濕法脫硫氧化風系統的優化改造實踐

徐書德，雷石宜，陳 彪

（1.浙江浙能電力股份有限公司，杭州 310007；2.浙江浙能技術研究院有限公司，杭州 311121）

0 引言

石灰石－石膏濕法脫硫以其技術成熟、煤種負荷適應性強、兼具深度脫硫潛力等特質，被廣泛應用于燃煤電廠爐后煙氣凈化處置。目前強制氧化脫硫工藝路線中，脫硫氧化風將吸收塔內吸收SO2后生成的CaSO3氧化成性質穩定的CaSO4，最終結晶生成易于脫水的石膏晶體。脫硫副產物石膏具備一定的經濟效益，因此石灰石－石膏濕法脫硫強制氧化工藝兼具環保效益和經濟效益[1]。

發電廠實際運行的氧化風系統存在噪聲大、減溫效果差和現場生產環境差等問題。另外原脫硫設計中為保證充分控制余量，對氧化風量并未做精確調控。故需對原有氧化風系統進行改造。

1 氧化風系統存在問題

1.1 系統流程

圖1所示為某發電廠氧化風系統流程。氧化風母管上依次布置有壓力測點、U型管、疏放管路、減溫水管路和溫度測點。氧化風經霧化噴水增濕減溫后去吸收塔，母管U型布置可防止減溫水倒灌氧化風機，其底部疏放閥用來疏放管道內殘余的減溫水。

圖1 某發電廠氧化風系統流程

1.2 運行參數異常

運行中脫硫氧化風系統頻頻出現風機電流偏高、出口母管壓力偏大、出口溫度偏高的異常現象。原脫硫氧化風機采用羅茨風機，其特點是流量恒定，遇到風道堵塞時，風機電流將立刻增大，電動機功率變大而流量恒定則會導致出口風溫升高。經U形管積水疏通后，參數恢復正常，判斷故障直接原因為減溫水堵塞U形管所致。觀察堵塞物多為腐蝕鐵銹，在高溫高濕情況下氧化風母管內部出現腐蝕，氧化皮呈片狀脫落堵塞疏水管，需對氧化風母管增濕區域進行材料防腐。

1.3 噪聲污染

氧化風機為大型容積式羅茨風機，特點是運行穩定但噪聲影響較大。盡管風機本體做了厚重的隔音罩，但仍須設置專門的風機房并緊閉風機房門窗，以保證廠界噪聲不超標、廠內噪聲滿足職業健康管理標準。然而在夏季高溫天氣，關閉門窗和風機隔音罩易導致風機、電機溫度過高，皮帶燒損等情況，風機噪聲污染難以通過現場技術手段消除，必須對風機進行重新選型。

1.4 現場生產環境

由于U形管底部疏水容易堵塞，影響風機運行，大多數時候自動疏水無法正常投用。底部積水通過底部疏水口疏放，現場生產環境比較難以管控。需對整個增濕水管路及溫度測點進行調整移位，使殘余增濕水流入吸收塔而不是堵住氧化風母管。

2 氧化風機的經濟投運方式

為探求氧化風機的經濟投運方式，需根據不同燃燒工況得出合適的氧化風機投運數，即：先預判塔內反應理論耗氧量，再考慮適量裕度，進行現場試驗，若系統運行無異常且不影響脫硫效率，則可得出其經濟運行方式。

2.1 脫硫實際所需氧化風量的估算[2]

氧化風需要量取決于煙氣量、煙氣中SO2濃度、脫硫效率等因素。根據氧化反應原理，得到氧化空氣流量計算公式：

式中：MSO2為每小時煙氣中SO2的摩爾數；a為自然氧化率，結合發電廠煙氣含氧量情況，一般取0.2～0.25；β為強制氧化率，一般取30%～40%；η為脫硫效率，取98%。

由此初步可得：以單臺氧化風機的額定風量90.8 m3/min（1 atm，0℃）為試驗對象，1臺氧化風機可滿足的入口SO2質量流量范圍為2 500～3 200 kg/h；運行2臺風機的入口SO2質量流量范圍為3 200～6 500 kg/h；如果入口SO2質量流量大于6 500 kg/h，則需要運行3臺氧化風機。

