2×300 MW機組脫硫系統優化運行研究

謝爭先，齊笑言，李 超，于麗新

(1.中電投大連發電有限責任公司，遼寧 大連 116000;2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

2×300 MW機組脫硫系統優化運行研究

謝爭先1，齊笑言2，李 超2，于麗新2

(1.中電投大連發電有限責任公司，遼寧 大連 116000;2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

通過實驗室小試及現場試驗驗證了向脫硫塔投加己二酸以實現脫硫系統節能、穩定運行的可行性。實驗結果表明:當吸收塔漿液中己二酸與石灰石質量比為0.2%時系統的經濟性較好，脫硫效率可提升1%以上。電廠單臺鍋爐FGD系統通過投加己二酸年運行費用可節省68.45萬元。

FGD;300 MW;有機酸

1 概述

1.1 電廠FGD系統

大連發電有限責任公司甘井子熱電項目2×300 MW供熱機組是中國電力投資集團公司在大連市甘井子區投資建設的大型熱電聯產項目。工程同步安裝煙氣脫硫裝置，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，FGD系統不設煙氣-煙氣換熱器 (GGH)，取消旁路及煙囪，采用煙塔合一形式，實現煙氣100%處理，引風機和增壓風機合并。在BMCR工況下，FGD性能保證值條件如表1所示。

整套脫硫工藝由石灰石漿液制備系統、煙氣系統、SO2吸收系統、排空及事故漿液排放系統、石膏脫水系統、工藝水系統、脫硫廢水處理系統、儀用壓縮空氣系統組成。

表1 FGD系統性能保證值條件

1.2 脫硫增效方式

在電廠的實際運行中，由于煤種和其他因素的制約，FGD系統入口煙氣量和煙氣SO2濃度往往超出設計值，導致脫硫效率低及相關性能參數不佳。若沒有及時調整FGD運行，可能會造成FGD出口SO2排放濃度超過環保標準。運行人員為了保證脫硫效率、降低FGD出口SO2濃度，往往以提高運行成本為代價增大石灰石供漿量或增加脫硫塔循環泵運行數量，從而導致FGD系統運行經濟性下降［1-3］，向脫硫塔中投有機酸可在保證脫硫效率的前提下盡可能的降低FGD系統的運行成本［4］。

1.3 有機酸強化脫硫反應機理

整個反應過程涉及氣-液、液-液、液-固3個相間過程，己二酸優化脫硫反應的機理及過程見圖1。

圖1 石灰石石膏法工藝有機酸強化石灰石和SO2傳質機理示意圖

可見，在液膜中溶解的SO2解離生成H+，在液相跟液膜之間AH-可與H+結合從而促進H+向液體中傳導并降低液膜中H+的濃度，進而會強化氣相中SO2向液膜中的傳導，起到促進SO2吸收的目的，因此提高了脫硫效率。

2 石灰石活性小試試驗

在實驗室以大連甘井子熱電廠的石灰石為研究對象，分別采用3%的乙酸、羧基乙酸、乙二酸、檸檬酸、己二酸進行石灰石活性研究，結果如圖2所示。

圖2 有機酸對石灰石活性影響

可見，投加有機酸后，與之前相比，石灰石的溶解速度隨著鹽酸滴加量的增多，速度越來越快。其中，投加己二酸后，石灰石溶解時間縮短，乙酸效果相對較差，約為35%，其次為檸檬酸，可縮短約1 000 s，幅度約為30%，乙二酸約縮短600 s，縮短幅度約為18%。故選取己二酸作為工業應用的有機酸進行工業應用研究。

3 現場試驗

3.1 己二酸投加量研究

試驗方案:在漿液pH值、液氣比不變的前提下，向脫硫塔地坑投加有機酸，研究其對脫硫效率、漿液pH值和石灰石利用率的影響。維持吸收塔內漿液pH值和L/G不變，在有機酸與吸收塔內石灰石質量比分別為 0%，C1(wt%)、C2(wt%)和C3(wt%)時，實時記錄系統脫硫效率變化情況，并記錄石灰石投入量的變化。研究在最大機組負荷時不同的煙氣SO2濃度下，投加有機酸提高脫硫效率的最佳濃度，試驗結果如圖3所示。

