吸收塔分區(qū)噴淋與漿液循環(huán)泵在火電廠的應(yīng)用

秦存濤（華潤(rùn)電力（菏澤）有限公司 山東菏澤 274000）

引言

本文論述了節(jié)能漿液循環(huán)泵+分區(qū)噴淋工藝在濕法煙氣脫硫工程的應(yīng)用。

1 改造背景

響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）、《山東省火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 37/2372-2013）、山東省【2014】1147號(hào)文件《關(guān)于盡快制定現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排綜合升級(jí)改造計(jì)劃的通知》、發(fā)改能源[2014]2093號(hào)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》，要求全面落實(shí)“節(jié)約、清潔、安全”的能源戰(zhàn)略方針。

漿液循環(huán)泵是FGD裝置的大功率設(shè)備，在FGD入口煙氣量、煙氣SO2濃度、漿液PH值等參數(shù)變化時(shí)，通常啟動(dòng)漿液泵來應(yīng)對(duì)，致使循環(huán)泵“大馬拉小車”，此法控制手段粗放，造成電能浪費(fèi)。

2 工藝選擇

原工藝為工頻漿液循環(huán)泵+常規(guī)噴淋層，現(xiàn)采用變頻泵+噴淋層分區(qū)工藝，利用高效節(jié)能調(diào)速設(shè)備根據(jù)實(shí)際對(duì)電機(jī)調(diào)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)噴淋層各區(qū)漿液量大小，既滿足了脫硫排放也達(dá)到了節(jié)能降耗，還能使石灰石粉充分吸收。

3 方案論述

3.1 噴淋系統(tǒng)應(yīng)滿足的基本要求

3.1.1 吸收塔噴淋層管口徑較大，漿液流速較低，因而調(diào)速后泵提供的揚(yáng)程不得小于噴淋層需要的揚(yáng)程。

3.1.2 噴嘴是噴淋層的關(guān)鍵設(shè)備，噴嘴入口壓力和流量需滿足

設(shè)計(jì)要求，才能產(chǎn)生符合需求的霧化效果，因而在調(diào)節(jié)泵出口流量時(shí)，噴嘴的入口壓力和流量需保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

圖1

3.2 降低流量的傳統(tǒng)方法

3.2.1 直接調(diào)整泵出口閥降低泵流量的方式

脫硫裝置和泵的設(shè)計(jì)工作點(diǎn)確定后，若采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)電動(dòng)門控制開度的方法來進(jìn)行調(diào)整，即通過變化裝置特性曲線和循環(huán)泵Q-H特性曲線的交點(diǎn)（如圖1），雖然能夠達(dá)到變化泵流量的目的，但增加了系統(tǒng)的能量損失并不節(jié)能，同時(shí)也不能滿足霧化噴嘴的噴淋效果，且易堵塞噴淋支管及磨損漿液閥門。

圖2

3.2.2 直接通過高壓變頻裝置降低電機(jī)轉(zhuǎn)速

泵一般采用單級(jí)離心泵，流量Q、揚(yáng)程H、功率P與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為：Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)2P1/P2=(n1/n2)3,其Q-H性能特性曲線如圖2，圖示向下滑移，泵的工作點(diǎn)沿著裝置特性曲線由A點(diǎn)變化為B點(diǎn),當(dāng)降至特定轉(zhuǎn)速時(shí)，Q-H性能特性曲線與裝置特性曲線無交點(diǎn)，泵出口流量降到0，噴淋層則無漿液。

因此，僅用變頻調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的手段來調(diào)節(jié)泵流量的辦法，不能滿足吸收塔噴淋工藝要求。

3.3 節(jié)能漿液循環(huán)泵+噴淋分區(qū)改造方案

3.3.1 對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的改造

采用泵與電機(jī)直連的方式，取消減速機(jī)，利用高效節(jié)能調(diào)速設(shè)備根據(jù)實(shí)際需要對(duì)電機(jī)調(diào)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)泵流量。

3.3.2 對(duì)變頻漿液循環(huán)泵對(duì)應(yīng)的噴淋層分區(qū)改造

采用泵調(diào)速及各區(qū)閥門共同調(diào)節(jié)的方案。將變頻泵對(duì)應(yīng)噴淋層改造成分區(qū)控制的噴淋區(qū)（即同一層多根支管進(jìn)塔，且分別設(shè)閥控制），通過調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)關(guān)閉或開啟對(duì)應(yīng)的噴淋分組的管路，同時(shí)改變了吸收塔噴淋層的裝置特性曲線，使泵工作點(diǎn)的壓力和調(diào)整前一致，進(jìn)而使剩余工作噴嘴入口壓力和流量調(diào)節(jié)前后一致，保證噴淋霧化效果。圖3為采用分區(qū)后的裝置特性曲線與Q-H關(guān)系。

