脫硫氧化風(fēng)機(jī)的升級(jí)改造可行性探討

張艷飛

摘 要：脫硫氧化風(fēng)機(jī)主要被運(yùn)用在火力發(fā)電廠中，其最主要的目的就是實(shí)現(xiàn)電廠煙氣脫硫降耗，對(duì)于電廠發(fā)電工作具有很重要的作用。脫硫氧化風(fēng)機(jī)的能耗較大，對(duì)脫硫氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造具有十分重大的意義。本文以脫硫氧化風(fēng)機(jī)變頻改造需求為切入點(diǎn)，針對(duì)脫硫氧化風(fēng)機(jī)變頻改造方案進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞：脫硫氧化風(fēng)機(jī)；變頻改造；節(jié)能效果

1引言

2014年9月份國(guó)家3部委頒布了《煤電節(jié)能減排升級(jí)改造行動(dòng)計(jì)劃 2014-2020》，因煙氣排放在線檢測(cè)系統(tǒng)完善和強(qiáng)制實(shí)施，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)會(huì)面臨巨額罰款，這意味著今后不僅新建燃煤電廠要分區(qū)域先后達(dá)到近零排放，而且對(duì)現(xiàn)有機(jī)組也要逐步通過(guò)升級(jí)改造達(dá)到規(guī)定的節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)脫硫氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造是實(shí)際工作不斷發(fā)展進(jìn)步的需求，其應(yīng)該根據(jù)電廠用煤含硫量、脫硫量及脫硫速率等實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行變頻方案設(shè)計(jì)，再結(jié)合現(xiàn)有氧化風(fēng)機(jī)的基本性能特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行變頻改造，實(shí)現(xiàn)脫硫過(guò)程的變頻控制。

2脫硫氧化風(fēng)機(jī)變頻改造的問(wèn)題

某火電廠有2臺(tái)1000 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，機(jī)組同期配套建設(shè)2臺(tái)石灰石—石膏濕法煙氣脫硫裝置，脫硫系統(tǒng)燃煤含硫率按照1.8 %設(shè)計(jì)，與機(jī)組同時(shí)投入運(yùn)行。目前，脫硫裝置節(jié)能運(yùn)行越來(lái)越受到重視，脫硫裝置中能耗大的設(shè)備如增壓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、濕磨機(jī)、真空泵，都要求充分考慮節(jié)能運(yùn)行的要求。但該電廠的氧化風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)為定轉(zhuǎn)速羅茨風(fēng)機(jī)，只要脫硫裝置投運(yùn)，風(fēng)機(jī)必須投入，定速的特點(diǎn)決定了氧化風(fēng)機(jī)能耗基本與煙氣和SO2負(fù)荷無(wú)關(guān)，在低硫、低負(fù)荷下電能浪費(fèi)過(guò)大。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，提出將氧化風(fēng)機(jī)改為變頻運(yùn)行的設(shè)想。通過(guò)變頻改造，氧化風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)在不同煙氣流量和SO2負(fù)荷下改變流量達(dá)到最佳出力，從而降低運(yùn)行電耗。

本工程氧化風(fēng)機(jī)選用美國(guó)德萊賽RAS-J2022型羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量17500 m3 /h，設(shè)計(jì)壓力為100 kPa，設(shè)計(jì)流量下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為964 r/min，軸功率為610 kW，額定功率為710 kW。每臺(tái)吸收塔配置3臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式為2用1備，共6臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)。

3脫硫氧化風(fēng)機(jī)變頻改造方案分析

為減少投資和改造量，仍然保留原運(yùn)行良好的氧化風(fēng)機(jī)，僅在其電機(jī)部分增加變頻器及相應(yīng)的機(jī)柜。氧化風(fēng)機(jī)改造后的主要特點(diǎn)如下：

1）根據(jù)設(shè)備廠家的要求，正常運(yùn)行的情況下，氧化風(fēng)機(jī)可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速范圍為630～964 r/min。隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，有部分空氣會(huì)在風(fēng)機(jī)內(nèi)部回流，造成風(fēng)機(jī)排風(fēng)不暢以及溫度上升。溫升達(dá)到一定限值時(shí)會(huì)造成風(fēng)機(jī)損壞，所以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格限制在一定范圍內(nèi)。

2）氧化風(fēng)機(jī)在調(diào)速運(yùn)行中，2臺(tái)并聯(lián)的風(fēng)機(jī)均可同步下降或上升，并且不會(huì)產(chǎn)生搶風(fēng)問(wèn)題。

