火电厂脱硫吸收塔运行节能研究

1 莱城电厂脱硫系统整体概述

莱城电厂四台300MW机组采用石灰石-石膏的湿法烟气脱硫工艺，分别为一炉一塔设计(图1脱硫系统工艺流程)。自投运以来，脱硫设施投运率超过99.0%、脱硫效率保持在95%左右。运行中的4套全烟气量处理的湿式石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置运行稳定。#3脱硫系统(以#3脱硫为例)一级吸收塔的脱硫系统设置了四台6KV循环浆液泵(功率分别为：550/560/560/630kw，三台6KV氧化风机(功率分别为：400kw)。2014年为适应环保达标排放要求，我厂将四台机组扩建了二级吸收塔，新增6KV浆液循环泵三台(功率分别为：355/400/400kw)、两台6KV氧化风机(功率分别为：355kw)。投运后，机组厂用电率居高不下。分析出了原来采用的浆液循环泵的“三二”运行模式，只是采用增加浆液循环泵的数量来增加浆液循环量，其实质是增大或减小液气比(L/G),当液气比超过一定值后，增加浆液循环量，只能促进混合浆液中的HSO3氧化成SO4,有利于石膏的生成，脱硫率的提高非常有限。因此，过高的浆液循环量将直接导致运行费用增加。

因此，本文在确保安全及环保参数达标排放的前提下，从运行调整角度分析了影响常用电量的因素，将机组负荷划分为两段，根据机组负荷、二氧化硫浓度、各段的烟气处理量调整了两级吸收塔七台浆液循环泵的运行方式，由“三二”改为“二一”的创新调整模式及相关优化方案，将脱硫吸收塔系统常用电量降低31%，解决了脱硫系统厂用电率长期偏高的问题，每年节能效益在68.5万元以上。

图1 莱城电厂脱硫工艺系统流程

2 新增二级吸收塔及设备规范

二级吸收塔与原一级吸收塔均为空塔结构，为钢结构圆筒体，内衬玻璃鳞片。一级吸收塔正常液位为12.2米，新建二级吸收塔正常液位控制在9.0米左右。正常运行时，石膏浆液强制循环泵的间断运行，一二级吸收塔的浆液浓度和PH值基本保持一致，浆液的PH值控制在5.2～5.6的范围内。

图2 双塔系统DCS控制画面

表1 设备技术规范

3 两级吸收塔设备最佳运行方式的探索试验

#3脱硫一级吸收塔系统配备3ⅠA、3ⅠB、3ⅠC、3ⅠD四台浆液循环泵、3ⅠA、3ⅠB、3ⅠC氧化风机;二级吸收塔系统配备3ⅡA、3ⅡB、3ⅡC三台浆液循环泵、3ⅡA、3ⅡB氧化风机。为探索脱硫吸收塔系统的节能运行方式，先进行了浆液循环泵运行方式的试验探索(表2 工况一、表3 工况二)。试验选取机组负荷相同、原烟气浓度接近的时间段，确保试验结果偏差在最小范围。

2015年5月20日19:00开始，#3机组负荷268MW，机组负荷稳定，脱硫系统参数无异常，进行了相同机组负荷下的两种工况试验，运行参数统计表如下：

试验结论：由试验数据可以看出，在机组负荷及PH值运行稳定的情况下，通过运行操作手段，进行节能调节，停止两台浆液循环泵，运行参数仍能达标排放(当地二氧化硫排放标准为低于200 mg/Nm3)，环保指标控制相对安全;因此，在确保设备安全运行及环保参数达标排放的前提下，采用改变设备运行方式的调节手段达到节能目的是完全可以实现的(图3 试验过程中的DCS画面及设备运行方式)。

图3 试验过程中的DCS画面及设备运行方式

4 两级吸收塔6KV设备运行方式的优化及节能分析

4.1 两级吸收塔6KV设备运行方式的优化

在试验结果的支持下，通过半年的统计总结，将机组负荷分为三段，规定了脱硫系统在各负荷段浆液循环泵、氧化风机的节能调节方式，通过一段时间的实施，环保参数正常，节能效果显著。有数据统计，我厂机组负荷有3/4的时间机组负荷运行在250 MW以下，因此，根据我厂机组运行负荷的实际运行情况，脱硫吸收塔系统浆液循环泵及氧化风机的运行方式规定如下：

(1)浆液循环泵的“三二”方式，改为“二一”。当负荷250 MW以下时 ，一级吸收塔应保持两台循环浆液泵全出力运行，二级吸收塔应保持一台循环浆液泵运行，并维持石膏浆液PH值在5.2～6.0，石膏浆液密度控制在1084～1093kg/m3以内，当石膏密度大于1093kg/ m3时，应进行脱水。

(2) 氧化风机的运行方式可“二变一”。当负荷200 MW以下时，氧化风机可又原来的“两运一备”改为单台氧化风机运行。脱硫系统投入初期，氧化风机可以不投入运行。

4.2 优化运行方式后的节能分析

4.2.1 节能分析及对比

为验证吸收塔系统优化运行后的节能情况，我们对吸收塔系统设备优化运行后的节能情况进行统计对比(图4 运行方式改变后节能对比)。期间，分别筛选了2015年及2016年机组负荷相近、原烟气浓度相近1-3月份进行对比，通过所属6KV设备开关室浆液循环泵及氧化风机的关口电量统计(表4 电量统计表)，如下表所示：

表4 电量统计表

图4 运行方式改变后节能对比

节能计算(以2月份为例)：

每台机组每月吸收塔系统节约电量：136523—94583=41940(kwh);

折算为成本价：41940×0.34=14260(元);

四台机组每年节约成本：14260×4×12=68.5(万元)。

5 结论

通过实验及数据分析表明，在不投入成本的前提下，通过运行调节方法实现节能31%的操作方法是可行的。同时，总结出了一整套一、二级吸收塔之间设备协调运行的调节经验，为兄弟单位运行调整提供参考，为完成莱城电厂全年节能及环保达标排放任务奠定了坚实的基础。