淺議煙氣脫硫系統節能優化措施

■齊 玄，張金梅

■1.河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450007;2.中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475000

1 背景

根據國家發展改革委、環境保護部等“關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020 年)》的通知”(發改能源［2014］2093號)中明確了燃煤電廠節能減排主要參考技術。其中，針對現役機組節能部分提出了脫硫系統運行優化，預計可以降低供電煤耗約0.5g/kWh。本文主要對現有脫硫運行優化措施進行簡單的描述。

2 節約設備運行電耗

由于旋轉設備較多，脫硫系統的廠用電率占整個機組運行電耗的1%以上，降低脫硫系統的運行電耗，可以有效的降低機組的運行費用。

在脫硫系統中，漿液循環泵的電機功率約在1000kW 左右、氧化風機的電機功率約在600kW 左右，石膏脫水系統中的真空泵的電機功率也超過200kW，均為高壓電機(6kV 或者10kV)，想降低脫硫系統的運行成本，必須有效降低高壓大電機的運行電耗。

2.1 引增合一改造

目前新建機組均不在單獨設置增壓風機。處于安全及經濟性考慮，有增壓風機的在役機組大多進行了引增合一改造，改造增壓風機后，針對600MW 機組而言，可有效降低廠用電率0.05%以上。

2.2 降低漿液循環泵的運行電耗

(1)在現役機組進行脫硫系統改造時，有條件時可以通過對吸收塔的塔型進行優化，調整石灰石漿液的pH 值、脫硫系統的鈣硫比等數值，或者通過調整塔內的煙氣流速參數，使漿液循環泵的運行功率達到最低值。如果設置煙氣換熱器后，吸收塔入口的煙氣溫度會大大降低，煙氣的體積流量也會隨之降低。在液氣比等參數不變的情況下，漿液循環泵的流量可以相應的減少，泵的耗電量可以隨之降低。(2)合理的選取系統的設計阻力，使漿液循環泵的揚程降低，可以減少泵的耗電量。例如適當加大漿液循環管的管徑，使系統的流速降低，一是可以在停泵時避免損壞濾網，同時又減少系統的水力損失。(3)根據機組的實際情況來調整泵的運行方式。受上網負荷及燃料來源的影響，大多機組的負荷率存在一定的波動范圍，而且燃料的含硫量變化也較大。此時，可以根據實際情況，在保證SO2排放濃度的前提下，適當減少漿液循環泵的運行數量，達到降低脫硫系統電耗的目的。

2.3 降低真空泵的運行電耗

根據設計規程，石膏脫水系統為兩臺機組公用設施，一般設置不少于2 臺真空皮帶脫水機。在設計時，可適當優化脫水系統的設備出力，使單臺設備出力為2 臺機組設計工況的100%。開啟1 套脫水設備，即可滿足機組額定的運行要求。同時通過加裝漿液切換管道及石膏漿液分配器等措施來簡化系統，降低真空泵的運行電耗。

2.4 采取有效措施，降低煙氣系統阻力

綜合考慮引增合一及加裝煙氣換熱器等改造，可以優化脫硫系統的煙道布置，選取適當的煙道截面積來降低煙氣流速;通過管線的合理優化設計，減少煙道彎頭的數量，管道的長度等措施，甚至可以考慮采用圓煙道等，來降低煙氣系統阻力，使系統阻力減少，可有效降低引風機的運行功耗。

2.5 電機的變頻改造

受燃料的影響，鍋爐的煙氣量及煙氣中SO2濃度會有一定的變化，此時，可將脫硫系統中部分低壓的電機進行變頻改造，以適當降低系統的運行電耗。

3 節水

石灰石—石膏濕法脫硫工藝的用水量比較大，2 臺660MW 等級機組脫硫系統的水耗量約在280t 左右。因此，如何降低脫硫系統的耗水量成為人們日益關注的課題。

根據脫硫系統水平衡的計算公式，工藝水量+煙氣帶入的水量=煙氣帶出的水量+石膏副產品帶離系統的附著水和結晶水量+排放廢水量。引風機后的原煙氣進入吸收塔是個放熱的過程，而脫硫反應也是個放熱過程，會將部分水分蒸發為水蒸氣，雖然有除霧器進行除霧，但隨著設備出力的下降及制造工藝本身的原因，一部分水汽會隨著凈煙氣經煙囪排入大氣。因此，有效減少脫硫系統的放熱，即可有效的降低脫硫系統的水耗。在保證脫硫效率的前提下，脫硫反應是不可能減少的，所以必須有效降低原煙氣的放熱，即降低原煙氣的溫度。目前國內的主要手段是在原煙道加裝煙氣換熱器(低溫省煤器)或GGH(氣-氣換熱器)。

