淺談火電廠脫硫系統能耗特性及分析

單曉明

引言：為降低脫硫系統的電耗，電廠采取了合理配煤、低負荷時停運增壓風機、減少漿液循環泵的運行臺數、及時調整漿液pH值、提高鈣粉利用率等措施對脫硫系統的運行方式進行優化，通過運行方式的優化，顯著降低了廠用電率，取得了良好的經濟效果。

中國能源供應結構以煤炭為主，2008年，煤炭在一次能源消費中占68.7%。燃煤電廠高度依賴煤炭所帶來的環境污染使我國節能減排工作壓力非常大，為全面完成“十二五”期間的污染物減排目標，火電機組加裝脫硫設備成為必然的選擇。脫硫系統的電耗占廠用電的比重比較大，為降低廠用電率，提高機組的經濟性，安徽池州九華發電有限公司發電廠對脫硫系統的運行方式進行持續的探索，找到了一套行之有效的方法，取得了明顯的效果。

一、濕法煙氣脫硫方法及原理簡介

濕法煙氣脫硫（wet FGD）是采用液體吸收劑如水或堿性溶液等洗滌煙氣以除去SO2。濕法是目前在實際中應用最廣、工藝應用最多的脫硫方法，約占世界上現有煙氣脫硫裝置的85%。由于是氣液反應，脫硫反應速率快、效率高、脫硫劑利用率高。但系統存在堵塞以及脫硫后的煙氣溫度低于酸露點，易產生腐蝕問題。濕法的流程和設備相對比較復雜，所需費用也較高。為了避免二次污染，必須對污水進行處理，運行成本也較高。目前已經商業化或完成中試的濕法脫硫工藝包括石灰（石灰石）—石膏法、簡易石灰（石灰石）—石膏法、鈉堿吸收法、雙堿法、氨吸收法、氧化鎂吸收法、海水脫硫技術、磷氨肥脫硫技術等。石灰—石灰石洗滌法脫硫工藝是煙氣脫硫最早采用的工藝之一。因石灰石來源廣泛，原料易得，成本低，目前仍是最成熟，應用最廣泛的技術，特別適用于電站鍋爐的脫硫裝置。根據最終產物及其利用情況不同，將石灰—石灰石洗滌法分為拋棄法、石灰/石灰石—石膏法和石灰—亞硫酸鈣法。石灰（石灰石）—石膏法經過近30年的發展，目前已成為世界上技術最成熟、實用業績最多、運行狀況最穩定的脫硫工藝，脫硫效率可達90%以上。目前，中國引進煙氣脫梳裝置中的主要方法就是石灰（石灰石）—石膏法。該法的主要缺點是投資大、占地面積大、運行費用高、設備易發生堵塞等。針對石灰（石灰石）—石膏法投資大，運行費用高的問題，開發了簡易石灰（石灰石）—石膏法；針對石灰（石灰石）—石膏法易結垢和堵塞的問題開發了間接石灰（石灰石）—石膏法，這類方法有雙堿法、堿式硫酸鋁法、催化氧化吸收法。

二、實施過程

在脫硫系統中，6kV設備是主要設備，針對系統電耗高的特點，通過多次冷、熱態試驗，在保證脫硫效率的前提下，盡量減少6kV設備的啟動時間，以達到節能降耗的目的，具體采取以下7項措施。

（一）合理配煤。安徽池州九華發電有限公司發電廠鍋爐本體由上海鍋爐有限公司設計制造，型號為HG1025/17.6/535/535。設計煤種是淮南煤，其收到基全硫為0.45%，校核煤種包括豐城煤和平頂山煤。而實際運行中來煤比較雜，硫的質量分數高的有1.84%，硫的質量分數低的只有0.37%。煙氣含硫量波動大會使脫硫效率波動，如供漿量或其他運行方式不及時調整，就可能導致脫硫效率達不到要求或是運行設備過多使得電耗升高。煙氣含硫量的穩定是調整脫硫運行方式的基礎，為此，該電廠制訂了嚴格的配煤方式，高硫分的煤不能同時配3個倉，各班配煤前要求做好配煤計劃，保證配煤中含硫量不高1.0%左右，這樣，脫硫原煙氣SO2質量濃度不超過2000mg/Nm3，從而保證了脫硫效率。