3）氧化風(fēng)機(jī)電耗近似看成與流量成線性關(guān)系。改造后的氧化風(fēng)機(jī)采用變頻運(yùn)行方式，其轉(zhuǎn)速會(huì)隨變頻值改變，進(jìn)而改變氧化風(fēng)機(jī)的流量，最終達(dá)到降低電耗的效果。考慮到氧化風(fēng)機(jī)本身使用可靠性較高，從節(jié)約造價(jià)、減少占地面積的角度出發(fā)，每臺(tái)吸收塔配置的3臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)中，只選用2臺(tái)安裝變頻器，每臺(tái)710 kW風(fēng)機(jī)的變頻器運(yùn)行時(shí)最大電耗約為25 kW。

4脫硫氧化風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果分析

氧化風(fēng)機(jī)節(jié)能效果直接由其運(yùn)行的流量和揚(yáng)程決定。變頻氧化風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程在不同運(yùn)行工況下差別不大，因此節(jié)能運(yùn)行主要體現(xiàn)在對(duì)流量的調(diào)節(jié)上。氧化風(fēng)機(jī)主要用于系統(tǒng)CaSO3 的氧化，而CaSO3 生成量又由脫除掉的SO2決定，煙氣負(fù)荷和SO2濃度負(fù)荷直接決定了需要的氧化風(fēng)量。因此當(dāng)煙氣負(fù)荷或SO2濃度負(fù)荷降低時(shí)，可對(duì)氧化風(fēng)機(jī)實(shí)施變頻運(yùn)行以獲得最優(yōu)出力。

電廠設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：負(fù)荷為100 % BMCR，含硫量為1.8 %，假定SO2脫除負(fù)荷比例為1.0。但實(shí)際運(yùn)行中，煙氣負(fù)荷與SO2濃度負(fù)荷隨時(shí)都在波動(dòng)，為研究節(jié)能效果，需考慮長(zhǎng)期平均工況作為參照對(duì)象。根據(jù)電廠實(shí)際情況，運(yùn)行負(fù)荷按30 % THA～100 %鍋爐最大額定出力（BMCR）考慮，燃煤含硫量按0.8 %～1.8 %考慮，脫硫效率按95 %設(shè)計(jì)。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假定負(fù)荷百分?jǐn)?shù)與煙氣量成線性關(guān)系。根據(jù)上述要求，對(duì)下述5種運(yùn)行工況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1）運(yùn)行工況1：負(fù)荷為30 % THA，燃煤含硫量為1.8 %，假定SO2脫除負(fù)荷比例為0.35；

2）運(yùn)行工況2：負(fù)荷為50 % THA，燃煤含硫量為1.8 %，假定SO2脫除負(fù)荷比例為0.52；

3）運(yùn)行工況3：負(fù)荷為100 % THA，燃煤含硫量為1.8%，假定SO2 脫除負(fù)荷比例為0.95；

4）運(yùn)行工況4：負(fù)荷為100 % BMCR，燃煤含硫量為1.2 %，假定SO2 脫除負(fù)荷比例為0.667；

5）運(yùn)行工況5：負(fù)荷為100 % BMCR，燃煤含硫量為0.8 %，假定SO2 脫除負(fù)荷比例為0.444。

SO2脫除負(fù)荷直接決定了風(fēng)機(jī)流量，不同運(yùn)行工況下氧化風(fēng)機(jī)的開啟數(shù)量和流量出力見(jiàn)表1。

在鍋爐全年運(yùn)行工況中，實(shí)際燃煤含硫量為1.2 %的約占80 %，含硫量為1.8 %的約占15 %，含硫量小于1.2 %的占5 %（按燃煤平均含硫量0.8 %進(jìn)行節(jié)能估算），根據(jù)表1與表2分析，通過(guò)采用變頻氧化風(fēng)機(jī)，全年可節(jié)電3929.8 MWh。

5結(jié)語(yǔ)

（1）本工程定轉(zhuǎn)速的羅茨風(fēng)機(jī)改造成變頻運(yùn)行方式，氧化風(fēng)機(jī)本體不用改變，流量變頻調(diào)節(jié)范圍為63.6 %～100 %，電機(jī)選用普通電機(jī)加高壓變頻器及相應(yīng)機(jī)柜。高壓變頻器屬成熟產(chǎn)品，在使用環(huán)境和布置上均可滿足要求。

（2）按30年運(yùn)行時(shí)間考慮，采用變頻器后在各種運(yùn)行方式下耗電量均有降低，但節(jié)約費(fèi)用差距較大，這主要是與氧化風(fēng)機(jī)投入數(shù)量和出力有密切關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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