根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對某電廠600MW機(jī)組脫硫漿液循環(huán)泵運(yùn)行組合方式進(jìn)行了研究。在脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度變化時(shí)，分析了9種組合方式下煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫效率及循環(huán)泵的運(yùn)行電流。結(jié)果表明，隨著脫硫入口SO2濃度升高，循環(huán)泵的運(yùn)行數(shù)量及電流增加，漿液循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量相同時(shí)，組合方式不一樣，脫硫效率也不一樣。

引言

在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置中，漿液循環(huán)泵是核心設(shè)備，每臺循環(huán)泵與各自對應(yīng)的噴淋層連接，為吸收塔提供石灰石漿液，其運(yùn)行方式不僅直接影響系統(tǒng)的脫硫效率，也與系統(tǒng)的能耗密切相關(guān)。

1某電廠脫硫系統(tǒng)概況

根據(jù)《山西省人民政府辦公廳關(guān)于推進(jìn)全省燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放的實(shí)施意見》(晉政辦發(fā)[2014]62號、《山西省現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放改造提速3年推進(jìn)計(jì)劃》等要求，全省現(xiàn)役單機(jī)300 MW及以上燃煤發(fā)電機(jī)組2017年底前完成超低排放改造任務(wù)。在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，SO2排放濃度低于35mg/m3。由于該電廠原有脫硫裝置無法滿足新的排放要求，因此進(jìn)行了超低排放改造。經(jīng)過改造后，每臺機(jī)組脫硫系統(tǒng)配置4臺流量為13500m3/h的漿液循環(huán)泵加1臺設(shè)計(jì)流量為6000m3/h的輔助漿液循環(huán)泵，吸收塔內(nèi)設(shè)置4層噴淋層加2層輔助噴淋層。各漿液循環(huán)泵的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1漿液循環(huán)泵設(shè)計(jì)參數(shù)

在煙氣脫硫系統(tǒng)FGD(flue gas desulfurization)入口SO2濃度處于不同范圍內(nèi)時(shí)，分別調(diào)節(jié)循環(huán)泵的數(shù)量和組合方式，根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)記錄各漿液循環(huán)泵運(yùn)行電流以及脫硫系統(tǒng)進(jìn)出口SO2濃度。

2脫硫效果分析

2.1脫硫效率計(jì)算方式

脫硫系統(tǒng)入口、出口SO2濃度均來自于在線監(jiān)測系統(tǒng)，SO2質(zhì)量濃度均折算成基準(zhǔn)含氧量為6%下的濃度。脫硫效率η按式(1)計(jì)算。

η=[(C1-C2)/C1]x 100%(1)

?

式中：

C1-脫硫入口SO2濃度;

C2-脫硫出口SO2濃度。

2.2脫硫效率分析

脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵雙泵運(yùn)行時(shí)，采取的組合方式有A+D,B+D,C+D3種運(yùn)行方式，原煙氣SO2濃度在500～1000 mg/m3之間變化，脫硫效率變化如圖1所示。圖1中虛線為排放限值35mg/m3(含氧量6%)時(shí)的換算脫硫效率曲線。

圖1 2臺循環(huán)泵不同組合方式下的脫硫效率

從圖1可以看到，隨著原煙氣SO2濃度升高，3種運(yùn)行方式下系統(tǒng)的脫硫效率均呈現(xiàn)出下降的趨勢，這是由于SO2濃度上升的同時(shí)漿液流量維持不變，導(dǎo)致鈣硫比下降，從而引起脫硫效率下降。

整體脫硫效率A+D>B+D>C+D，在SO2濃度小于700mg/m3時(shí)，3種運(yùn)行方式的脫硫效率均能滿足排放要求。

在SO2濃度大于750mg/m3時(shí)，C+D已經(jīng)不能滿足排放限值要求，B+D也已經(jīng)逼近限值，需要增加循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量。而A+D泵的脫硫效率最高從99.4%開始，直到SO2濃度為1000mg/m3時(shí)，脫硫效率仍然能達(dá)到97.3%，能夠達(dá)到排放要求，所以可以作為漿液循環(huán)泵雙泵運(yùn)行時(shí)的首選方式。

漿液循環(huán)泵有3臺泵運(yùn)行時(shí)，采取的組合方式有A+B+D,C+B+D,A+C+D 3種運(yùn)行方式，脫硫效率如圖2所示。

圖2 3臺循環(huán)泵不同組合方式下的脫硫效率

從圖2中可以看到，當(dāng)采用A+B+D運(yùn)行方式時(shí)，脫硫效果較差，最高98.6%，隨著原煙氣SO2濃度增加至1400mg/m3，脫硫效率低至97.7%，已經(jīng)達(dá)不到限值要求。而采用B+C+D和A+C+D兩種運(yùn)行方式時(shí)，原煙氣SO2濃度在1000-1600mg/m3之間變化時(shí)，脫硫效果均能夠滿足要求，兩種方式的脫硫效率互有高低，相差值在0.3%左右，脫硫效率基本一致。在原煙氣SO2濃度為1000——1600mg/m3時(shí)，B+C+D和A+C+D組合均可作為漿液循環(huán)泵的運(yùn)行方式。