圖3 己二酸投加量對脫硫效率的影響

可見，投加己二酸FGD系統脫硫效率得到較大幅度提升，隨著己二酸投加量的增加脫硫效率緩慢提高。己二酸投加量在0.2%時脫硫效率提升明顯，繼續增加脫硫效率變化不大，因此，從經濟角度考慮確定己二酸與石灰石質量比為0.2%。

3.2 FGD系統節能運行研究

試驗方案:維持吸收塔內漿液pH值不變和吸收塔內有機酸與石灰石質量比為最佳，實時監測系統脫硫效率及出口SO2濃度，通過改變漿液循環泵的組合方式來改變液氣比，保證一定的脫硫效率以滿足出口SO2濃度能夠達標排放，研究不同漿液循環泵及工況條件對脫硫效率的影響。試驗結果如表2所示。

大連甘井子熱電廠的A、B、C泵分別對應吸收塔的由低到高的3個噴淋層。由于噴淋層的高度不同，每層噴淋后與煙氣的接觸時間不同，其中C泵對應的最高噴淋層漿液與煙氣接觸時間最長，因而脫硫效率較高。同時，由于C泵的揚程最大，因此電流和運行功率也最大。由表2結果可見，將己二酸投入脫硫塔后，提高了系統的脫硫效率，滿足了在維持脫硫效率一定和凈煙氣SO2達標排放的前提下優化漿液循環泵組合的需求，達到了脫硫系統節能運行的目的。當系統處于較高負荷和較低負荷時，液氣比分別可節省30%和50%，在機組負荷為200～250 MW時，投加己二酸前后系統液氣比不發生變化。

表2 不同漿液循環泵及工況條件對脫硫效率的影響

4 FGD系統節能運行經濟效益分析

成本計算依據:甘井子熱電廠300 MW機組上網電價以0.42元/kWh計;石灰石價格以250元/t計;FGD系統年運行小時數以6 000 h計 (因電廠負荷常年處于波動狀態，本文機組負荷250～300 MW、200～250 MW、150～200 MW都按照2 000 h計算電耗);己二酸價格以17 500元/t計。由于石膏價格低廉、石灰石用量變化較小，因此不計入脫硫成本［5-6］。

己二酸用量:單臺300 MW機組首次用量在200 kg左右。首次投加后，在脫硫系統運行過程中，由于己二酸隨脫硫廢水及煙氣帶水等因素有所損耗，后續每日補充加藥量為80 kg/d。

由表3可見，FGD系統優化運行后年電耗下降72.30萬元，年己二酸投加費用為3.85萬元，年運行總費用約下降68.45萬元，FGD系統運行成本幅度下降較大。

表3 FGD系統優化運行前后經濟效益對比 (單臺爐)萬元/a

5 結論

a. 有機酸可提高石灰石活性，其中己二酸促進作用較為明顯。

b. 隨著己二酸濃度的增加石灰石活性略有提高，當己二酸與石灰石質量比為0.2%時經濟性最高。

c. 通過投加己二酸可優化FGD系統漿液循環泵運行方式，減少了系統的運行電耗。

d. 投入己二酸后，甘井子熱電廠每臺爐脫硫系統年運行成本下降約68.45萬元，經濟效益顯著。

［1］ 石 靜，張政琳，孫 艷.淺談2×330 MW機組煙氣脫硫系統優化運行方法［J］.新疆電力技術，2013，117(2):73-75.

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The Research on Optimal Operation of FGD System of 2×300 MW Power Unit

XIE Zheng-xian1，QI Xiao-yan2，LI Chao2，YU Li-xin2
(1.Dalian Power Generation Co.，Ltd.，Dalian，Liaoning 116000，China;2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Verifying the feasibility of dosing adipic acid through laboratory test and field test to improve the effect of FGD system，the result shows that when adipic and limestone mass ratio is 0.2%in absorber slurry，the economy of FGD system is the best，the efficiency improves more than 1%.The annual operating costs of FGD system can save 684 500 yuan RMB.

FGD;300 MW;Organic acids

X701.3

A

1004-7913(2014)03-0028-03

謝爭先 (1964—)，男，學士，高級工程師，從事電廠管理工作。

2014-01-12)