2.3氧化風(fēng)系統(tǒng)

 

石灰石一石膏濕法脫硫裝置吸收塔氧化風(fēng)管布置方式主要有矛槍式和管網(wǎng)式，如圖1所示。矛槍式氧化風(fēng)管一般布置在吸收塔漿液攪拌器內(nèi)側(cè)上方，通過攪拌器旋流的推力促進(jìn)氧化空氣分布，距吸收塔底部距離一般約為2m。管網(wǎng)式氧化風(fēng)管一般布置在距吸收塔漿池液面6～7m位置，該方式下氧化空氣噴口距離液面的高度小于矛槍式布置方式，因此氧化風(fēng)機(jī)揚(yáng)程更低，電耗消耗量相對(duì)較小；同時(shí)氧化空氣分布更均勻，氧化效果更好。

 

                  

 

                                             圖1氧化風(fēng)管布置方式

 

氧化風(fēng)機(jī)可選擇羅茨式和離心式。羅茨式風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率較低，一般為60%～70%。離心式風(fēng)機(jī)可分為單級(jí)離心風(fēng)機(jī)和多級(jí)離心風(fēng)機(jī)，效率可達(dá)到85%以上。另外，羅茨風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，無(wú)法調(diào)節(jié)流量，而離心式風(fēng)機(jī)具有較好的流量調(diào)節(jié)功能，可實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)范圍40%～100%，同時(shí)依然保持較高的效率。可見，在不同機(jī)組負(fù)荷或不同入口SO2質(zhì)量濃度下，脫硫系統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)均具有較強(qiáng)的節(jié)能效果及較好的調(diào)節(jié)性和適應(yīng)性。

 

以上述某電廠600MW機(jī)組脫硫裝置超低排放改造為例，吸收塔氧化風(fēng)管采用管網(wǎng)式布置方式，埋深7m，每座吸收塔設(shè)置2臺(tái)100%容量氧化風(fēng)機(jī)，一用一備，氧化風(fēng)機(jī)流量13000m3/h，揚(yáng)程100kPa，設(shè)計(jì)工況下單臺(tái)離心式風(fēng)機(jī)軸功率比羅茨式風(fēng)機(jī)低約170kW，節(jié)能效果顯著。

 

2.4石膏脫水系統(tǒng)

 

石灰石一石膏濕法煙氣脫硫副產(chǎn)物石膏漿液，一般需要經(jīng)過石膏旋流器和真空脫水機(jī)兩級(jí)脫水處理。真空脫水機(jī)是二級(jí)脫水系統(tǒng)的核心設(shè)備，也是主要的耗能設(shè)備，主要分為圓盤脫水機(jī)和真空皮帶脫水機(jī)。某電廠30t/h處理能力的圓盤脫水機(jī)總電耗約53.5kW，同等處理能力的真空皮帶脫水機(jī)總電耗約207kW，可見圓盤脫水機(jī)能耗約為真空皮帶脫水機(jī)的1/4，節(jié)能效果顯著。另外，圓盤脫水機(jī)還具有占地面積小、節(jié)水的特點(diǎn)，但其造價(jià)相對(duì)較高，且實(shí)際運(yùn)行中也存在陶瓷盤片易堵塞、更換頻率高、維護(hù)成本較高的問題。

 

目前，有廠家推出了濾布真空盤式脫水機(jī)，其結(jié)構(gòu)和陶瓷式圓盤脫水機(jī)類似，將盤片更換為框架外敷濾布式，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。但運(yùn)行效果還有待長(zhǎng)期運(yùn)行后進(jìn)一步驗(yàn)證。

 

 

3.1吸收塔系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

 

液氣比是影響脫硫效率的最主要參數(shù)。在機(jī)組負(fù)荷一定時(shí)，漿液循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)決定了總的漿液循環(huán)量，即決定了液氣比。西安熱工研究院有限公司針對(duì)多個(gè)電廠脫硫裝置在不同負(fù)荷和不同燃煤含硫量工況下，進(jìn)行了大量漿液循環(huán)泵運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明在滿足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的前提下，通過優(yōu)化漿液循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)及不同漿液循環(huán)泵組合方式，可有效降低廠用電率和運(yùn)行成本。

 

