燃煤電廠煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)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(jī)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(shí)施SO2排放總量控制的地區(qū)，SO2排放要求會(huì)嚴(yán)于國家規(guī)定的限值，部分地區(qū)已實(shí)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(huì)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(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整，開展此項(xiàng)活動(dòng)，具有非常重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

紅雁池發(fā)電廠4×200 MW機(jī)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(jī)組與#3，#4機(jī)組分別擁有有1套煙氣脫硫系統(tǒng)，4臺(tái)機(jī)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(huì)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(jì)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(yùn)行的可行性

2.1 吸收系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)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(jìn)行反應(yīng)，以達(dá)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(jìn)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(gè)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(yùn)行，必須滿足以下4個(gè)條件。

(1)最佳的pH值。脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)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(huì)造成設(shè)備損壞，pH值過低會(huì)抑制反應(yīng)的繼續(xù)，而且浪費(fèi)石灰石漿液，同時(shí)增加設(shè)備電耗。通過試驗(yàn)得知，當(dāng)3臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，pH值在5.5～6.0為宜，當(dāng)2臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，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(huì)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(huì)使?jié){液反應(yīng)過度。所以，在吸收系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)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(yàn)得知，吸收塔漿液液位在7.3～7.8 m時(shí)脫硫率最高，會(huì)比吸收塔液位7.3 m以下時(shí)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(huì)增加了生產(chǎn)成本。試驗(yàn)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(yùn)行3臺(tái)漿液循環(huán)泵，脫硫效率可在92%以上。在低負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行3臺(tái)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(shí)，為降低脫硫耗電率及綜合廠用電率，2臺(tái)機(jī)組總負(fù)荷低于300 MW 時(shí)，停止最底層漿液循環(huán)泵以達(dá)到節(jié)能降耗之目的。

2.2 煙氣系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

在正常運(yùn)行中，宜采用2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的方式進(jìn)行脫硫生產(chǎn)。在機(jī)組額定負(fù)荷下脫硫時(shí)，這種運(yùn)行方式可以滿足生產(chǎn)要求。在低負(fù)荷時(shí)，2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)的靜葉開度都很小，由于調(diào)節(jié)的靈敏度過高，稍微進(jìn)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(jī)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(yàn)調(diào)整，當(dāng)2臺(tái)機(jī)組總負(fù)荷低于270 MW且總風(fēng)量低于880 km3/h時(shí)，單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行可滿足負(fù)壓要求，可停止1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)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(shí)間接減少被動(dòng)磨損，降低設(shè)備電耗及人工費(fèi)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(yùn)行穩(wěn)定，各參數(shù)正常，節(jié)省了大量的生產(chǎn)費(fèi)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(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，pH值在5.5～6.0為宜；當(dāng)2臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，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(jì)算，每班可節(jié)約費(fèi)用446.08元， 則每天可節(jié)約費(fèi)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(shí)的脫硫效率提高0.5%。燃煤量按10 000 t/d計(jì)算(燃煤中硫分按照設(shè)計(jì)煤種0.7%計(jì)算)，可產(chǎn)生SO235 t/d。脫硫效率提高0.5%，每小時(shí)可減少排放二氧化硫0.2 t，按600 元/t排污費(fèi)計(jì)算，可節(jié)約排污費(fèi)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(jì)算(燃煤中硫分按照設(shè)計(jì)煤種0.7%計(jì)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(fèi)計(jì)算，可節(jié)約排污費(fèi)120 元/d。

(4)脫硫增壓風(fēng)機(jī)為6 kV電動(dòng)機(jī)，停運(yùn)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(jì)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(jì)算，2011年7月#1,#2機(jī)組消耗燃煤102 269 t，產(chǎn)生二氧化硫916 t。在脫硫效率92%時(shí)，脫除SO2842.72 t，排放SO273.28 t。在脫硫效率94%時(shí)，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(fèi)計(jì)算，共節(jié)約排污費(fèi)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(jī)組大修，未能兩機(jī)全月運(yùn)行)進(jìn)行了成本計(jì)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(jià)格160元/t計(jì)算，故節(jié)約成本費(fèi)用472×160=75 520(元)。加入增效劑后，1臺(tái)漿液循環(huán)泵長期停運(yùn)，脫硫漿液循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)裝置為6 kV電動(dòng)機(jī)，正常運(yùn)行漿液循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)電流在45 A左右，停運(yùn)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(jì)算，可節(jié)約成本費(fèi)用2 263元/d，每月可節(jié)約成本費(fèi)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(yùn)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(shí)際結(jié)果表明，煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整的作用比較明顯，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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