降低脫硫廠用電率的創(chuàng)新探索與實踐

許智瑩 陳 婷 劉 凌

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

0 引言

隨著國家對生態(tài)環(huán)境保護的不斷重視，環(huán)保指標也在不斷提高，這就要求燃煤電廠對脫硫系統(tǒng)的運行管理更精細化。但由于系統(tǒng)復雜，系統(tǒng)設備多，現(xiàn)有的濕法脫硫存在能耗高問題[1]，因此，在實現(xiàn)排放最優(yōu)的前提下，如何優(yōu)化運行，降低廠用電，同時保證安全、高效的生產(chǎn)是濕法脫硫研究的熱點。

影響脫硫環(huán)保、經(jīng)濟指標的主要參數(shù)包括：吸收塔漿液pH 值、吸收塔液位、漿液密度、漿液循環(huán)泵等。目前，脫硫系統(tǒng)運行優(yōu)化的研究主要體現(xiàn)在設備優(yōu)化、控制優(yōu)化、漿液優(yōu)化等方面，如劉軍等[2]研究了漿液循環(huán)泵組合方式、漿液pH 值和吸收塔液位對脫硫效率的影響，并根據(jù)脫硫系統(tǒng)總成本得出最優(yōu)運行方式；文獻[3-4]系統(tǒng)分析了設備運行特點與能耗特性，據(jù)此提出了降低能耗的有效運行方案；張啟玖等[5]詳細論述了吸收塔石膏漿液pH值和吸收塔液位自動控制策略；郝潤龍等[6]通過建立數(shù)學模型，優(yōu)化漿液循環(huán)泵的組合以實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)節(jié)能降耗和優(yōu)化增壓風機的運行。

本文以某電廠1 000MW 機組為對象，通過漿液循環(huán)泵的組合優(yōu)化與吸收塔液位pH值的智能控制，加強專業(yè)協(xié)同管理、目標管理[7-9]、過程管理，推動脫硫由“排放指標合格”向“排放指標合格、廠用電率下降”的轉變。

1 1 000MW機組脫硫運行工況

某燃煤電廠分別于2014 年、2015 年實施了機組超凈排放工程。工程集成了濕式電除塵器、低氮燃燒技術、高效脫硫技術、SCR脫硝系統(tǒng)優(yōu)化改造、管式MGGH技術，大幅降低了粉塵、SO2、氨氮化合物污染排放濃度，實現(xiàn)了排放優(yōu)于國家燃機標準，此外，SO3、白色煙羽及PM2.5的協(xié)同治理也取得了良好效果。

為滿足運行要求，對漿液循環(huán)泵與增壓風機進行了擴容改造，但擴容導致了脫硫廠用電率上升。經(jīng)統(tǒng)計，2016年、2017年脫硫廠用電量分別為10 566萬kWh、11 886萬kWh，呈上升趨勢。表1為2018年上半年脫硫廠用電率，均值均超過1.10%。

表1 2018年1月至6月脫硫廠用電率

創(chuàng)新脫硫運行方式、強化設備管理、降低設備廠用電率成為亟待解決的核心問題。

2 脫硫系統(tǒng)運行優(yōu)化

1)建立多臺漿液循環(huán)泵優(yōu)化組合方案，推進管理可視化

漿液循環(huán)泵是脫硫系統(tǒng)耗電大戶，且每臺泵的功率不同，如果泵的運行組合僅憑個人經(jīng)驗操作，會造成不必要的電力浪費。

經(jīng)反復試驗與分析，制訂了漿液循環(huán)泵節(jié)能優(yōu)化措施，規(guī)定在不同負荷和吸收塔進口SO2濃度下漿液循環(huán)泵的運行組合，即將泵的組合表單化，見表2。通過該形式的可視化管理，指導值班員根據(jù)工況科學組合泵的啟停。通過檢驗可知，實施這一方法后，漿液循環(huán)泵耗電量平均每臺機由1 831 MWh降至1 550 MWh，取得了較好效果。

2) 以漿液pH 值自動控制為手段，強化智能控制管理

在以往的控制中，漿液供給泵處于漿液量控制方式，由運行人員手動設定漿液量來調(diào)節(jié)pH值，故工作量較大，且手動調(diào)節(jié)極其依賴運行經(jīng)驗，當運行人員經(jīng)驗不足時，容易造成pH值大幅振蕩、石灰石漿液輸送泵反復啟停，浪費電力。

通過觀察和研究，在確保潔凈排放的前提下，采用煙氣量和入口SO2濃度的乘積值（理論供漿量）作為供漿量的前饋，用pH 值偏差為輸入的PI 控制器來緩慢修正以克服煙氣量和入口SO2變化帶來的擾動，從而降低石灰石用量及球磨機電耗。pH 值自動控制邏輯見圖1。

表2 不同負荷和吸收塔進口SO2濃度下漿液循環(huán)泵的啟動組合

圖1 漿液pH值自動控制邏輯

此后，還修訂了《石灰石管理流程》，采用自動和人工相結合的控制方式，并建立自動控制與人工控制相結合的管理制度，使pH 值控制管理常態(tài)化。

低負荷時，由于煙氣量較小，所需的漿液量也少，當漿液流量小于10 t/h 時，控制系統(tǒng)切手動，由運行人員手動控制漿液量；當漿液流量大于10 t/h且超出控制死區(qū)后，控制系統(tǒng)切自動，實現(xiàn)漿液pH值的全負荷目標控制。此外，系統(tǒng)吹掃結束后，值班員將調(diào)節(jié)投入自動，彌補了自動控制系統(tǒng)應對外界突變能力的不足。