根據目前掌握的資料來看，設置有GGH 的脫硫系統，300M 和600MW 機組的水耗分別會減少約25t/h 和50t/h 左右。但由于設置GGH 會帶來運行費用高，脫硫系統安全性降低等負面影響，現有機組一般均不設或拆除GGH。

3.1 加裝煙氣換熱器

煙氣換熱器布置在引風機出口的原煙道上，用煙氣余熱加熱凝結水，對600MW 機組而言，可將煙氣溫度從約135℃降低到90℃(具體工程應具體分析)，加熱的凝結水進入熱力系統，減少了加熱器的用汽量。經初步估計，機組的供電標煤耗可以降低約1g/kWh，單臺機組可節水約50t/h，按年利用5000h、水價2 元/t 計，全廠全年可節水約50 ×104t、水費約100 萬元。

3.2 回收冷凝液

根據機組的實際運行工況，吸收塔出口的凈煙氣溫度約在46℃左右，已經接近煙氣中的水露點。當凈煙氣流經凈煙道和煙囪時，溫度會進一步的降低，煙氣中的水蒸汽大多隨煙氣帶出煙囪，另外一部分會冷凝析出。經初步估算，單臺600MW 機組煙囪冷凝液約2.5t/h。因此，建議凈煙道有一定的傾斜角度，從而在煙囪內筒及入口膨脹節低位處、凈煙道的低位處設計液滴回收裝置來回收冷凝液，一是可以有效預防石膏雨的產生，同時可以降低脫硫系統的補水量。

3.3 選用好的真空皮帶機

石灰石—石膏濕法脫硫系統的副產品是石膏，石膏中的是主要是石膏的結晶水和游離水。而結晶水是石膏結晶必不可少的重要的組成部分。根據實際的運行情況，石膏晶體一般帶有10%的游離水。當石膏含水率超標時，應及時調整石膏脫水系統運行情況，優化真空皮帶的脫水效率，有效的減少游離水的損失。

3.4 冷卻水及沖洗水的回收利用

脫硫系統的冷卻水一般采用開式水或閉式水。如果采用閉式水，則會和主廠房閉式水系統統一考慮，脫硫系統的閉式水一般會回主廠房回收利用。如果采用開式水，一般脫硫系統的冷卻水會單獨設置，可將該部分回水接至工藝水箱。同時，未利用完的機封冷卻水也可接至工藝水箱。目前的脫硫系統會設置集水坑及集水泵，臨時排放的漿液及設備的沖洗水排入集水坑，用集水泵達到吸收塔內循環利用，有效的節約用水。

3.5 脫硫廢水的治理措施

目前，脫硫廢水零排放的深度治理技術國內已經有電廠開始實施，不過造價較高。國內主要有兩種脫硫廢水深度處理工藝，一是“預處理+正滲透MBC 系統+結晶”工藝;二是“預處理+MVR 蒸發+結晶”工藝。

4 節約石灰石

石灰石耗量和石灰石的品質:石灰石品質的優劣決定著石灰石耗量的大小。根據國內的運行經驗，在購買石灰石時，石灰石中CaCO3的含量一般不應低于90%。同時，通過優化漿液的pH 值，合理選擇鈣硫比等措施可以直接影響脫硫效率。一般而言，pH 值越高，SO2向液膜主體擴散的速率越快，傳質系數就越大，有利于促進SO2的吸收，但是容易造成漿液沉淀、堵塞系統。同時，石膏中的CaCO3質量分數也越高，相應增大了鈣硫比，造成石灰石耗量的增加。pH 值越小，漿液酸性越強，酸性氣體SO2就越難被吸收，造成脫硫率下降。因此，確定合理的pH 值控制范圍就成為濕法脫硫系統工藝設計的關鍵所在。

5 建議

現役機組通過脫硫系統運行優化及改造，可有效降低廠用電率，節約脫硫系統水耗，減少石灰石耗量等，預計可以降低供電煤耗約0.5g/kWh，達到節能降耗的目的。

［1］李皎，廖國權，馬殿學.石灰石—石膏濕法脫硫系統節能降耗探討［J］.電力科技與環保，2014(06).

［2］齊玄.淺談燃煤機組脫硫系統取消GGH 后應注意的問題［J］.山東工業技術，2015(09).

［3］程永新，胡玲玲.濕法脫硫系統的節能降耗優化措施［J］浙江電力，2014(08).