2.3氧化風系統

 

石灰石一石膏濕法脫硫裝置吸收塔氧化風管布置方式主要有矛槍式和管網式，如圖1所示。矛槍式氧化風管一般布置在吸收塔漿液攪拌器內側上方，通過攪拌器旋流的推力促進氧化空氣分布，距吸收塔底部距離一般約為2m。管網式氧化風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，因此氧化風機揚程更低，電耗消耗量相對較?。煌瑫r氧化空氣分布更均勻，氧化效果更好。

 

                  

 

                                             圖1氧化風管布置方式

 

氧化風機可選擇羅茨式和離心式。羅茨式風機為容積式風機，結構簡單，但效率較低，一般為60%～70%。離心式風機可分為單級離心風機和多級離心風機，效率可達到85%以上。另外，羅茨風機為容積式風機，無法調節流量，而離心式風機具有較好的流量調節功能，可實現流量調節范圍40%～100%，同時依然保持較高的效率?？梢?，在不同機組負荷或不同入口SO2質量濃度下，脫硫系統離心風機均具有較強的節能效果及較好的調節性和適應性。

 

以上述某電廠600MW機組脫硫裝置超低排放改造為例，吸收塔氧化風管采用管網式布置方式，埋深7m，每座吸收塔設置2臺100%容量氧化風機，一用一備，氧化風機流量13000m3/h，揚程100kPa，設計工況下單臺離心式風機軸功率比羅茨式風機低約170kW，節能效果顯著。

 

2.4石膏脫水系統

 

石灰石一石膏濕法煙氣脫硫副產物石膏漿液，一般需要經過石膏旋流器和真空脫水機兩級脫水處理。真空脫水機是二級脫水系統的核心設備，也是主要的耗能設備，主要分為圓盤脫水機和真空皮帶脫水機。某電廠30t/h處理能力的圓盤脫水機總電耗約53.5kW，同等處理能力的真空皮帶脫水機總電耗約207kW，可見圓盤脫水機能耗約為真空皮帶脫水機的1/4，節能效果顯著。另外，圓盤脫水機還具有占地面積小、節水的特點，但其造價相對較高，且實際運行中也存在陶瓷盤片易堵塞、更換頻率高、維護成本較高的問題。

 

目前，有廠家推出了濾布真空盤式脫水機，其結構和陶瓷式圓盤脫水機類似，將盤片更換為框架外敷濾布式，降低了運行維護成本。但運行效果還有待長期運行后進一步驗證。

 

 

3.1吸收塔系統運行優化

 

液氣比是影響脫硫效率的最主要參數。在機組負荷一定時，漿液循環泵投運臺數決定了總的漿液循環量，即決定了液氣比。西安熱工研究院有限公司針對多個電廠脫硫裝置在不同負荷和不同燃煤含硫量工況下，進行了大量漿液循環泵運行優化試驗。試驗結果表明在滿足環保達標排放的前提下，通過優化漿液循環泵投運臺數及不同漿液循環泵組合方式，可有效降低廠用電率和運行成本。

 

目前，火電機組整體年利用小時數較低，脫硫裝置經常在低負荷工況運行，環保設施如何在低負荷工況下靈活并節能運行是超低排放改造后應該重點關注的問題。因此，在脫硫系統超低排放改造方案設計時，不僅要優化設計工況運行電耗，而且應兼顧低負荷工況時脫硫系統的靈活調節，降低低負荷運行工況下SO2單位減排能耗。對前文600MW機組吸收塔改造提出2種漿液循環泵配置方案。方案A吸收塔4層噴淋層對應的漿液循環泵流量相同，優點是設備備品備件規格一致，便于檢修維護。方案B采用漿液循環泵流量差異化配置，雖然在設計工況下全部漿液循環泵投運時運行能耗略高于方案A，但在機組低負荷工況時可有效降低運行電耗。2種漿液循環泵配置方案對比見表3。由表3可見，采用漿液循環泵A、B、C和循環泵A、B、D組合泵運行時能耗分別比方案A低167kW和148kW，運行調節方式更為靈活。

 

                                      表32種漿液循環泵配置方案對比

 

                                      

 

脫硫系統吸收塔漿液pH值對吸收SO2的影響極為顯著，圖2為某電廠脫硫系統吸收塔漿液pH值對脫硫效率的影響。

 

                           

 

                                  圖2吸收塔漿液pH值對脫硫效率的影響

 

由圖2可見，在一定范圍內吸收塔漿液pH值和脫硫效率呈近線性關系。pH值越高總傳質系數越大，因此有利于SO2的吸收；但pH值太高不利于CaSO3氧化，會影響石膏品質。在實際運行時，漿液循環泵投運方式應和漿液pH值協調運行。

 

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化液相傳質效果，從而有效提高吸收漿液利用率和脫硫效率。在機組負荷和脫硫系統入口SO2質量濃度一致的情況下，使用脫硫增效劑后，可停運1臺漿液循環泵，同時獲得更高的脫硫效率。對于600MW機組，按1臺漿液循環泵軸功率為700900kW計算，停運1臺漿液循環泵后吸收塔阻力降低約200～300Pa，風機能耗下降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。試驗表明，在脫硫裝置入口SO2質量濃度超出設計值約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氧化空氣利用率，進而提高脫硫裝置對燃煤含硫量及其入口SO2質量濃度的適應范圍。

 

 

針對燃煤電廠脫硫系統超低排放改造項目的節能優化，首先應合理確定設計邊界條件，根據實際燃煤及煤源選擇合適的設計煤質硫分。其次，應優化設計方案，選擇節能設備，設計方案應兼顧不同負荷工況下脫硫系統的靈活調節與節能運行。最后，應調整運行方式，優化運行參數，并使用脫硫增效劑，在滿足環保達標排放的前提下降低單位減排能耗。