濕法脫硫氧化風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

趙思，周磊

（四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638500）

0 引言

近年來隨著環(huán)保工作形勢(shì)越來越嚴(yán)峻，國家對(duì)污染物的排放要求也越來越高，節(jié)能減排的壓力進(jìn)一步加大。石灰石—石膏濕法脫硫在燃煤電廠機(jī)組脫硫中占有率約在90%以上，其工藝成熟，脫硫效率高，運(yùn)行較為穩(wěn)定，因此濕法脫硫在超低排放技術(shù)中扮演著舉足輕重的角色，隨著石灰石—石膏法脫硫技術(shù)的全面發(fā)展，脫硫技術(shù)日趨完善，但在各行各業(yè)濕法脫硫過程中，仍存在著石灰石耗量過大、氧化效果不佳、氧化風(fēng)機(jī)電耗過大、設(shè)備長期運(yùn)行結(jié)垢、石膏品質(zhì)低等問題[1]。

本文通過對(duì)四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司62機(jī)組600MW亞臨界燃煤機(jī)組的石灰石-石膏濕法脫硫中氧化風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行深度研究，通過對(duì)項(xiàng)目背景、理論研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能優(yōu)化系統(tǒng)等一系列介紹提出措施來提高機(jī)組內(nèi)脫硫效率，從而解決濕法脫硫過程中出現(xiàn)的氧化效果不佳、PH值起伏不定、風(fēng)機(jī)電耗過大等問題。

1 項(xiàng)目背景

四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司62機(jī)組為 600MW 亞臨界燃煤機(jī)組，脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔配置，設(shè)置GGH和增壓風(fēng)機(jī)，原脫硫裝置各配置5層噴淋層，設(shè)計(jì)入口SO2濃度為7613mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%O2），脫硫效率不低于95%，分別于2007年2月、2007年6月投產(chǎn)運(yùn)行；62機(jī)組脫硫裝置配置由北京國華環(huán)境工程有限責(zé)任公司總承包。

2013年10月，由中國華電科工集團(tuán)有限公司總承包，對(duì)脫硫系統(tǒng)完成增容改造并投運(yùn)。仍采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，設(shè)置七層噴淋層，一爐一塔配置，已拆除 GGH，設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)收到基硫份4.24%，61、62號(hào)機(jī)組脫硫裝置設(shè)計(jì)入口SO2濃度12000mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%O2），脫硫裝置出口SO2濃度不大于400mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6%O2），脫硫效率不低于96.7%。

2018年1月，完成超凈改造，改造后采用一爐兩塔布置（串塔），入口SO2排放濃度為12000mg/m3，出口二氧化硫低于35mg/m3，脫硫效率不小于99.71%。62號(hào)機(jī)組脫硫主要設(shè)備共配置9臺(tái)漿液循環(huán)泵、5臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)、4臺(tái)擾動(dòng)泵，與61號(hào)機(jī)組脫硫公用三臺(tái)濕式球磨機(jī)，所有6KV設(shè)備均為定頻。

2 理論研究

62機(jī)組脫硫系統(tǒng)主要有雙塔串聯(lián)進(jìn)行脫硫，且一二級(jí)吸收塔共用5臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)。氧化風(fēng)機(jī)主要作用是為噴淋洗滌S02形成的亞硫酸鈣（Ca（HSO3）2）提供O2，從而亞硫酸鈣被氧化成副產(chǎn)品石膏（CaSO4.?2H2O）晶體，其中亞硫酸鈣的氧化形式?jīng)Q定了石膏晶體的質(zhì)量。常規(guī)氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有三種形式，一是氧化噴槍與攪拌器組合氧化，二是氧化空氣管網(wǎng)與攪拌器組合氧化，三是氧化空氣管網(wǎng)與擾動(dòng)管網(wǎng)組合氧化。氧化噴槍與攪拌器組合氧化結(jié)構(gòu)型式投資較低，適用于直徑小于10m以下的吸收塔；氧化管網(wǎng)與攪拌器組合氧化是常見的形式，氧化效果較好，適用于任何直徑的吸收塔，氧化管網(wǎng)與擾動(dòng)管網(wǎng)組合氧化的型式主要針對(duì)大直徑吸收塔，氧化效果較好，但其投資較高。62機(jī)組采用第三種氧化組合型式，滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)要求，且氧化管網(wǎng)及擾動(dòng)管網(wǎng)雙層均布保證，氧化效果較好，且目前雙塔配置的5氧化風(fēng)機(jī)，氧化空氣量是理論空氣量的2.5～3倍左右，滿足實(shí)際空氣量設(shè)計(jì)要求，能夠保證一定的氧化效果，因此62機(jī)組氧化系統(tǒng)在理論研究的基礎(chǔ)上能夠滿足氧化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求[2]。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

