北極星火力發電網訊:摘 要 以濰坊電廠670 MW火電機組石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統改造完成的串聯吸收塔為研究對象。在保證SO2達標排放和設計脫硫效率的前提下，對4種運行方式的漿液循環泵能耗進行比對。得出不同循環泵運行方式下的用電和節能情況，以及不同入口SO2濃度下區間最佳系統運行控制方式，以實現FGD的經濟性運行。
關鍵詞 ：串聯吸收塔 ；脫硫漿液循環泵 ；運行方式 ；脫硫效率 ；節能降耗
1 概述
濰 坊 電 廠 采 用 石 灰 石-石 膏 濕 法 煙 氣 脫 硫 系 統（FGD），于2006年建脫硫吸收塔，后經增容改造和提效改造，目前為2臺串聯吸收塔，設置8臺脫硫漿液循環泵，脫硫效率達99.11%以上，出口SO2滿足超低排放要求（35mg/m3），目前系統運行穩定。脫硫漿液循環泵是FGD的核心設備之一，直接影響串聯塔的脫硫效率，因其電耗占脫硫系統總電耗50%左右，成為系統節能降耗優化的主要因素。二級塔運行初期主要是以達標排放為主，待串聯吸收塔運行平穩后，可在保證機組安全穩定運行和環保達標排放的前提下，根據脫硫系統入口SO2濃度高低分為不同階段，通過微調吸收塔密度、pH、排漿等運行參數，對脫硫串塔漿液循環泵運行方式的有效控制，達到節能降耗的目的。
以濰坊電廠3#機組（670MW）串聯吸收塔為研究對象，分別在不同入口SO2濃度下，保證吸收塔運行pH、密度等參數的相對穩定，對漿液循環泵運行方式優化控制，同時，保證脫硫系統出口滿足超低排放要 求。 特 別 研 究 對 比 了“3+2” 與“2+3”“4+2” 與“3+3”運行方式下的節能情況。在脫硫系統入口SO2濃度逐漸升高，依次最佳的漿液循環泵運行方式為“2+1”“2+2”“2+3”“3+3”“4+3”“5+3”，初步實現了FGD煙氣達標排放和經濟運行，且具有一定的節能效果。
2 串聯吸收塔漿液循環泵
濰坊電廠3#機組脫硫系統于2007年投入運行，隨著《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011）頒布，于2011年濰坊電廠對脫硫吸收塔實施增容改造，增容改造后噴淋層由4層變為5層，同時，拆除制約脫硫效率的GGH設備。隨著新環保法和地方法規的頒布，實施脫硫提效改造，即新增二級吸收塔，由原來的一級塔5層，變為一級塔和二級塔共計8層，將脫硫效率由原來的96.5%提升為99.11%，脫硫凈煙道SO2排放指標控制在35mg/m3以下，滿足國家和地方超低排放要求。
塔脫硫系統由原“1爐1塔”改為“一爐雙塔”，即在一級塔后新增二級塔，同時，配套3臺脫硫漿液循環泵和2臺氧化風機等，封堵旁路煙道。串聯塔共設3A~3H漿液循環泵8臺，其主要能耗參數如表1所示。
一、二級吸收塔塔型均是噴淋空塔，其配套的漿液循環泵的具體參數如表1所示。其中，一級塔5臺循環泵，二級塔為5臺循環泵。一級塔供漿分別在C泵和D泵上，二級塔供漿為吸收塔液位以上供漿。
表1 串聯塔脫硫漿液循環泵主要參數
3 影響串聯吸收塔運行的主要參數
一級塔p H為4.5~5.5，二級塔p H為5.5~6.5 ；一級塔密度比二級塔高，一級塔石膏排出泵進行石膏脫水。測試過程在吸收塔漿液運行穩定，p H和密度在相對穩定的條件下進行，主要研究了不同脫硫漿液循環泵運行方式的優化，以實現FGD的經濟性運行。
3.1 p H控制
一、二級吸收塔均設有p H計、供漿管道，p H可獨立控制。從脫硫效率上來講，一級塔p H控制的低，有利于石灰石的溶解，提高石灰石的利用效率，并促進亞硫酸鈣氧化，一般將一級p H控制在4.5~5.5，二級塔控制在5.5~6.5，在此p H值下促進SO2的吸收，有助于提高脫硫效率。
3.2 液位控制
串聯吸收塔采取雙塔、單獨循環形式，二級塔不直接排出石膏，而是將吸收塔漿液通過二級吸收塔的石膏排出泵轉移到一級塔進行氧化結晶，可見二級塔液位調整主要靠其石膏排出泵。一級塔的水耗遠高于二級塔，甚至達到10倍關系，因一級塔入口煙溫高，運行一級塔循環泵數量愈多，會導致一級塔水耗加快，液位下降，可通過除霧器沖洗水進行調節液位，滿足穩定運行條件下，可減少一級塔循環泵運行數量。
3.3 密度控制
一、二級吸收塔均設有2只密度計，分別設置在0m和7m液位處，但是由于一級塔蒸發量大，同時產出石膏，會出現漿液密度偏高的現象，密度過高，不但會導致脫硫漿液循環泵的出力增加，電耗上升，而且會導致對攪拌器、循環泵沖刷腐蝕磨損的加劇、管道的堵塞和塔壁結垢等問題。一般吸收塔的漿液密度偏高時，可通過增加補水和除霧器沖洗等措施來調節，當吸收塔密度偏低時，可通過增加供漿量來調節。
3.4 效率控制
