濕法脫硫氧化風系統優化研究

趙思，周磊

（四川廣安發電有限責任公司，四川 廣安 638500）

0 引言

近年來隨著環保工作形勢越來越嚴峻，國家對污染物的排放要求也越來越高，節能減排的壓力進一步加大。石灰石—石膏濕法脫硫在燃煤電廠機組脫硫中占有率約在90%以上，其工藝成熟，脫硫效率高，運行較為穩定，因此濕法脫硫在超低排放技術中扮演著舉足輕重的角色，隨著石灰石—石膏法脫硫技術的全面發展，脫硫技術日趨完善，但在各行各業濕法脫硫過程中，仍存在著石灰石耗量過大、氧化效果不佳、氧化風機電耗過大、設備長期運行結垢、石膏品質低等問題[1]。

本文通過對四川廣安發電有限責任公司62機組600MW亞臨界燃煤機組的石灰石-石膏濕法脫硫中氧化風系統進行深度研究，通過對項目背景、理論研究、結構設計、智能優化系統等一系列介紹提出措施來提高機組內脫硫效率，從而解決濕法脫硫過程中出現的氧化效果不佳、PH值起伏不定、風機電耗過大等問題。

1 項目背景

四川廣安發電有限責任公司62機組為 600MW 亞臨界燃煤機組，脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔配置，設置GGH和增壓風機，原脫硫裝置各配置5層噴淋層，設計入口SO2濃度為7613mg/m3（標態、干基、6%O2），脫硫效率不低于95%，分別于2007年2月、2007年6月投產運行；62機組脫硫裝置配置由北京國華環境工程有限責任公司總承包。

2013年10月，由中國華電科工集團有限公司總承包，對脫硫系統完成增容改造并投運。仍采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，設置七層噴淋層，一爐一塔配置，已拆除 GGH，設置增壓風機，設計收到基硫份4.24%，61、62號機組脫硫裝置設計入口SO2濃度12000mg/m3（標態、干基、6%O2），脫硫裝置出口SO2濃度不大于400mg/m3（標態，干基，6%O2），脫硫效率不低于96.7%。

2018年1月，完成超凈改造，改造后采用一爐兩塔布置（串塔），入口SO2排放濃度為12000mg/m3，出口二氧化硫低于35mg/m3，脫硫效率不小于99.71%。62號機組脫硫主要設備共配置9臺漿液循環泵、5臺氧化風機、4臺擾動泵，與61號機組脫硫公用三臺濕式球磨機，所有6KV設備均為定頻。

2 理論研究

62機組脫硫系統主要有雙塔串聯進行脫硫，且一二級吸收塔共用5臺氧化風機。氧化風機主要作用是為噴淋洗滌S02形成的亞硫酸鈣（Ca（HSO3）2）提供O2，從而亞硫酸鈣被氧化成副產品石膏（CaSO4.?2H2O）晶體，其中亞硫酸鈣的氧化形式決定了石膏晶體的質量。常規氧化系統設計主要有三種形式，一是氧化噴槍與攪拌器組合氧化，二是氧化空氣管網與攪拌器組合氧化，三是氧化空氣管網與擾動管網組合氧化。氧化噴槍與攪拌器組合氧化結構型式投資較低，適用于直徑小于10m以下的吸收塔；氧化管網與攪拌器組合氧化是常見的形式，氧化效果較好，適用于任何直徑的吸收塔，氧化管網與擾動管網組合氧化的型式主要針對大直徑吸收塔，氧化效果較好，但其投資較高。62機組采用第三種氧化組合型式，滿足當前設計要求，且氧化管網及擾動管網雙層均布保證，氧化效果較好，且目前雙塔配置的5氧化風機，氧化空氣量是理論空氣量的2.5～3倍左右，滿足實際空氣量設計要求，能夠保證一定的氧化效果，因此62機組氧化系統在理論研究的基礎上能夠滿足氧化系統的設計要求[2]。

