專業丨超低排放燃煤電廠WFGD系統優化運行探討
在總結常規燃煤電廠WFGD系統優化運行經驗的基礎上,結合新技術的發展與應用,探討經過超低排放改造的燃煤電廠WFGD系統的優化運行要素和方法??偨Y而言,常規的有關WFGD系統的節能降耗、脫硫效率與SO2濃度排放、控制系統與運行管理和污染物協同脫除等方而的優化方法,經過適當改進或調整后,依然適用于超低排放WFGD系統的優化。此外,應加強超低排放WFGD系統在節水和系統控制等方而新技術的研發與應用。尤其是在當前人們對大氣環境污染問題日益重視和排放標準日趨嚴格的形勢下,應多關注WFGD系統多污染協同脫除能力的提升,加快此類技術的研究和推廣應用。
引言
WFGD系統作為燃煤電廠控制SO2排放的主要設備,成為超低排放改造的重點對象。超低排放WFGD大多在傳統空塔噴淋技術的基礎上,根據煤種及含硫量等參數進行改造,使用復合塔技術及pH分區技術等。復合塔技術包括旋匯禍合、沸騰泡沫、增設托盤技術等;pH分區技術包括單塔雙循環及雙塔雙循環技術等。經過超低改造,WFGD系統在提高脫硫效率的同時,其污染物協同脫除能力大多有所提高,尤其是對細顆粒物的脫除能力。
WFGD系統作為燃煤電廠除主機外的重要設備,其高效運行關系到全廠的生產經營狀況,與之相關的優化運行也一直備受關注,這方面的研究報道也較多。超低排放下,面對嚴苛的排放標準和電價考核機制,如何繼續做好WFGD系統的優化運行工作,確保其經濟高效運行,將成為煤電行業關心和討論的重要問題。
對此,本文將在梳理和總結常規燃煤電廠WFGD系統優化運行經驗的基礎上,結合一些新技術的發展應用,探討WFGD系統在超低排放下的優化運行,為超低排放燃煤電廠WFGD系統的經濟高效運行提供參考。
1優化運行要素
1.1 節能降耗
節能降耗關系到WFGD系統的經濟運行和電廠的降本增效,包括能耗、物耗及水耗等的優化,也是優化運行的首要問題。傳統WFGD作為電廠的能耗大戶,廠用電率在1%~2%,而其中的漿液循環泵、增壓風機及氧化風機等作為WFGD的主要設備,其耗電量約占整個系統的80%。超低排放WFGD系統的用電設備有所整合和增加,能耗狀況也有所變化。WFGD的物耗主要為石灰石,水耗則主要是隨煙氣蒸發水量、石灰石漿液制備用水、吸收塔補水、除霧器沖洗水及排放廢水等。超低排放下,由于SO2排放濃度的降低,石灰石耗量將會上升,而耗水量的變化則因除霧器改造沖洗水量的增加和其他節水技術的應用存在一定的不確定性,但水耗依然較大??傊?,能耗、物耗及水耗是WFGD系統的主要成本消耗,且超低排放下,這類消耗增加明顯,也將是優化的首要目標。
1.2 脫硫效率及SO2排放濃度
脫硫效率是衡量WFGD系統性能的重要指標,受反應工藝控制、煙氣溫度和成分及煙塵含量等影響,也與漿液循環泵及氧化風機等設備運行狀況密切相關,其優化調整關系到WFGD的高效經濟運行。SO2排放濃度是檢驗WFGD運行狀況最重要的參數,也是環境監測關注的重點,受相關排放標準的約束不能太高,又因為脫硫成本及WFGD脫除能力的限制不可能太低。超低排放下,脫硫效率更高,SO2排放濃度也更低,兩者的優化也將更重要。
1.3 控制系統及運行管理
對于WFGD而言,當鍋爐工況、煤質、煙氣條件等發生變化時,控制系統能根據運行參數變化做出快速響應和調整至關重要,良好的控制系統不僅關系到設備的安全高效利用,也關系到物耗能耗等的最優配置,更關系到系統整體的經濟效益。此外,WFGD的高效運行還需要優秀的運行管理,這對于系統的節能降耗和設備使用壽命的延長均有幫助。超低排放下,排放標準的降低、調節空間的縮小、響應要求的提高、電價考核的壓力和發電利潤空間的壓縮,對WFGD控制系統的調節能力和運行管理水平均提出了更高要求。
1.4 污染物協同脫除能力
隨著人們對大氣環境質量的日益重視,燃煤電廠對常規污染物(NOx、SO2及煙塵等)之外污染物的脫除能力逐漸受到關注。但目前,燃煤電廠尾部煙氣凈化設施己較為冗長,短期內難有空間和財力添加新的凈化設施,充分挖掘利用現有煙氣凈化設備的協同脫除能力將是首選。WFGD系統作為燃煤電廠重要煙氣凈化設備之一,有一定的污染物聯合脫除能力,超低排放下,其多種污染物協同脫除能力將受到更多關注。
2優化運行方法
2.1 節能降耗優化
2.1.1 能耗優化
超低排放下,WFGD系統大都取消了GGH和增壓風機,并施行“引增合一”,剩下主要用電設備為漿液循環泵、氧化風機、濕式球磨機和石膏脫水系統等,相對傳統WFGD系統而言,這些用電設備只在容量和數量上發生變化,因此一些常規的能耗優化方法依然適用。一般而言,當機組負荷、煙氣量或入口SO2濃度發生變化時,漿液循環泵可通過調整運行臺數和組合方式進行節能;其次可進行葉輪改造,改變泵的流量,降低泵在不同組合方式下的漿液裕量,確保高效運行;此外,使用低壓高效噴嘴、選擇合適塔型降低噴淋層高度或降低循環漿液密度均可實現能耗優化。對于氧化風機,則可通過變頻改造或調整運行臺數等方式實現節能。另外,合理控制吸收塔液位,保證漿液循環泵入口壓頭和氧化風機出口阻力之和處于最佳值,能夠起到同時優化兩種設備能耗的作用。需要注意的是,超低排放下,雙塔WFGD系統通過減少循環泵或氧化風機數量實現能耗優化時,應優先減少一級塔的泵和風機數量,保證較高的SO2脫除效果,確保排放不超標。濕式球磨機的節能,首先要利用好磨球級配技術,控制好不同大小的鋼球比例,并保持最佳鋼球裝載量;其次,確保石灰石原料粒徑滿足設計要求(<20mm);另外,根據需要提前做好規劃,統籌好制粉量,減少球磨機運行時間圈等。對于石膏脫水系統,可提高旋流器底流含固量和多套石膏脫水裝置錯開運行,減少石膏漿液排出泵和真空皮帶機運行時間,實現運行能耗減少。更重要的是,超低排放下應結合運行數據,根據不同負荷、煙氣及入口SO2濃度條件,完善主要用電設備運行卡片的制定,確保能耗最優。
2.1.2 物耗優化
2.1.3 水耗優化
超低排放WFGD系統石灰石耗量有所上升,降低石灰石耗量應首先從源頭上控制,盡量選用低硫煤,并嚴格監控石灰石品質;其次,控制合理的漿液pH值,確保石灰石的充分利用;另外,SO2排放濃度在不超標的前提下不宜過低,避免石灰石用量過高;還有,運行中注意調整減少球磨機甩料,也有利于石灰石耗量的降低。此外,超低排放下,應強化廢水處理與排放管理,以免漿液中Cl-和Al3+等雜質濃度偏高,影響脫硫反應效率,增加石灰石消耗。
責任編輯:售電小陳
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