為保證吸收塔等設備的安全穩定運行，一級吸收塔循環泵運行不低于2臺，當過濾燃燒設計煤種，一級塔入口SO2濃度達到設計煤種的80%時，建議二級塔全出力運行，一級吸收塔是視情況保留1臺或2臺循環泵備用。一般將一級塔的脫硫效率控制在80%左右為宜，盡量發揮二級塔的出力，以達到節能降耗的作用。
3.5 氧化空氣量控制
串聯吸收塔中氧氣含量的控制靠分別獨立的氧化風機系統進行控制。對于串聯吸收塔來說，大部分氧化還原反應都是在溫度較高的一級吸收塔中完成的，因此，一級吸收塔對氧氣的需求較大。而二級塔中氧化空氣的量要求相對較少，當一級塔入口SO2濃度達到設計煤種的80%時，一般情況下二級塔氧化風機保持“1用1備”。
4 串聯吸收塔漿液循環泵運行節能效果對比分析
試驗研究的前提是吸收塔漿液運行穩定，p H和密度相對穩定的條件下進行，也就是說以脫硫漿液循環泵運行電耗為基準來進行節能研究。所有數據均取自DCS運行曲線，節能計算公式 ：W=Pt= 3UIcosθ·t。根據計算結果為每低1 A，折合每小時節約電量為8.73 k Wh。分別對運行5臺循環泵“3+2”和“2+3”、6臺循環泵“4+2”和“3+3”進行節能對比分析。
4.1 漿液循環泵“3+1”和“2+2”運行方式節能對比分析
因為一級塔運行3臺循環泵，二級塔運行1臺循環泵，會使一級塔煙氣攜帶水分量過大，一級塔二級塔液位迅速變化，一級塔和二級塔的漿液p H和密度波動過大，進而導致脫硫效率的下降。而且“3+1”運行電耗要遠大于“2+2”方式，在正常工況下“3+1”運行方式幾乎不存在，故在此不將運行4臺循環泵的節能情況進行對比研究。
4.2 漿液循環泵“3+2”和“2+3”運行方式節能對比分析
一級塔開啟B泵、C泵、E泵，二級塔開啟G泵、H泵為“3+2”運行方式 ；一級塔開啟C泵、E泵，二級塔開啟F泵、G泵、H泵為“2+3”運行方式，數據取自脫硫運行DCS所采集到的SO2濃度及循環泵運行電流。“3+2”和“2+3”運行方式下，循環泵電流及SO2去除濃度對比如表2和表3所示。
表2 “3+2”運行方式下循環泵電流及SO2去除濃度對比
表3 “2+3”運行方式下循環泵電流及SO2去除濃度對比
從表2、表3可以看出，2種運行方式脫硫系統入口和總排口SO2進出口濃度相當，但“2+3”運行方式循環泵電流比“3+2”方式低10.39 A，折合每小時節電約90.70 k Wh，按每年運行3000h、0.35元/k Wh計算，合計節約電耗為9.52萬元/年，可見循環泵運行方式有一定的節能效果。
4.3 漿液循環泵“4+2”和“3+3”運行方式節能對比分析
一級塔開啟B泵、C泵、D泵、E泵，二級塔開啟G泵、H泵為“4+2”運行方式 ；一級塔開啟B泵、C泵、E泵，二級塔開啟F泵、G泵、H泵為“3+3”運行方式，數據取自脫硫運行DCS所采集到的SO2濃度及循環泵運行電流。“4+2”和“3+3”運行方式下循環泵電流及SO2去除濃度對比如表4和表5所示。
表4 “4+2”運行方式下循環泵電流及SO2去除濃度對比
表5 “3+3”運行方式下循環泵電流及SO2去除濃度對比
從表4、表5可以看出，2種運行方式脫硫系統入口和總排口SO2進出口濃度相當，“4+2”和“3+3”運行方式下循環泵電流基本相等，但“4+2”比“3+3”運行方式下一級塔多開1臺氧化風機，氧化風機電流為25.6 A，折合每小時節電約59.53kWh，按每年運行3000h、0.35元/k Wh計算，合計節約電耗為23.47 萬元/年，可見對循環泵運行方式的優化有較為可觀的節能降耗效果。
從以上數據可以得出，充分發揮二級吸收塔出力是串聯吸收塔節能降耗的關鍵。針對不同的脫硫濃度，采用與之相適應的漿液泵運行方式和手段，以保證串聯吸收塔SO2去除效率和超低排放要求。
5 結語
（1）在脫硫系統入口SO2濃度為3 300~4 100mg/m3，運行5臺漿液循環泵時，“2+3”運行方式更為節能 ；在脫硫系統入口SO2濃度為4 100~4 600 mg/m3，運行6臺漿液循環泵時，“3+3”運行方式更為節能。
（2）在脫硫系統入口SO2濃度逐漸升高，脫硫漿液循環泵依次最佳運行方式為“2+1”“2+2”“2+3”“3+3”“4+3”“5+3”。
（3）在脫硫系統入口SO2濃度逐漸升高時，提高二級吸收塔漿液循環泵的出力，可起到較好的節能降耗作用。
（4）建議一級吸收塔脫硫效率控制在80%左右，二級吸收塔氧化風機一般“1用1備”即可。
（5）建議結合機組實際運行參數（包括漿液、p H值、密度、液氣比、漿液停留時間等）及燃煤硫份情況，對漿液循環泵運行方式開展不同負荷段時的優化組合試驗，探索在不同工況下實現FGD節能減排的最佳循環泵組合方式，在保證凈煙氣SO2濃度達標排放的前提下，實現FGD的經濟性運行。
作者 朱世見 謝典健 |華電濰坊發電有限公司 本文發表于《電世界》2019年1月