目前，火電機(jī)組整體年利用小時(shí)數(shù)較低，脫硫裝置經(jīng)常在低負(fù)荷工況運(yùn)行，環(huán)保設(shè)施如何在低負(fù)荷工況下靈活并節(jié)能運(yùn)行是超低排放改造后應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問題。因此，在脫硫系統(tǒng)超低排放改造方案設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要優(yōu)化設(shè)計(jì)工況運(yùn)行電耗，而且應(yīng)兼顧低負(fù)荷工況時(shí)脫硫系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)，降低低負(fù)荷運(yùn)行工況下SO2單位減排能耗。對(duì)前文600MW機(jī)組吸收塔改造提出2種漿液循環(huán)泵配置方案。方案A吸收塔4層噴淋層對(duì)應(yīng)的漿液循環(huán)泵流量相同，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備備品備件規(guī)格一致，便于檢修維護(hù)。方案B采用漿液循環(huán)泵流量差異化配置，雖然在設(shè)計(jì)工況下全部漿液循環(huán)泵投運(yùn)時(shí)運(yùn)行能耗略高于方案A，但在機(jī)組低負(fù)荷工況時(shí)可有效降低運(yùn)行電耗。2種漿液循環(huán)泵配置方案對(duì)比見表3。由表3可見，采用漿液循環(huán)泵A、B、C和循環(huán)泵A、B、D組合泵運(yùn)行時(shí)能耗分別比方案A低167kW和148kW，運(yùn)行調(diào)節(jié)方式更為靈活。

 

                                      表32種漿液循環(huán)泵配置方案對(duì)比

 

                                      

 

脫硫系統(tǒng)吸收塔漿液pH值對(duì)吸收SO2的影響極為顯著，圖2為某電廠脫硫系統(tǒng)吸收塔漿液pH值對(duì)脫硫效率的影響。

 

                           

 

                                  圖2吸收塔漿液pH值對(duì)脫硫效率的影響

 

由圖2可見，在一定范圍內(nèi)吸收塔漿液pH值和脫硫效率呈近線性關(guān)系。pH值越高總傳質(zhì)系數(shù)越大，因此有利于SO2的吸收；但pH值太高不利于CaSO3氧化，會(huì)影響石膏品質(zhì)。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，漿液循環(huán)泵投運(yùn)方式應(yīng)和漿液pH值協(xié)調(diào)運(yùn)行。

 

3.2使用脫硫增效劑

 

使用脫硫增效劑的作用是加速石灰石溶解、提高石灰石活性及強(qiáng)化液相傳質(zhì)效果，從而有效提高吸收漿液利用率和脫硫效率。在機(jī)組負(fù)荷和脫硫系統(tǒng)入口SO2質(zhì)量濃度一致的情況下，使用脫硫增效劑后，可停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵，同時(shí)獲得更高的脫硫效率。對(duì)于600MW機(jī)組，按1臺(tái)漿液循環(huán)泵軸功率為700900kW計(jì)算，停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵后吸收塔阻力降低約200～300Pa，風(fēng)機(jī)能耗下降200～300kW，可降低廠用電率0.15%～0.20%。

 

使用脫硫增效劑極大地提高了石灰石的消溶速度和活性，提升了石灰石的利用率，可有效降低石灰石消耗量。試驗(yàn)表明，在脫硫裝置入口SO2質(zhì)量濃度超出設(shè)計(jì)值約30%情況下，石膏中的CaSO3˙1/2H2O含量也一直處于正常水平。可見，使用脫硫增效劑可提高脫硫裝置吸收系統(tǒng)氧化空氣利用率，進(jìn)而提高脫硫裝置對(duì)燃煤含硫量及其入口SO2質(zhì)量濃度的適應(yīng)范圍。

 

 

針對(duì)燃煤電廠脫硫系統(tǒng)超低排放改造項(xiàng)目的節(jié)能優(yōu)化，首先應(yīng)合理確定設(shè)計(jì)邊界條件，根據(jù)實(shí)際燃煤及煤源選擇合適的設(shè)計(jì)煤質(zhì)硫分。其次，應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，選擇節(jié)能設(shè)備，設(shè)計(jì)方案應(yīng)兼顧不同負(fù)荷工況下脫硫系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)與節(jié)能運(yùn)行。最后，應(yīng)調(diào)整運(yùn)行方式，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，并使用脫硫增效劑，在滿足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的前提下降低單位減排能耗。