氧化空氣管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是氧化風(fēng)系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)之一，氧化空氣管網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)有一下兩種形式，一種是塔內(nèi)噴淋主分支形式的管網(wǎng)，另一種是塔外多分支形式的管網(wǎng)。塔內(nèi)噴淋主分支管形式的管網(wǎng)主要是一個(gè)主管進(jìn)入吸收塔，然后進(jìn)行分支，并在分支及主管上開小孔，其特點(diǎn)是均布性較好，但其理論設(shè)計(jì)復(fù)雜，制造難度大，適用于大直徑吸收塔；塔外多分支型式的管網(wǎng)主要是在塔外進(jìn)行分支后，支管進(jìn)入吸收塔內(nèi)進(jìn)行開孔的情況，其特點(diǎn)是理論設(shè)計(jì)較為簡單，易制作，且均布效果較好，90%的氧化空氣管網(wǎng)采用此種型式，62機(jī)組采用第二種常規(guī)的氧化空氣管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)型式，在一定程度上保證了氧化系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)。

氧化空氣管網(wǎng)上的小孔孔速設(shè)計(jì)具有一定的設(shè)計(jì)規(guī)律，吸收塔的設(shè)計(jì)液位一般在10m～15m左右，氧化空氣管網(wǎng)上小孔孔速務(wù)必保持在35m/s以上，避免小孔堵塞，保證脫硫漿液具有良好的氧化作用，且孔與孔之間間距不能過大，過大間距，氧化空氣不能完全覆蓋，常規(guī)設(shè)計(jì)孔間距一般在200mm～300mm之間，按照常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)62機(jī)組一二級(jí)吸收塔設(shè)計(jì)圖進(jìn)行驗(yàn)證，保證氧化空氣管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性[3-4]。

4 智能優(yōu)化系統(tǒng)

4.1 智能系統(tǒng)介紹

脫硫智能優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)基于邊緣部署數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，通過在現(xiàn)場側(cè)采集脫硫控制系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立脫硫優(yōu)化氧化風(fēng)系統(tǒng)模型，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)深度分析后，給出最優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)推薦值。脫硫優(yōu)化模型在現(xiàn)場測(cè)試成熟的應(yīng)用模型。工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控并優(yōu)化運(yùn)行工況，動(dòng)態(tài)掌控重要設(shè)備的狀態(tài)，提高日常工作效率，提供績效管理工具，激勵(lì)員工進(jìn)取，從安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高信息獲取的便利性，便于遠(yuǎn)程監(jiān)督管理。

4.2 智能系統(tǒng)邏輯分析

圖1為62機(jī)組氧化風(fēng)系統(tǒng)PID圖，由PID圖可知，一二級(jí)吸收塔塔共用5個(gè)氧化風(fēng)機(jī)，氧化風(fēng)機(jī)按3用2備進(jìn)行設(shè)計(jì)，且在通往二級(jí)吸收塔處的氧化風(fēng)管道上設(shè)置了手動(dòng)閥門和電動(dòng)閥門，其中手動(dòng)閥門作為備用措施（檢修電動(dòng)閥門時(shí)開啟），電動(dòng)閥門作為調(diào)節(jié)一級(jí)塔氧化空氣量的重要手段，其中通往一二級(jí)吸收塔處管道上均有壓力傳感器和溫度傳感器。不同負(fù)荷、不同煙氣參數(shù)、不同SO2濃度下，吸收塔所需要的氧化空氣的量也不同。為提高風(fēng)機(jī)利用效率，降低氧化風(fēng)機(jī)的電耗，以SO2出口濃度、氧化風(fēng)機(jī)電耗為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，以電動(dòng)閥門開度、一二級(jí)氧化管道后的壓力傳感器、溫度傳感器、漿液PH值等為判斷依據(jù)，對(duì)氧化風(fēng)機(jī)實(shí)施監(jiān)控，通過調(diào)控電動(dòng)閥門的開度來提高氧化風(fēng)機(jī)的效率，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)氧化風(fēng)機(jī)能耗的合理分配[5-7]。

圖1 氧化風(fēng)系統(tǒng)PID 圖

5 結(jié)語

針對(duì)四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司62機(jī)組600 MW 亞臨界燃煤機(jī)組的石灰石-石膏濕法脫硫中氧化風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行深度研究，通過對(duì)62號(hào)機(jī)組的脫硫系統(tǒng)項(xiàng)目背景、氧化系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)研究、氧化空氣管網(wǎng)氧化空氣管道流速的設(shè)計(jì)計(jì)算、氧化空氣管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等研究，對(duì)62機(jī)組脫硫氧化空氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，并以機(jī)組出口SO2濃度及風(fēng)機(jī)電耗為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)出以電動(dòng)閥門開度、一二級(jí)吸收塔氧化管道后的壓力傳感器、溫度傳感器、漿液PH值等為判斷依據(jù)的智能運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，通過智能優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行來全面提高濕法氧化系統(tǒng)的效率，來解決濕法脫硫過程中出現(xiàn)的氧化效果不佳、PH值起伏不定、風(fēng)機(jī)電耗過大、設(shè)備結(jié)垢等問題，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的超低排放、節(jié)能降耗的目的。