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摘要

針對600MW機組石灰石一石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運行中存在耗電量偏高問題，分析了優(yōu)化系統(tǒng)運行方式和運行參數(shù)的可行性及其耗電原因，對石灰石一石膏濕法煙氣脫硫制漿系統(tǒng)磨機進行了降單耗試驗，提出了降低吸收塔運行液位、降低制漿系統(tǒng)磨機單耗等運行措施。實踐證明，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)采用吸收塔降液位運行和優(yōu)化調(diào)整濕式球磨機單耗的運行優(yōu)化方式能夠進一步降低脫硫系統(tǒng)的耗電。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；吸收塔；磨機；節(jié)電；優(yōu)化運行

華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠(以下簡稱哈三電廠)兩臺600MW機組煙氣脫硫系統(tǒng)采用了按單元制設(shè)計、塔內(nèi)強制氧化的石灰石-石膏濕法脫硫工藝，設(shè)置兩套制漿系統(tǒng)及兩套石膏脫水系統(tǒng)作為兩臺機組脫硫系統(tǒng)的公用系統(tǒng)部分。在實際運行中發(fā)現(xiàn)兩套系統(tǒng)雖然能夠滿足煙氣的脫硫指標，但系統(tǒng)運行中存在耗電量偏大、運行成本高等問題。本文分析了兩臺機組脫硫系統(tǒng)耗電問題原因，根據(jù)石灰石一石膏濕法煙氣脫硫制漿系統(tǒng)磨機降單耗試驗，提出并實施了降低吸收塔運行液位、降低吸收塔羅茨式氧化風(fēng)機的運行電流等節(jié)電運行措施，降低了制漿系統(tǒng)磨機單耗，脫硫系統(tǒng)節(jié)電運行效果顯著。

1脫硫系統(tǒng)耗電問題的原因分析

哈三電廠兩臺600 MW機組脫硫系統(tǒng)投產(chǎn)后，吸收塔運行以兩臺漿液循環(huán)泵為主，考慮到3號鍋爐使用高硫煤的需要，對3號脫硫系統(tǒng)進行了增容改造，吸收塔加高4m，吸收塔漿液循環(huán)泵由3臺增加至4臺，氧化風(fēng)機(羅茨式)電源由380 V等級增容至6 kV等級。吸收塔其它漿液循環(huán)泵根據(jù)脫硫效率間斷投運，漿液制備系統(tǒng)及石膏脫水系統(tǒng)間斷投運，雖然系統(tǒng)耗電較設(shè)計有了一定的降低，但系統(tǒng)運行耗電需要進一步降低，可以適當改變系統(tǒng)的一些運行參數(shù)及優(yōu)化一些系統(tǒng)運行方式，達到系統(tǒng)進一步節(jié)電的效果。

兩臺機組脫硫系統(tǒng)吸收塔液位、制漿系統(tǒng)均采用設(shè)計調(diào)試后的運行參數(shù)及方式運行，其中3號吸收塔運行液位9.8m，4號吸收塔運行液位8.0m，A磨機運行電流18.8A，出力4.2t/h；B磨機運行電流18.5A，出力4.2t/h；

3號吸收塔羅茨式氧化風(fēng)機運行電流35A，流量5.37km3/h，出口壓力98kPa；

4號吸收塔羅茨式氧化風(fēng)機運行電流288A，流量3.295 km3/h，出口壓力70kPa；

4號吸收塔石膏排出泵運行功率30kW，脫硫濾液泵運行功率22kW脫硫溢流泵運行功率30kW。

對上述運行參數(shù)進行分析可知，兩套制漿系統(tǒng)的磨機運行電流是否為經(jīng)濟運行電流，吸收塔氧化風(fēng)機、漿液循環(huán)泵運行電流是否偏高，是實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的焦點；適當降低吸收塔運行液位能否使氧化風(fēng)機、漿液循環(huán)泵電流降低；能否通過對不同直徑鋼球重新配比，確定磨機鋼球的裝載量，確定磨機經(jīng)濟運行電流以降低磨機電耗，需要通過試驗來加以論證。

2脫硫系統(tǒng)節(jié)電優(yōu)化措施

2.1 3、4號吸收塔降液位運行

該廠3號吸收塔設(shè)計運行液位10.0m，4號吸收塔設(shè)計運行液位8.0m，試驗是在機組滿負荷工況下進行，在保持吸收塔內(nèi)漿液密度不變的情況下，考慮到吸收塔漿液循環(huán)泵的汽蝕余量5.6m，吸收塔液位逐漸降低至6.5m運行。