3 結構設計

氧化空氣管網的結構設計是氧化風系統中重要的環節之一，氧化空氣管網的主要結構有一下兩種形式，一種是塔內噴淋主分支形式的管網，另一種是塔外多分支形式的管網。塔內噴淋主分支管形式的管網主要是一個主管進入吸收塔，然后進行分支，并在分支及主管上開小孔，其特點是均布性較好，但其理論設計復雜，制造難度大，適用于大直徑吸收塔；塔外多分支型式的管網主要是在塔外進行分支后，支管進入吸收塔內進行開孔的情況，其特點是理論設計較為簡單，易制作，且均布效果較好，90%的氧化空氣管網采用此種型式，62機組采用第二種常規的氧化空氣管網的結構型式，在一定程度上保證了氧化系統的正確設計。

氧化空氣管網上的小孔孔速設計具有一定的設計規律，吸收塔的設計液位一般在10m～15m左右，氧化空氣管網上小孔孔速務必保持在35m/s以上，避免小孔堵塞，保證脫硫漿液具有良好的氧化作用，且孔與孔之間間距不能過大，過大間距，氧化空氣不能完全覆蓋，常規設計孔間距一般在200mm～300mm之間，按照常規設計經驗對62機組一二級吸收塔設計圖進行驗證，保證氧化空氣管網結構設計的正確性[3-4]。

4 智能優化系統

4.1 智能系統介紹

脫硫智能優化系統技術基于邊緣部署數據挖掘技術的脫硫運行優化系統，通過在現場側采集脫硫控制系統生產數據，建立脫硫優化氧化風系統模型，對生產數據深度分析后，給出最優化關鍵參數推薦值。脫硫優化模型在現場測試成熟的應用模型。工作人員可以實時監控并優化運行工況，動態掌控重要設備的狀態，提高日常工作效率，提供績效管理工具，激勵員工進取，從安全生產、節能降耗、提高信息獲取的便利性，便于遠程監督管理。

4.2 智能系統邏輯分析

圖1為62機組氧化風系統PID圖，由PID圖可知，一二級吸收塔塔共用5個氧化風機，氧化風機按3用2備進行設計，且在通往二級吸收塔處的氧化風管道上設置了手動閥門和電動閥門，其中手動閥門作為備用措施（檢修電動閥門時開啟），電動閥門作為調節一級塔氧化空氣量的重要手段，其中通往一二級吸收塔處管道上均有壓力傳感器和溫度傳感器。不同負荷、不同煙氣參數、不同SO2濃度下，吸收塔所需要的氧化空氣的量也不同。為提高風機利用效率，降低氧化風機的電耗，以SO2出口濃度、氧化風機電耗為評判標準，以電動閥門開度、一二級氧化管道后的壓力傳感器、溫度傳感器、漿液PH值等為判斷依據，對氧化風機實施監控，通過調控電動閥門的開度來提高氧化風機的效率，從而真正意義上實現氧化風機能耗的合理分配[5-7]。

圖1 氧化風系統PID 圖

5 結語

針對四川廣安發電有限責任公司62機組600 MW 亞臨界燃煤機組的石灰石-石膏濕法脫硫中氧化風系統進行深度研究，通過對62號機組的脫硫系統項目背景、氧化系統的理論基礎研究、氧化空氣管網氧化空氣管道流速的設計計算、氧化空氣管網的結構設計等研究，對62機組脫硫氧化空氣系統進行設計優化，并以機組出口SO2濃度及風機電耗為評價標準，研發出以電動閥門開度、一二級吸收塔氧化管道后的壓力傳感器、溫度傳感器、漿液PH值等為判斷依據的智能運行優化系統，通過智能優化系統的運行來全面提高濕法氧化系統的效率，來解決濕法脫硫過程中出現的氧化效果不佳、PH值起伏不定、風機電耗過大、設備結垢等問題，從而實現機組的超低排放、節能降耗的目的。