石灰石—石膏法脱硫节能运行探讨

    武汉钢电股份有限公司2×200MW机组烟气脱硫工程，采用石灰石—石膏法脱硫工艺。来自机组的原烟气，经过各自的原烟气挡板以后进入FGD系统的增压风机，每台机组配置一台增压风机，经过增压后汇合进入GGH降温，降温后的原烟气进入吸收塔进行脱硫反应。吸收塔包括4层喷淋装置和两级除雾器，每层喷淋装置对应1台浆液再循环泵。从GGH出来的原烟气进入吸收塔后折流向上与喷淋下来的浆液充分接触，烟气被浆液冷却并达到饱和，烟气中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性成分被吸收，再连续流经两层锯齿形除雾器而除去所含雾滴。经洗涤和净化的烟气流出吸收塔，通过GGH升温后进入烟囱排放。脱硫装置配套的子系统主要包括工艺水系统、脱水系统、压缩空气系统、石灰石浆液制备系统、控制系统（DCS）和电气系统为两台机组公用。（工艺系统中石灰石浆液制备系统、石膏处理（脱水）系统、工艺水系统、压缩空气系统以及电气系统为两台机组公用。）
    湿法脱硫系统设备众多，有些设备是要求24小时不停机运转的，经过现场运行实践，我们对某些设备的运行方式作了优化调整，在保证脱硫达标排放的同时，实现了显著节能。
    1 增压风机节能
    武汉钢电脱硫系统配有两台静叶可调轴流式增压风机，额定功率2000KW，是脱硫系统中单机功率最大的设备，其用电量占烟气脱硫系统总电耗的一半。增压风机的电耗量不仅与其本身的结构有关，还与在脱硫系统中的运行状况有关。根据相关数据，脱硫系统压差每升高100Pa，增压风机电耗量就增加100KWh。通过现场运行我们发现，引起脱硫系统压差最大的因素就是GGH。
    武汉钢电脱硫系统配备1台GGH，为防止GGH积灰堵塞，GGH还配套有全伸缩吹灰器（吹扫介质为压缩空气）和高压水冲洗泵（冲洗压力130公斤）。由于受电除尘器除尘效果差、吸收塔内浆液起泡等影响，GGH堵塞问题日益严重，造成流通面积减小，压差高时达1200Pa，加大了增压风机的负荷，造成风机能耗增加。更为严重的是，由于GGH结垢堵塞，烟气流通面积减小，使风机入口压力增加。若风机长期处于低流量高压头的工况下，极易引起风机失速，造成风机踹振，影响脱硫系统的安全、正常运行。为防止GGH堵塞，我们采取了如下措施：
    1.1 改变吹灰方式
    增加蒸汽吹灰，蒸汽温度240℃，压力1.6MPa。将蒸汽吹扫和压缩空气吹扫结合。经过改造后，以前每天需要压缩空气吹扫4—5次，现在只需2—3次。
    1.2 吸收塔出口设置挡水板
    为防止除雾器冲洗效果不佳时，净烟气夹带浆液进入GGH。我们在吸收塔出口水平烟道设置挡水板，高度为20cm。经过改造后，在一定程度上缓解了GGH堵塞情况。
    1.3 加强塔内灭泡
    吸收塔内泡沫太多会使浆液倒灌进入GGH原烟气侧，在高温烟气作用下，浆液或泡沫夹带的石灰石和石膏混合物颗粒就会粘结在换热元件上，造成结垢。为防止起泡，需要加强灭泡工作，监控吸收塔液位，必要时投加灭泡剂。
    经过上述技术措施后，GGH堵塞问题得到了有效缓解，增压风机平均节能350KWh，按电厂全年单机运行来计算，可节省电量300万度左右，节能效果显著。
    2 浆液循环泵节能
    循环泵作为脱硫系统的主要耗电设备，占烟气脱硫系统总电耗的35%左右[1]，其运行情况决定着系统的脱硫效率和运行的经济性。武汉钢电烟气脱硫系统配有4台浆液循环泵，正常运行方式是三运一备，自上往下分别为1—4#循环泵，扬程分别为24.56m、22.54m、20.52m、18.51m，功率分别为500KW、400KW、400KW、355KW。由于武汉钢电实际燃煤含硫量较低（平均含硫量为0.55%），在通常情况下进入脱硫系统的SO2浓度在1000mg/m3之间，远低于设计值1800mg/m3，经过现场摸索，在锅炉单机运行时，开启1#、2#循环泵，根据DCS显示，脱硫效率依然可以达到93.5%，SO2浓度是65mg/m3。双机运行时开启3#循环泵，4#循环泵作为备用泵。优化循环泵运行的运行方式后，节电效果显著。目前实际4台泵实际功率为，410KW、302KW、276KW、233KW。按年运行6000小时计算，可节省电量181.2万KWh，年节省电费99.66万元。通过减少循环泵的运行数量，还可以对脱硫运行起到节能效果，具体表现为：
    1）单机两台或双机三台循环泵运行，比设计少一台循环泵运行，由于浆液量减少，烟气穿越液膜时间减少，浆液带来的烟气系统阻力降低，增压风机所需克服系统阻力降低，相应电耗也会降低[2]。2）由于循环泵运行时间缩短，其泵的磨损减小，每年可节约维护费用15.5万元。3）浆液量减少，有利于延长浆液停留时间，提高了石灰石的溶解效率和利用率，减少了石灰石和工艺水的用量，降低了石灰石制备系统的电耗。
    3 工艺水系统节能
    工艺水系统主要为脱硫系统设备提供机械密封冲洗水、浆液管道冲洗水、除雾器冲洗水等。武汉钢电脱硫系统配有2台工艺水泵，一运一备（流量146m3/h，扬程70m，工艺水泵电机45KW）。为保证各设备的正常运转，工艺水系统是要求连续运行的。经过对现场运行情况的观察，我们发现，工艺水用量最大的是在除雾器冲洗阶段，冲洗时流量在105m3/h，冲洗时间大约20分钟。其余时段工艺水的运行主要是为了保证泵类的机械密封水供应、浆液制备系统的制浆、脱水系统的运行和浆液管道的冲洗，用水量不是很大。为实现工艺水系统的节能运行，我们对工艺水做了改造，原工艺水供水母管上重新敷设一根DN200的旁路供水管道，直接接至工艺水泵出口，并在工艺水泵出口管段和旁路管道上各增设一台电动阀门。改变工艺水泵的运行方式，一般情况下脱硫工艺水直接由旁路补给，无需启动工艺水泵；只有在吸收塔除雾器冲洗时才改为由工艺水泵补水。经过改造后，工艺水泵由连续运行改为间歇运行，按年运行6000小时计算，可节省电量27万KWh，年节省电费14.85万元。