保持3號吸收塔漿液密度值1089kg/m3不變，逐漸降低3號吸收塔液位，3號吸收塔各設(shè)備運行參數(shù)變化值如表1所示，3號吸收塔出口CEMS運行參數(shù)變化值如表2所示。

表1 3號吸收塔降液位運行參數(shù)變化表

表2  3號吸收塔降液位CEMS運行參數(shù)變化表

保持4號吸收塔漿液密度值1120kg/m3不變，逐漸降低4號吸收塔液位，4號吸收塔各設(shè)備運行參數(shù)變化值如表3所示，4號吸收塔出口CEMS運行參數(shù)變化值如表4所示。

表3  4號吸收塔降液位運行參數(shù)變化表

表4  4號吸收塔降液位CEMS運行參數(shù)變化表

2.1.1 吸收塔降低液位后參數(shù)分析

將3、4號吸收塔液位降低至6.5m后，發(fā)現(xiàn)3號吸收塔氧化風(fēng)機電流由35A降至27A運行，4號吸收塔氧化風(fēng)機電流由193A降至166A運行，3、4號吸收塔漿液循環(huán)泵電流幾乎無變化；3、4號吸收塔的氧化風(fēng)量均增加。雖然吸收塔氧化風(fēng)機出口壓力降低，但通過石膏漿液中亞硫酸鈣含量的對比，未見亞硫酸鈣含量增加，因此降低吸收塔液位對石膏的生成并無影響，但氧化風(fēng)機電流有較大幅度降低。

3、4號吸收塔設(shè)計(BMCR)煙氣量2250Nm3/h，入口SO2含量640mg/Nm3，出口SO2≤200mg/Nm3，通過對吸收塔降液位后吸收塔出口CEMS參數(shù)對比，發(fā)現(xiàn)對吸收塔入口煙氣中SO2的脫除無影響，出口煙氣中SO2含量遠遠小于設(shè)計值(參見表2、表4)，滿足GB 13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》脫硫的要求。

2.1.2 吸收塔降低液位后經(jīng)濟效益分析

3號吸收塔羅茨式氧化風(fēng)機額定電流41.9A，額定電壓6kV額定功率355kV；降液位前實際運行電流35A，流量5.37km3/h，出口壓力98kPa，耗電量為

N=1.7321VcosΦ     (1)

式中:

N為耗電量；l為氧化風(fēng)機電流；V為氧化風(fēng)機電機電源電壓；cosΦ為功率因數(shù)，cosΦ=0.85。

3號氧化風(fēng)機降液位前實際運行功率為

N=1.732x35x6x0.85=309kW

3號氧化風(fēng)機降液位后實際運行功率為(電流按27A計算):

N=1.732x27x6x0.85=238kW

4號吸收塔羅茨式氧化風(fēng)機額定電流288A額定電壓380V額定功率160kV；降液位前實際運行電流193A，流量3.295km3/h，出口壓力70kPa。

根據(jù)式(1)，計算出4號氧化風(fēng)機降液位前實際運行功率為

N=1.732x193x0.380x0.85=107.97kW

4號氧化風(fēng)機降液位后實際運行功率為(電流按163 A計算)

N=1.732x163x0.380x0.85=91.18kW

3、4號吸收塔液位降低至6.5m后，3號吸收塔因氧化風(fēng)機電流的降低每年可節(jié)約電量(309-238)x5500=390500kW˙h；

4號吸收塔因氧化風(fēng)機電流的降低每年可節(jié)約電量(107.97-91.18)x5500=92345kW˙h(按機組年運行5500h計算)。

2.2 濕式球磨機單耗優(yōu)化調(diào)整

經(jīng)過對哈三電廠3、4號機組脫硫制漿系統(tǒng)的參數(shù)分析及磨機單耗計算，發(fā)現(xiàn)兩套制漿系統(tǒng)的磨機在滿足設(shè)計出力時A磨機和B磨機運行單耗分別為39.5kW˙h/t和38.9kW˙h/t，即存在運行電流偏大、磨機單耗高的問題，需要對兩套制漿系統(tǒng)的磨機重新進行鋼球裝載試驗。通過試驗確定兩臺磨機的鋼球配比、鋼球裝載量及經(jīng)濟運行電流，以降低兩套制漿系統(tǒng)的磨機單耗。

磨機主要設(shè)計參數(shù)如表5所示。調(diào)整兩臺濕式磨機鋼球裝載量前兩臺濕式球磨機(A、B)運行數(shù)據(jù)如表6所示。

2.2.1 磨機鋼球裝載量的計算及鋼球直徑的選擇

鋼球裝載量計算式為

G=φ˙r˙V     (2)

式中：

φ為鋼球充填系數(shù)；r為鋼球堆積比重，r=4.9t/m3；V為磨機筒體有效容積，m3。

鋼球直徑計算式為

d=(250dm)0.5        (3)

