火力發電廠除灰脫硫專業設備節能技術

國能黃金埠發電有限公司 王 彬

1 火力發電廠除灰脫硫系統及專業設備

1.1 脫硫系統

1.1.1 煙氣系統

根據《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），要求重點推進現役燃煤發電機組大氣污染物達標排放環保改造，燃煤發電機組必須安裝高效脫硫、脫硝和除塵設施，未達標排放的要加快實施環保設施改造升級，確保滿足最低技術出力以上全負荷、全時段穩定達標排放要求。目前燃煤電廠脫硫已實現了超低排放改造，脫硫煙氣子系統變得較為簡單，傳統化GGH煙氣換熱器與增壓風機基本已被取消，鍋爐來的原煙氣由主煙道引出，經引風機升壓后進入吸收塔進行脫硫，處理后的煙氣經塔頂除霧器除去液滴后進入濕式除塵器等設備去除微小顆粒，最后通過煙囪排入大氣。

1.1.2 漿液制備供應系統

火力發電廠脫硫系統中的漿液制備供應子系統主可將符合粒度標準（粒度低于20mm）的石灰石轉移至石灰石倉內，在倉內石灰石受到濕式球磨機作用而被充分研磨，在此基礎上將其制成脫硫系統所需的石灰石漿液[1]。在漿液制備供應子系統內，主要涉及的專業設備主要為：濕式球磨機。可將運至石灰石倉的石灰石進行充分研磨，使其能被制成脫硫工藝所需的石灰石漿液；石灰石漿液泵。在濕式球磨機研磨下獲得了石灰石漿液，此時可在石灰石漿液泵作用下將漿液運輸至吸收塔進行化學反應。

1.1.3 石膏脫水及儲運系統

火力發電廠脫硫系統中的石膏脫水及儲運子系統能對石膏漿液進行脫水處理，以此獲得副產品石膏，用于提升脫硫系統經濟效益。當石膏被脫水至表面含水量低于10%時，可將該部分石膏運輸至石膏存儲間，而表面含水量高于10%的部分仍為石膏漿液，將進入到濾液水箱內，可用于制備石灰石漿液或送入吸收塔進行循環應用，此外部分石膏漿液將會進入出水箱，將其作為除灰系統灰庫設備內的卸灰用水[2]。在石膏脫水及儲運子系統中主要應用到的專業設備有：石膏旋流站。可通過離心作用分離石膏漿液，將高密度石膏漿液傳輸至真空皮帶脫水機進行脫水處理，而低密度石膏漿液會在石膏旋流站作用下進入濾液水箱，后續得到二次利用；真空皮帶脫水機。可對石膏漿液做脫水處理，使石膏漿液轉化為表面含水量低于10%的石膏產品。

1.1.4 工藝水系統

火力發電廠脫硫系統中的工藝水子系統主要用于提供各類用水，如吸收塔補充水、除霧器沖洗水等。在該子系統中主要涉及到的專業設備主要有：工藝水泵。在其作用下可為各設備提供系統補水、沖洗水及冷卻水；除霧器沖洗水泵。能為除霧器補充沖洗水，為煙道補充冷卻水等。

1.1.5 吸收塔系統

為火力發電廠脫硫系統中的重要子系統，吸收塔結構自上而下分別為除霧器、噴淋層、氧化空氣系統、脈沖擾動系統。其中除霧器可去除火力發電廠煙氣內的霧滴，噴淋層可吸收二氧化硫，氧化空氣系統能將二硫酸鈣轉化為石膏，脈沖擾動系統可防止石膏產品沉淀至吸收塔底部。在吸收塔系統內主要涉及到的設備為：除霧器。去除煙氣霧滴；漿液擾動泵。代替傳統攪拌器對漿液進行充分攪拌，在吸收塔故障時還可借助漿液擾動泵將漿液運輸至事故漿液箱；石膏漿液排出泵。將符合密度要求的石膏運輸至脫水系統進行處理；漿液循環泵。可將漿液運輸至噴淋層，使漿液與煙氣二氧化硫進行化學反應。

1.2 除灰系統

1.2.1 除塵器

為火力發電廠除灰系統主要設備，具有多種類型，如電除塵器、布袋除塵器、水膜除塵器、旋風除塵器等[3]。除塵器設備可對火力發電廠燃燒灰塵進行捕集，并在振動設備作用下將灰塵打落至灰斗內，防止其污染環境；灰庫。主要用途在于存儲灰塵，在實際應用期間通常設置多個，分別用于存儲粗灰與細灰。

