湿法脱硫系统设计与运行过程中的节能提效措施

惠润堂,胡宇峰

(国电环境保护研究院,江苏南京 210031)

湿法脱硫系统设计与运行过程中的节能提效措施

Study of energy conservation during the process of FGD system design and operation

惠润堂,胡宇峰

(国电环境保护研究院,江苏南京 210031)

总结了湿法脱硫系统在设计与运行过程中应注意的能耗方面存在的问题,提出了火电厂脱硫系统设计与运行中节能降耗的相关建议。

脱硫系统;设计;运行;节能

烟气脱硫工程建设是目前火电厂一次性投资和持续性运行投入均较高的环保项目,随着脱硫系统应用的增多,如何确保其安全、经济运行已成为电厂关注的焦点。目前,石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统电耗成本约占系统运行总成本的60%以上,厂用电率一般占整个机组的1.5%左右。通过优化配置和运行,脱硫系统一般可降低电耗约10%～25%。因此,做好脱硫系统的设计运行过程中的节能工作是非常必要而且具有现实意义的。

1 设计过程中的节能问题

脱硫系统方案设计阶段,在招标文件编制的过程中,就应注意系统投运后的节能问题。脱硫系统运行的能耗主要来自于增压风机和循环泵等重要设备,在选取脱硫系统方案的时候就应从GGH的设置、增压风机与引风机合并与串联、喷淋层数设置等几个方面进行分析。

1.1 GGH的设置

GGH设置与否,各有特点。设置GGH,能增加烟气抬升高度,降低污染物落地浓度,降低系统水耗,烟囱防腐要求低,但增加运行费用等;不设GGH,可简化系统,提高投运率,节约投资和运行费用,但烟气抬升高度低,须考虑烟囱防腐等。对于具体项目,是否设置GGH,通过环境影响评价确定。

我国脱硫技术主要是从欧洲、日本、美国等引进的,前期工程实施中大多设置了GGH,近两年不设GGH的趋势在增加。以330MW机组为例,不设GGH,系统阻力可减少1000 Pa,每年可以节约电费约190万元。因此,如果环境影响评价批复可以不设GGH,不仅可简化系统,提高投运率,还有显著的节能效果。当然,不设GGH后带来的其他问题也应引起足够的重视并妥善处理。

1.2 增压风机与引风机合并与串联

对于脱硫装置未与主体发电工程同步建设的电厂,由于引风机的选型中未考虑系统阻力,需增设增压风机以补偿系统压力损失。而对于脱硫装置与主体发电工程同步建设的电厂,引风机的设置有两种方案:一是将引风机和增压风机合二为一;二是分别设置引风机和增压风机,让两者串联运行。采用引风机和增压风机分设的方案在运行中有一定的灵活性;采用合并的方案,在烟气系统负荷发生时变化能准确做出响应,提高系统运行的可靠性。从运行费用来看,以300MW机组为例合并方案选用双级动调轴流风机,分设方案采用静调方案时,合并方案每年可节约30万元电费。

1.3 喷淋层数量

喷淋层的设计首先是满足脱硫效率的要求。目前,设计脱硫效率一般要求不小于95%,喷淋层一般配置为3～5层,喷淋层的数量直接影响吸收塔循环泵的设计参数。喷淋层设计时,在保证脱硫效率和液气比的情况下,较少的喷淋层数可节约基建投资,减少系统阻力,降低额定负荷下的运行费用,但对系统负荷变化的适应性稍差;较多的喷淋层会适当增加基建投资,增加系统阻力,增加额定负荷下的运行费用,但对系统负荷变化的适应性较好。