式中：

d為充填鋼球直徑，mm；

dm為原料顆粒度，mm。

表5 磨機主要設(shè)計參數(shù)

表6磨機(A、B)運行數(shù)據(jù)

因石灰石干料粒度必須通過同一規(guī)格的上料篩子過濾，石灰石干料粒度直徑能夠保證在≤20mm，因此無論在磨機試驗及還是運行情況下均為≤20mm的石灰石粒徑。

用鋼球裝載量和鋼球直徑計算公式計算出鋼球裝載量在15-21.5t，鋼球直徑40-70mm。根據(jù)多次試驗結(jié)果，選取鋼球直徑的配比分別為40mm，50mm，60mm，70mm，對應(yīng)鋼球直徑加裝鋼球量占比分別為20%，30%，30%，20%。

2.2.2 調(diào)整兩臺磨機鋼球裝載量后A,B磨機運行參數(shù)變化

調(diào)整鋼球裝載量后，A磨機運行參數(shù)如表7所示，A磨機出力、電流、單耗與鋼球裝載量關(guān)系曲線如圖1所示。B磨機運行參數(shù)如表8所示。B磨機出力、電流、單耗與鋼球裝載量關(guān)系曲線如圖2所示。

表7 調(diào)整鋼球裝載量后A磨機運行參數(shù)

A磨機出力與鋼球裝載量關(guān)系曲線，2-A磨機電流與鋼球裝載量關(guān)系曲線，3-A磨機單耗與鋼球裝載量關(guān)系曲線

圖1 A磨機出力、電流、單耗與鋼球裝載量關(guān)系曲線

表8 調(diào)整鋼球裝載量后B磨機各項運行參數(shù)

1-B磨機出力與鋼球裝載量關(guān)系曲線，2-B磨機電流與鋼球裝載量關(guān)系曲線，3-B磨機單耗與鋼球裝載量關(guān)系曲線

圖2 B磨機出力、電流、單耗與鋼球裝載量關(guān)系曲線

經(jīng)過對試驗表7、表8、圖1、圖2分析和對磨機鋼球裝載量調(diào)整前后各項數(shù)據(jù)對比(見表9)，發(fā)現(xiàn)A、B兩臺磨機經(jīng)調(diào)整鋼球直徑按不同比例混配裝載后，鋼球裝載量減少了2-3t，給料量由原4.2t/h增至4.8t/h，石灰石漿液細度、含固量參數(shù)能夠達到設(shè)計值，磨機電流、單耗明顯降低。

表9 磨機鋼球裝載量調(diào)整前后各項數(shù)據(jù)對照表

2.2.3 磨機A、B調(diào)整鋼球裝載量后經(jīng)濟效益分析

根據(jù)式(1)計算出A、B磨機鋼球裝載量調(diào)整后每小時耗電量NA、NB分別為

NA=1.732x16.6x6x0.85=146.63kW

NB=1.732x17.2x6x0.85=151.9kW

磨機單耗為

M=N/t        (4)

式中：N為磨機每小時耗電量；t為磨機每小時給料量。

A、B磨機鋼球裝載量調(diào)整后磨機單耗MA、MB分別為

MA=146.63/4.8=30.548(kW˙h)/t

MB=151.9/4.8=31.64(kW˙h)/t

通過上述試驗計算結(jié)果分析，

A磨機通過調(diào)整鋼球裝載量單耗由39.54(kW˙h)/t降至30.548(kW˙h)/t，單耗降幅為22.7%；按2014年全年消耗石灰石22270t計算，可節(jié)約電量190853kW˙h。

B磨機通過調(diào)整鋼球裝載量單耗由38.9（kW˙h）/t降至31.64（kW˙h）/t，單耗降幅為18.76%；按2014年全年消耗石灰石22270t計算，則可節(jié)約電量162571kW˙h。

3結(jié)論

（1）通過石灰石-石膏濕法煙氣脫硫制漿系統(tǒng)磨機降單耗試驗，可實現(xiàn)制漿系統(tǒng)在滿足制漿系統(tǒng)額定出力及各參數(shù)要求的情況下降低制漿系統(tǒng)磨機單耗，實現(xiàn)制漿系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。

（2）在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)噴淋空塔液位滿足吸收塔漿液循環(huán)泵汽蝕余量要求液位條件下，通過降低吸收塔液位運行，降低吸收塔羅茨式氧化風(fēng)機的運行電流，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)節(jié)電運行。

本文發(fā)表于《黑龍江電力》2017年8月 第39卷 第4期作者張義斌，男，高級工程師，從事電廠集控運行管理工作。