3.3.3 噴淋層分區(qū)沖洗水配置

關(guān)閉后的噴淋支管或許有少量的漿液沉積在管底部，在每根管進(jìn)塔前設(shè)置沖洗水，沖洗水可與噴淋層支管閥做成聯(lián)鎖。3.3.4優(yōu)化漿液循環(huán)泵葉輪制造尺寸

優(yōu)化后的泵性能曲線更具陡降特性，節(jié)能效果更顯著；泵流量大，介質(zhì)工況磨蝕性強(qiáng)，傳統(tǒng)的水力模型其性能曲線平緩，為保證泵出口壓力不變，允許轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍很小。圖4即為泵傳統(tǒng)水力模型調(diào)速示意圖，其中黑色曲線即為額定轉(zhuǎn)速下泵的H-Q性能曲線，藍(lán)色曲線即為調(diào)節(jié)后的性能曲線，此時(shí)泵的工作流量由原流量調(diào)整為目標(biāo)流量，黑色曲線和藍(lán)色曲線極為接近，說明轉(zhuǎn)速下降很少；當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降至紅色曲線，該性能曲線和目標(biāo)壓力線無交點(diǎn)，轉(zhuǎn)速繼續(xù)向下調(diào)節(jié)無法滿足泵恒壓力、變流量的調(diào)節(jié)要求，說明該水力模型的調(diào)速范圍很小，節(jié)能空間非常有限。

圖3

通過調(diào)節(jié)葉輪水力模型的關(guān)鍵尺寸，使其Q-H性能特性曲線的下降趨勢(shì)變陡，調(diào)速范圍和節(jié)能空間都得到改善。圖5即為泵改進(jìn)后水力模型調(diào)速示意圖，改進(jìn)后泵的調(diào)速范圍可增加 10～20r/min。

圖4

圖5

3.3.5 噴淋層分區(qū)邏輯控制

FGD煙道入口煙氣量和煙氣中的SO2濃度及漿液PH值作為控制系統(tǒng)的前饋信號(hào)，將前饋與反饋控制結(jié)合起來，觸發(fā)調(diào)速與分區(qū)閥門的控制程序。

3.3.6 分區(qū)噴淋對(duì)應(yīng)的節(jié)能漿液循環(huán)泵調(diào)節(jié)范圍

3.3.6.1 以我廠吸收塔C層泵為例，泵對(duì)應(yīng)噴淋層按九組支管分區(qū)，互相獨(dú)立；噴嘴形式：塔外層為90°內(nèi)層為110°覆蓋率為432%，每只噴嘴流量：23.53m3/h，通過變頻泵曲線結(jié)合噴嘴布置方案可得知，泵(流量為67.2～100%）在滿足噴嘴入口壓力前提下，可在665rpm～743rpm轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，對(duì)應(yīng)電機(jī)功率可調(diào)節(jié)區(qū)間為68～100%。

3.3.6.2 匹配說明

不能關(guān)閉塔邊的噴淋管M1、M9，且相鄰的兩根噴淋管不能同時(shí)關(guān)閉，匹配情況見下表。

序號(hào) 操作策略 覆蓋率 噴嘴總數(shù)外層噴嘴數(shù)內(nèi)層噴嘴數(shù)運(yùn)行頻率 負(fù)荷率1 支管全開 432% 204 46 158 50Hz 100%2 M5關(guān)閉 373% 176 42 134 56Hz 86.3%3 M2、M8關(guān)閉 347% 164 38 126 44Hz 80.4%4 M3、M7關(guān)閉 326% 154 38 116 43Hz 75.5%5 M4、M6關(guān)閉 318% 150 38 112 42Hz 73.5%6 M2、M5、M8關(guān)閉 288% 136 34 102 40Hz 66.7%

4 效果與收益

c泵為例，參數(shù)：流量4800m2/h、揚(yáng)程22.2m；電視：500kW;

項(xiàng)目 電流（A） 功率（kW） 頻率（Hz） 功率差（kW） 電流差（A）工頻運(yùn)行 55.1 420 50 176 12變頻運(yùn)行 40.4 244 41.6年節(jié)電 5500×176kW=968000 kWh年收益 2×96.8萬 kWh×0.382 元／kWh=73.96萬元

結(jié)語

噴淋層分區(qū)+節(jié)能變頻漿液循環(huán)泵在節(jié)能、降噪等角度得到了很好的驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)電效果顯著；消除了啟動(dòng)時(shí)大電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊力，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命，并在我司成功應(yīng)用。