰石粉價格160元/t計算，故節(jié)約成本費用472×160=75 520(元)。加入增效劑后，1臺漿液循環(huán)泵長期停運，脫硫漿液循環(huán)泵驅(qū)動裝置為6 kV電動機，正常運行漿液循環(huán)泵電動機電流在45 A左右，停運1 h可節(jié)省電量400 kW·h左右，可節(jié)省電量9 600(kW·h)/d左右，按0.267元/(kW·h)計算，可節(jié)約成本費用2 263元/d，每月可節(jié)約成本費用67 890元。使用增效劑后，每月節(jié)約資金(10 922+75 520+67 890-116 280)=38 052(元)，可以節(jié)約資金1 268元/d。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對紅雁池發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)運行的優(yōu)化調(diào)整，產(chǎn)生了良好的效果，每天能節(jié)約資金5 086.32 元，可降低煤耗約1 g/(kW·h)。實際結(jié)果表明，煙氣脫硫系統(tǒng)運行優(yōu)化調(diào)整的作用比較明顯，取得了可觀的經(jīng)濟效益。

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