2.2 氧化風調整試驗

通過吸收塔實際試驗情況來檢驗氧化風量，試驗選擇1號FGD（煙氣脫硫系統），入口煙氣SO2濃度平均值為2 850 mg/m3（標況下，以下同）；吸收塔控制pH值在5.3左右；漿液循環泵3臺運行。試驗分別在350 MW和400 MW負荷下進行，氧化風機C備用，試驗結果見表1。

表1 1號FGD氧化風機調整試驗結果

在SO2質量流量為3 458 kg/h時，1臺氧化風機的風量足夠氧化反應的進行，脫硫效率基本不受影響。在SO2質量流量為4 206 kg/h時，1臺氧化風機的風量不足，漿液中CaSO3含量有所增加，脫硫效率從95.1%降至90.06%。由此可看出氧化風量理論計算值有重要的參考價值，且仍留有一定裕度。

2.3 氧化風機經濟運行方式

從調整試驗情況可以看出，綜合考慮脫硫性能和節電需求后，可制定氧化風機的經濟投運原則是：入口SO2質量流量小于3 200 kg/h時，運行1臺氧化風機；入口SO2質量流量在3 200～6 400 kg/h時，運行2臺氧化風機；入口SO2質量流量大于6 400 kg/h時，運行3臺氧化風機。

3 氧化風機改型后運行效果

2015年12月，在超低排放改造期間對某機組原氧化風系統進行了升級改造。原氧化風系統由2臺羅茨鼓風機及其附屬設備組成，為了節能降噪并提高設備運行的可靠性，引進空氣懸浮永磁變頻離心風機。拆除1臺羅茨風機，安裝1臺空氣懸浮永磁變頻離心風機，改造后離心風機將長期運行，另1臺羅茨風機做備用[3]。

（1）風機功耗、噪聲測試結果。

新型氧化風機試運行過程中根據風機對應機組負荷來確定其風量設定值。新型氧化風機的功率可直接得出，摘取2016年5月25—26日24 h內3個典型機組負荷值下的功率，如表2所示。

表2 新型氧化風機性能數據測試數據

（2）風機改造前后的性能數據比對。

本次比對中，對原羅茨風機相關數據也進行了測試，風機運行功耗由實測的風機電流值計算得出，形成改造前后的結果比對，如表3所示。

由此得出，在滿足脫硫所需氧化風量的情況下，采用永磁變頻離心風機降噪及節能效果明顯，相比于改造前，改造后風機節能率為20.69%。變頻風機出口風量可根據煙氣入口SO2質量流量和運行實際工況自動調整，在原需2臺風機運行的臨界工況附近只需通過變頻增加風量即可達到合適的氧化效果，節能效果明顯。另外，由于離心風機出口風壓相對穩定，增濕水效果得到保證，可減少增濕水耗用量。

4 結語

原氧化風系統存在的諸多問題，在經過相關改造后得到解決。為達到節能降耗的目標，技術人員經過長期的試驗調整，摸索出適合自身的氧化風機的經濟投運方式，并對長期運行效果進行了跟蹤，石膏品質及塔內結垢現象未出現異常[4]。引進的新型氧化風機運轉穩定，節能、降耗、降噪效果明顯，可考慮進一步推廣。

參考文獻：

[1]周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法脫硫技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]曾庭華，楊華，廖永進，等.濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.

[3]陸偉.燃煤火電機組脫硫系統氧化風機的選型[J].科技資訊，2013（12）∶88－89.

[4]汪應林.濕法煙氣脫硫氧化風系統優化對脫硫效率的影響[J].節能，2016，35（1）∶38－40.

[5]候徳安，李其浩，蔣蓬勃，等.火力發電廠脫硫吸收氧化系統經濟運行優化分析[J].電站系統工程，2016（4）∶48－49.

[6]田浩臣，蔡琳，蔣婷，等.電廠SCR脫硝系統與石灰石—石膏濕法脫硫系統故障分析[J].廣東電力，2017，30（1）∶11－16.

[7]黃鍇.脫硫氧化風機的變頻改造和控制研究[J].中國高新技術企業，2015（29）∶40－41.

[8]惠潤堂，顏儉，楊愛勇，等.脫硫氧化風機的噪聲控制[J].電力環境保護，2007，23（4）∶61－62.

[9]黃紅.脫硫氧化風機的變頻改造和控制[J].廣西電力，2011（5）∶62－63.

[10]李國勇，黃志丹，柳進云.調峰電廠脫硫裝置氧化系統設計與配置[J].能源環境保護，2014，28（4）∶45－46.