1.2.2 空壓機

可壓縮空氣并為除灰脫硫系統提供空氣氣體。在實際運行期間，空壓機電動機的旋轉帶動皮帶運行，使空壓機內螺桿腔內產生負壓環境，此時可按照實際需求將空氣吸入過濾器，并通過旁路進入空氣段部分。在壓縮機作用下空氣壓力可降低至5bar，當關閉止回閥時壓縮機則無法輸出，通過電磁閥則可打開空氣調節器，使充足空氣可進入過濾器與壓縮機，繼而實現空氣壓縮與補充[4-5]。

2 火電廠實現除灰脫硫專業設備節能的有效措施

2.1 應用新型模塊吸附式干燥機

2.1.1 工作原理

新型模塊吸附式干燥機采用吸附模芯干燥技術，解決了傳統吸附式干燥機諸多隱患，極大提升了干燥機設備節能效果，干燥露點范圍為-20℃~-70℃，效果穩定，維修成本低且后期維護便捷，故可將其應用到火力發電廠除灰脫硫專業設備節能中。

吸附階段。濕壓縮空氣從入口處進入到進氣緩沖腔內，濕壓縮空氣自下而上均勻地通過新型吸附式干燥機的各模芯吸附腔體，在內分子篩自身毛細作用下吸取濕壓縮空氣中的水分，以此達成優異的干燥效果；在微熱再生階段，透過再生氣流調節閥，再生干空氣能進入到再生組出氣匯流腔內，而高溫干氣體能在再生組模芯吸附腔內逐漸膨脹并減壓至大氣壓。完成上述步驟后，同樣按照自上而下的順序吹掃再生組分子篩，在此期間在吸附劑作用下可快速分離水分，使其能夠解析至干空氣內，后續與氣體從消音器共同排出，以此實現吸附干燥。

2.1.2 設備優勢

壓力露點低且穩定。在新型模塊吸附式干燥機內，氣流流體能夠實現均衡分配，消除吸附死角，大幅提升吸附劑利用率。此外，新型模塊吸附式干燥機在應用期間不會產生“隧道效應”，且吸附劑無需現場進行填充，吸附劑在應用期間可保持緊密均勻狀態；能耗低。火力發電廠除灰脫硫系統引入新型模塊吸附式干燥機后，可極大減少吸附劑用量及壓力損失，同時還可增強瞬時脫附能力，降低再生耗氣量，以此實現節能降耗；維護方便。新型模塊吸附式干燥機在實際運行期間不會產生過多粉塵量，因此粉塵不會堵塞設備消音器與過濾器。此外，新型模塊吸附式干燥機不屬于壓力容器設備，因此無需進行年審，以此減輕了干燥機的維護壓力。

2.1.3 節能分析

在新型模塊吸附式干燥機對匯流穩壓出氣、分流緩沖進氣進行了優化設計，使氣流能夠均勻地進入新型模塊吸附式干燥機的模芯腔體，氣流完成吸附后，在匯流腔多孔匯聚作用下，可將壓力損失降低至0.012MPa以下，以此即可實現節能降耗。新型模塊吸附式干燥機采用獨立模芯結構，可具備多組塊吸附系統，在灌裝期間嚴格控制質量，逐支稱重，并借助上下擴散網板結構實現了氣體流通設計。通過上述設備設計方法，使設備內氣體可實現全程等徑流通，并使吸附劑層更為緊密，避免了吸附劑粉化松動情況，同時對“長徑比”進行了優化設計，可確保氣體能夠得到深度干燥。

在該新型模塊吸附式干燥機中，其應用振動篩體式統一化灌裝吸附劑，完成吸附劑灌裝后運用薄膜將其密封包裹，避免吸附劑在運輸過程中直接接觸空氣。同時，采用該灌裝及密封方式，簡化了吸附劑更換過程，極大提高了干燥效果。新型模塊吸附式干燥機在運行期間高度穩定，極少發生故障問題，故其壽命周期較長，以此可形成良好經濟性優勢，且高度穩定的運行狀態保障了火力發電廠的除灰脫硫效果，提高了系統效率，故減少了能源損耗。

新型模塊吸附式干燥機結構緊湊，實現了集成設計，在此結構下極大縮短了氣流排放行程，使氣流可無障礙地排放，同時還可將氣流瞬時脫附率提升至80%以上，將總再生耗氣量控制在2%以內。除此之外，新型模塊吸附式干燥機設置了內置化加熱系統，不僅可以提升了換熱效率而且降低了加熱功率，使新型模塊吸附式干燥機更為節能的穩定運行。