（二）優化增壓風機運行方式。在脫硫系統中，增壓風機電動機是功率最大的設備，增壓風機電動機額定功率為2400kW，減少增壓風機運行時間和運行電流，對脫硫電耗有顯著的影響。為減少增壓風機運行時間，利用機組中修機會，在增壓風機處增加了1個煙氣旁路。機組負荷在200MW以下且鍋爐總風量低于600t/h時，先手動打開增壓風機旁路擋板，再緩慢關閉增壓風機動葉，停運增壓風機，FGD入口壓力保持在1000Pa左右，以克服脫硫系統的沿程阻力。若加負荷到200MW以上，可先啟動增壓風機，再緩慢關閉旁路擋板，同時調節增壓風機動葉開度，維持FGD入口壓力在正常范圍。在旁路擋板的開、關過程中，引風機有足夠的調節能力，鍋爐爐膛負壓不會發生劇烈變化。整個投入和切除過程應盡可能放慢，減少煙氣壓力波動對爐膛負壓的影響。停運增壓風機后，引風機出口風道特性改變，出口壓力較高，可能導致2臺并列風機運行不穩，出現搶風現象。搶風現象是由于并聯運行中小風量的那臺風機已落入不穩定工況區域運行所造成的，應采取降低系統阻力的措施，盡快使風機回到穩定工況區域運行[2]。在正常運行中，應盡量保證2臺引風機出力一致，以防發生搶風，同時加強對負壓和引風機電流的監視[3]。方案實施后，為保證運行設備的安全，對FGD 控制邏輯進行了部分修改，對引風機和增壓風機圍帶等易泄漏煙氣的地方進行了加固。為減少增壓風機運行電流，應盡量降低脫硫系統的煙氣阻力。GGH和吸收塔除霧器運行中易堵塞而導致系統阻力增大，正常運行時要求每班對GGH受熱面進行壓縮空氣吹掃，保證GGH前、后壓差小于450Pa，當壓差大于正常值的1.5倍時，應進行高壓水沖洗。為保證高壓水沖洗效果，GGH高壓水沖洗時要求壓力不低于10MPa。

（三）優化漿液循環泵運行方式。該脫硫系統有4臺漿液循環泵，額定功率分別為255，315，400和400kW，運行實踐證明，在確保脫硫效率達到95%的情況下低負荷可停運1臺漿液循環泵。機組負荷在250MW以上時，保持3臺漿液循環泵運行并盡量用功率較低的3臺；當機組負荷低于250MW以下時，可根據脫硫效率停運1臺漿液循環泵，通過調整供漿量和提高pH值維持脫硫效率，若通過調整仍維持不了脫硫效率時，增開1臺漿液循環泵運行。總之，在運行中要確保凈煙氣中硫的質量濃度必須小于200mg/m3、脫硫效率必須高于95%。若脫硫效率及凈煙氣中硫的質量濃度達不到標準時，可適度加大供漿量，仍不能滿足要求時，加啟漿液循環泵。

結束語

隨著節能減排工作的深入推進，對發電廠脫硫系統的運行要求也將越來越高，運行人員要不斷進行多方面的探索，盡量找出經濟可行的運行模式，在保證脫硫系統正常運行的前提下，降低脫硫電耗，力爭實現社會效益和經濟效益的雙豐收。

參考文獻

[1]姚文達.鍋爐燃燒設備[M].北京：中國電力出版社.

[2]趙軍.脫硫增壓風機控制對爐膛負壓的影響分析與控制優化[J].中國電力，2008，41（2）：37-40.

[3]葉勇健.引風機和增壓風機合二為一模式的探討[J].華東電力，2007，35（11）：106-109.

（作者單位：安徽池州九華發電有限公司）