2 主要设备运行过程中的节能分析

2.1 增压风机

增压风机为连续运行设备,其作用是克服整个脱硫系统的阻力。脱硫系统压力损失受入口粉尘含量的影响较大,粉尘含量越高,则GGH、除雾器等设备压损越大,系统能耗越大。从长期运行的角度看,较高的入口粉尘含量还会造成增压风机叶轮磨损加速,效率下降,能耗增加等问题。根据某300MW机组运行数据统计,在机组满负荷运行时,FGD系统的压力损失每增加0.1 kPa,增压风机的电耗将会增加150 kw。在满负荷的情况下,当GGH两侧压差总和在1800 Pa时,增压风机电流达到227A,通过吹扫,将两侧压差总和将至800 Pa左右时,增压风机电流降至173A。

通过加强电除尘运行工况管理,控制电除尘器出口粉尘含量;通过调整蒸汽压力和温度,采用适当的吹扫频率,降低GGH阻力;通过除雾器冲洗水参数调整,提高除雾器冲洗效果,降低除雾器运行压力损失,将有效降低增压风机能耗。按增压风机占用脱硫系统总电耗的比重约50%计算,增压风机节约20%的电耗,厂用电率降低约0.3%。

2.2 循环泵

循环泵也是脱硫系统的主要耗电设备,其电耗占厂用电率0.3%～0.4%。在控制液气比和保证脱硫效率的前提下,停用1台循环泵,可减少系统的耗电量。在机组低负荷或入口SO2浓度较低时,通过调整浆液品质,用高低不同扬程的循环泵组合进行运行,减少1台循环泵运行可降低约10%的系统运行能耗。运行一段时间,循环泵的叶轮和端盖会出现磨损和腐蚀现象,压力输出值会出现下降,泵的性能会降低,及时更换磨损严重的部件,也会有利于经济运行。

2.3 真空皮带机

由于真空皮带机及其附属设备的运行能耗较高,真空皮带机的运行时间对系统能耗也会产生很大的影响。通过适当调整石膏排浆泵出口压力和更换旋流器沉沙嘴,减少回流量,提高旋流器底流的含固量,能够提高石膏浆液排出泵和真空皮带机的运行效率,有效减少排浆泵和真空皮带机的运行时间,减少运行能耗。

2.4 氧化风机

氧化风机属于连续运行的设备,运行能耗受氧化空气系统阻力和流量的影响,而氧化空气系统阻力受到吸收塔液位的影响。吸收塔设计时,要求将吸收塔液位控制在一定范围内,通过降低吸收塔液位,采取低液位运行的方式,能够降低氧化空气系统阻力,从而达到降低运行能耗的目的。

2.5 制浆系统

影响石灰石磨制系统耗电的因素主要包括:磨机出力、石灰石可磨细数、石灰石颗粒细度和运行方式,做好石灰石来料品质控制,严格保证石灰石可磨细数及入口粒径等参数,将有效降低磨制系统的运行能耗。另外,在系统要求不高时,适当降低石灰石细度要求,也能够节省制浆系统的运行时间,从而达到降低能耗的目的。

3 结语

湿法烟气脱硫系统工艺复杂,设备投资和运行费用都比较高。做好系统的优化设计及运行经验的积累和总结对脱硫装置的安全稳定经济运行都具有重要的意义。脱硫系统设计和运行与主机的负荷、燃用煤质、除尘系统运行情况有着密切的联系,正确处理好这些联系,加以总结和管理,在设计与运行过程中,将脱硫系统的运行方式优化考虑进去,能够有效降低系统的运行能耗,产生一定的经济效益。

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X701.3

B

1674-8069(2010)04-048-02

2010-03-17;

2010-06-04

惠润堂(1963-),男,陕西渭南人,教授级高工,主要从事火电厂脱硫、脱硝工程设计及环保技术研究。E-mail:huiruntang@nepri.con

中国国电集团公司湿法脱硫装置节能提效项目(408006)

Abstract:The problem s must be concerned during the process ofwet FGD system design and operation.Some advices of energy conservation in the process ofwet FGD system design and operation are proposed.

Key words:FGD;design;operat ion;energy conservation