2.2 應用懸浮式離心風機

從除灰脫硫改造來看，其不僅需脫除廢氣中的二氧化硫、使廢氣在排出后不會污染大氣環境，還需采用一定手段提高除灰脫硫系統運行效益，降低運行能源損耗。在當前環境下，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝在火力發電廠應用較為廣泛，其運行期間通過混合水與粉狀石灰石而獲得吸收液，在漿液泵的作用下，使吸收液能夠進入吸收塔。在吸收塔結構內，吸收液內的碳酸鈣將與煙氣中的水、二氧化硫發生反應，以此產生亞硫酸鈣并集中在吸收塔底部，此時需借助脫硫鼓風機排入大量空氣，確保亞硫酸鈣與空氣中的氧氣在充分攪拌下進行氧化反應，將亞硫酸鈣轉化為硫酸鈣。完成上述操作與化學反應后，混合液成為石膏漿液，而石膏漿液可通過漿液泵排出，經脫水處理后即可得到石膏副產品。

在火力發電廠脫硫體系中，風機為重要專業設備，其可直接影響節能改造效果及脫硫運營效果，在脫硫工藝過程中，需使風機始終處于高效運行狀態，為脫硫工藝提供充足空氣與氧氣，繼而促進亞硫酸鈣的轉化。若風機設備出風不足，則會當時氧氣提供不充足，導致亞硫酸鈣無法全面轉化為硫酸鈣，并使二氧化硫氣體得不到充足處理，不僅降低了火力發電廠脫硫經濟效益，還可污染大氣環境。

在某次脫硫超低排放改造工程，其原設備為羅茨風機，但該而風機漏風率為10%，相對較高且可產生較大振動與噪聲，同時僅可通過出風管放氣、變頻調速的方式調節風量。在該脫硫超低排放改造工程中，運用懸浮式離心風機代替羅茨風機，以此降低了約30%的節電量，并在一定程度上減少了煤耗。據統計，每年約節約了82萬度電，減少了330噸標準煤的消耗，同時降低了二氧化碳排放量約790噸。由此可見，懸浮式離心風機的應用可極大提升除灰脫硫系統的節能效果，促進火力發電廠的可持續發展。

2.3 優化除灰脫硫系統運行方式

2.3.1 優化高壓電場運行方式

為更好地實現火力發電廠除灰脫硫系統節能目標，可在更新優化專業設備基礎上調整除灰脫硫系統運行方式。對高壓電場運行參數進行優化時需調整除塵器參數，綜合分析多種因素，如濾袋噴吹頻率、電廠運作模式、除塵器性能等，在明確當前實際情況基礎上減少除灰空壓機、引風機的耗電量及高壓電場的功率。結合火力發電廠灰脫硫系統實際情況來看，當負荷提升時需同步提高二次電流，以此減少袋區負荷，此外，還可結合實際情況降低二次電流設定值，用于平衡各區域灰量，繼而有效減少負荷。對除塵器運行效率進行調控，在系統負荷低于60%時需調節除塵器參數，以此實現良好節能。

2.3.2 優化吸收塔漿液參數

吸收塔為火力發電廠除灰脫硫系統重要組成部分，在節能改造期間需對吸收塔漿液參數進行優化，對石膏漿液密度、pH值進行優化控制。石膏漿液的密度、pH值參數可直接影響火力發電廠除灰脫硫系統的經濟性與安全性，在節能改造過程中對上述參數進行了調節試驗，以石膏漿液的密度、pH值參數為切入點處理吸收塔嚴重結垢問題。在實踐試驗中，發現將石膏漿液pH值控制在5~5.5范圍內，并使其密度低于1140kg/m3，以此可有效緩解吸收塔底部的嚴重結垢問題。此外，還需對石膏漿液氯離子含量參數進行高效控制，以此方可營造穩定運行環境，使火力發電廠廢水得到有效處理。

3 結語

除灰脫硫系統是火力發電廠重要運行系統，在節能環保發展期間，需對除灰脫硫系統專業設備進行更新，以此提升環保效能。在實際專業設備節能技術應用期間，可應用新型模塊吸附式干燥機與懸浮式離心風機，完善除灰脫硫系統，并對火力發電廠除灰脫硫系統的運行方式進行優化，調整高壓電場運行方式及吸收塔漿液參數，繼而使除灰脫硫系統能夠更為節能環保的運行。