圖3：4臺以上循環(huán)泵不同組合方式下的脫硫效率

漿液循環(huán)泵4臺以上泵運(yùn)行時(shí)，采取的組合方式有A+B+C+D,A+B+D+E以及A+B+C+D+E5臺同時(shí)運(yùn)行。從圖3中可以看到，當(dāng)采取A+B+D+E運(yùn)行方式時(shí)，隨著原煙氣SO2濃度升高，脫硫效率由起始最高98.2%開始迅速下降，在SO2濃度達(dá)到1700mg/m3便已超出排放標(biāo)準(zhǔn)。

這是由于E泵功率較小，所提供的漿液有限，在原煙氣SO2濃度較高時(shí)鈣硫比低，沒有足夠的漿液參與反應(yīng)，導(dǎo)致脫硫效率低。當(dāng)循環(huán)泵采用A+B+C+D方式運(yùn)行時(shí)，脫硫效率較A+B+D+E方式高約1%，最高值為99.3%，在原煙氣SO2濃度達(dá)到2300mg/m3時(shí)，脫硫效率下降到98.8%，但仍舊能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)5臺循環(huán)泵全部開啟時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)脫硫效率明顯提升，當(dāng)原煙氣SO2濃度在1600——3000mg/m3之間變化時(shí)，脫硫效率能夠維持在99.2%-99.3%。這是由于循環(huán)泵數(shù)量增加后，進(jìn)入吸收塔的漿液噴淋量顯著增加，提高了塔內(nèi)反應(yīng)的鈣硫比，漿液與煙氣吸收反應(yīng)更加充分，最終增加了系統(tǒng)脫硫效果。

3能耗分析

漿液循環(huán)泵屬于高耗能設(shè)備，在整個(gè)FGD系統(tǒng)中的用電量可占到50%以上。2號機(jī)組脫硫裝置共配置5臺漿液循環(huán)泵，在脫硫入口SO2濃度變化不大，煙氣量穩(wěn)定的情況下，投入運(yùn)行的循環(huán)泵數(shù)量越多，脫硫效率越高，但此時(shí)的耗電量也隨之增大。因此，在脫硫系統(tǒng)保證可靠運(yùn)行的前提下，調(diào)節(jié)循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量，優(yōu)化循環(huán)泵的運(yùn)行組合方式，能夠降低耗電量。

圖4不同運(yùn)行方式下的循環(huán)泵總電流

漿液循環(huán)泵的輸出功率尸可由式(2)得出。

式中:

U-循環(huán)泵電壓，常量;

I-循環(huán)泵運(yùn)行電流，A;

cosφ-功率因數(shù)，常量。

由式(2)可知，電流I為實(shí)際運(yùn)行值。因此，可以用循環(huán)泵運(yùn)行電流I作為分析能耗的指標(biāo)。圖4為漿液循環(huán)泵不同組合方式運(yùn)行下的總電流值。雙泵A+D運(yùn)行總電流在250A左右，而5臺泵A+B+C+D+E全部開啟時(shí)運(yùn)行總電流可達(dá)到500A左右，是A+D的兩倍。在脫硫效果能滿足排放要求的前提下，投入運(yùn)行的循環(huán)泵數(shù)量越少，能耗電量越低。

在脫硫入口SO2濃度小于1000mg/m3時(shí)，最佳運(yùn)行方式為A+D;

在脫硫入口SO2濃度介于1000-1600mg/m3時(shí)，B+C+D運(yùn)行電流約340A，A+C+D運(yùn)行電流約350A，所以最佳運(yùn)行方式為B+C+D;

在脫硫入口SO2濃度介于1600——2300mg/m3時(shí)，最佳運(yùn)行方式為A+B+C+D;

當(dāng)脫硫入口SO2濃度大于2300mg/m3時(shí)，需要開啟全部5臺漿液循環(huán)泵。

4結(jié)論

在FGD系統(tǒng)中，對漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式的優(yōu)化主要考慮兩個(gè)方面。

一是凈煙氣SO2濃度低于35mg/m3(含氧量6%)，滿足超低排放要求;二是漿液循環(huán)泵的運(yùn)行總功率越小能耗越低，因此能夠降低整個(gè)FGD系統(tǒng)的能耗。

合理地優(yōu)化脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行方式需要經(jīng)過長期的實(shí)踐和研究。在實(shí)際運(yùn)行中，F(xiàn)GD脫硫效率及運(yùn)行功率受漿液密度、液位、pH值等多種因素的影響，需要長期全面的驗(yàn)證才能完善最佳運(yùn)行模式。