3) 建立各專業(yè)協(xié)同工作管理模式，提高管理效率

脫硫系統(tǒng)的平穩(wěn)運行與其他專業(yè)息息相關，僅由環(huán)保專業(yè)關注脫硫會造成資源浪費、安全隱患等，為此，脫硫系統(tǒng)管理模式的再造重新明確了各專業(yè)職責，強化了信息收集和溝通，暢通了信息網(wǎng)，提高了管理效率。表3為各專業(yè)分工協(xié)作內(nèi)容。

多個專業(yè)的共同配合，實現(xiàn)了脫硫精益化管控，有效保證了設備的高效運行，節(jié)約了脫硫廠用電。

4)以月度目標為導向，細化管理目標

通過統(tǒng)籌管理，制訂了精細化管理制度，根據(jù)月度目標，制訂SO2排放濃度日控制指標。

表3 各專業(yè)分工協(xié)作內(nèi)容

環(huán)保專工每天瀏覽SO2排放數(shù)據(jù)，并與月度指標進行比較，根據(jù)差值給出日控制指標，見圖2，運行人員將每小時SO2排放濃度錄入此表格，再計算出下一小時控制目標值，控制方式由控制月度均值改為控制每小時的排放濃度。

通過此方式，下一班的人員可根據(jù)上一班的情況決定本班控制策略。若SO2排放濃度暫時超過目標值，可根據(jù)全天平均值判斷是否需要立刻調(diào)整。

圖2 SO2排放控制表

為保證管理效果，制定了《運行指標競賽考核管理辦法》，以生產(chǎn)管理系統(tǒng)顯示的煙氣出口SO2濃度平均值為依據(jù)進行統(tǒng)計，計算出基準值，先按低于基準值且接近值由高到低對各值排名，再以高于基準值且接近值由低到高排名，根據(jù)排名予以相應的績效考核。

精細化管理，改變了各班各自排放、漿液循環(huán)泵無法統(tǒng)一管理的缺點，在SO2月均排放達標的同時，將泵的啟停次數(shù)減到最小。

5)主動應用新技術，夯實過程管理

為減輕脫硫系統(tǒng)MGGH 煙氣加熱器腐蝕、積灰，提高風機效率，降低用電率，經(jīng)調(diào)研，決定在煙道尾部安裝氟塑料換熱器，該技術在國內(nèi)百萬機組尚屬空白。

為確保氟塑料換熱器的順利運用，電廠通過多種舉措，夯實過程管理。

(1)建立過程參數(shù)統(tǒng)計分析制度

在集控畫面上建立報警系統(tǒng)：黃字閃爍，表示運行參數(shù)已達或即將達到設定上限或下限；紅字報警，表示設備參數(shù)超過標準，需檢查設備。通過該系統(tǒng)，各級管理者可隨時查看設備運行情況。

新設備安裝后，增加了同比、環(huán)比、與目標值對比、細分設備耗電量及趨勢對比，且在對比維度、內(nèi)容完整性和豐富性方面得到了很大提升。

(2)堅持加強員工教育，完善培訓制度

氟塑料換熱器在百萬機組上的應用尚屬首例，鑒于運行人員專業(yè)知識、業(yè)務水平參差不齊，為此，電廠每月安排了一次反事故演習，包括“換熱器泄漏處理”、“換熱器結垢應對”等。

此外，專業(yè)工程師每月兩次的授課，讓有關人員熟悉氟塑料特點，了解巡檢要點，掌握通過補水壓力、補水泵啟停次數(shù)等判斷換熱器運行情況，提升了穩(wěn)定運行能力。

(3)堅持嚴格規(guī)范的月度分析制度，優(yōu)化換熱器運行

生產(chǎn)部門每月召開一次月度分析會，分析設備運行、搶修組織、信息聯(lián)動、業(yè)務配合等方面存在的問題，及時協(xié)調(diào)解決。

為將各項考核內(nèi)容定量化，公司細化了經(jīng)濟小指標考核體系，增加了“環(huán)境稅節(jié)支率掛靠經(jīng)濟指標獎”，為評價員工能力和節(jié)電意識提供了工具。

運用新制度，實現(xiàn)了脫硫廠用電率的下降和運行質(zhì)量的提升。

3 實施成效

1)精細化管理帶來顯著的經(jīng)濟效益

通過精細化管理，2018 年下半年廠用電率見表4。

表4 2018年7月至12月脫硫廠用電率

電廠1號機脫硫廠用電率平均下降了0.16%，2號機下降了0.05%，2 臺機組下半年發(fā)電量分別為26.73億kWh和16.68億kWh，共節(jié)約廠用電約510萬kWh，按上網(wǎng)電價0.38 元/kWh 計算，節(jié)約510×0.38=194萬元，取得了巨大經(jīng)濟效益。

2)增強了社會效益

2018 年，全廠脫硫設施投運率達到100%，效率完成率97.74%，排放達標率100%。三項大氣污染物環(huán)境稅應繳9 154 234 元，減免4 712 953 元，節(jié)支率48.52%，為地方減排工作及環(huán)境保護做出了巨大貢獻。

4 結語

以降低脫硫廠用電率為目標的一系列管理活動有效解決了電廠各層面跨專業(yè)領域存在的專業(yè)孤島、管理壁壘等問題，有力轉變了設備質(zhì)量監(jiān)督入手難、協(xié)同難、缺乏抓手的現(xiàn)狀，大大增強了運行管理水平。

通過快速收集、處理和利用各類信息，實現(xiàn)了主動、定量和系統(tǒng)的管理；管理一體化平臺的建立，實現(xiàn)了信息化、協(xié)同化和智能化管理，該模式將繼續(xù)完善，并應用于其他適用的專業(yè)，持續(xù)提升精細化管理水平。