[摘要]為確保火電廠脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行,本文分析了導(dǎo)致廠用電升高的原因,提出了吸收塔漿液循環(huán)泵運行方式(臺數(shù))由“三二”改為“二一”的創(chuàng)新運行節(jié)能調(diào)整模式。實踐證明,在“零”投入的前提下,實施了設(shè)備運行方式的優(yōu)化與節(jié)能,將脫硫吸收塔系統(tǒng)廠用電降低31%,解決了脫硫廠用電偏高的問題,為脫硫系統(tǒng)運行的節(jié)能提供借鑒。
[關(guān)鍵詞]脫硫系統(tǒng);一二級吸收塔;運行調(diào)整;節(jié)能探索
1萊城電廠脫硫系統(tǒng)整體概述
萊城電廠四臺300MW機組采用石灰石-石膏的濕法煙氣脫硫工藝,分別為一爐一塔設(shè)計(圖1脫硫系統(tǒng)工藝流程)。自投運以來,脫硫設(shè)施投運率超過99.0%、脫硫效率保持在95%左右。運行中的4套全煙氣量處理的濕式石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置運行穩(wěn)定。#3脫硫系統(tǒng)(以#3脫硫為例)一級吸收塔的脫硫系統(tǒng)設(shè)置了四臺6KV循環(huán)漿液泵(功率分別為:550/560/560/630kw,三臺6KV氧化風機(功率分別為:400kw)。2014年為適應(yīng)環(huán)保達標排放要求,我廠將四臺機組擴建了二級吸收塔,新增6KV漿液循環(huán)泵三臺(功率分別為:355/400/400kw)、兩臺6KV氧化風機(功率分別為:355kw)。投運后,機組廠用電率居高不下。分析出了原來采用的漿液循環(huán)泵的“三二”運行模式,只是采用增加漿液循環(huán)泵的數(shù)量來增加漿液循環(huán)量,其實質(zhì)是增大或減小液氣比(L/G),當液氣比超過一定值后,增加漿液循環(huán)量,只能促進混合漿液中的HSO3氧化成SO4,有利于石膏的生成,脫硫率的提高非常有限。因此,過高的漿液循環(huán)量將直接導(dǎo)致運行費用增加。
因此,本文在確保安全及環(huán)保參數(shù)達標排放的前提下,從運行調(diào)整角度分析了影響常用電量的因素,將機組負荷劃分為兩段,根據(jù)機組負荷、二氧化硫濃度、各段的煙氣處理量調(diào)整了兩級吸收塔七臺漿液循環(huán)泵的運行方式,由“三二”改為“二一”的創(chuàng)新調(diào)整模式及相關(guān)優(yōu)化方案,將脫硫吸收塔系統(tǒng)常用電量降低31%,解決了脫硫系統(tǒng)廠用電率長期偏高的問題,每年節(jié)能效益在68.5萬元以上。
2新增二級吸收塔及設(shè)備規(guī)范
二級吸收塔與原一級吸收塔均為空塔結(jié)構(gòu),為鋼結(jié)構(gòu)圓筒體,內(nèi)襯玻璃鱗片。一級吸收塔正常液位為12.2米,新建二級吸收塔正常液位控制在9.0米左右。正常運行時,石膏漿液強制循環(huán)泵的間斷運行,一二級吸收塔的漿液濃度和PH值基本保持一致,漿液的PH值控制在5.2~5.6的范圍內(nèi)。
二級吸收塔采用噴淋塔,漿液循環(huán)泵將吸收塔漿池內(nèi)的吸收劑漿液循環(huán)送至噴嘴,對煙氣進行洗滌凈化并吸收煙氣中的SO2。漿液循環(huán)泵按照單元制設(shè)置(每臺循環(huán)泵對應(yīng)一層噴淋層),二級吸收塔設(shè)三層噴淋層,不設(shè)備用泵。二級吸收塔漿液循環(huán)泵與電機采用直聯(lián)傳動方式。循環(huán)泵及進口閥門能夠在控制室進行自動開啟和關(guān)閉。循環(huán)泵為離心泵,按40000ppm的氯離子濃度進行選材。泵殼、葉輪、前后護板材料為A49(或Cr30A)。漿液循環(huán)泵配有油位指示器、機械密封、聯(lián)軸器罩和泄漏液收集設(shè)備等其他附件。漿液循環(huán)泵機械密封采用SiC,并適應(yīng)沖洗水0.2~0.4MPa的要求。漿液循環(huán)泵采用全金屬泵(圖2雙塔系統(tǒng)DCS控制畫面)。新增1臺氧化風機作為備用,單臺流量6306m3/h,壓升137kPa(表1設(shè)備技術(shù)規(guī)范)。由于氧化空氣量的增加,需要對原有的氧化空氣管道進行更換。氧化風機及其附屬設(shè)備能由DCS實現(xiàn)順序控制。
3兩級吸收塔設(shè)備最佳運行方式的探索試驗
#3脫硫一級吸收塔系統(tǒng)配備3ⅠA、3ⅠB、3ⅠC、3ⅠD四臺漿液循環(huán)泵、3ⅠA、3ⅠB、3ⅠC氧化風機;二級吸收塔系統(tǒng)配備3ⅡA、3ⅡB、3ⅡC三臺漿液循環(huán)泵、3ⅡA、3ⅡB氧化風機。為探索脫硫吸收塔系統(tǒng)的節(jié)能運行方式,先進行了漿液循環(huán)泵運行方式的試驗探索(表2工況一、表3工況二)。試驗選取機組負荷相同、原煙氣濃度接近的時間段,確保試驗結(jié)果偏差在最小范圍。
工況一的吸收塔設(shè)備運行方式:一級吸收塔3ⅠA、3ⅠC、3ⅠD三臺漿液循環(huán)泵,二級吸收塔3ⅡA、3ⅡC兩臺漿液循環(huán)泵運行。
工況二的吸收塔設(shè)備運行方式:一級吸收塔3ⅠC、3ⅠD兩臺漿液循環(huán)泵,二級吸收塔3ⅡC一臺漿液循環(huán)泵運行。
2015年5月20日19:00開始,#3機組負荷268MW,機組負荷穩(wěn)定,脫硫系統(tǒng)參數(shù)無異常,進行了相同機組負荷下的兩種工況試驗,運行參數(shù)統(tǒng)計表如下:
試驗結(jié)論:由試驗數(shù)據(jù)可以看出,在機組負荷及PH值運行穩(wěn)定的情況下,通過運行操作手段,進行節(jié)能調(diào)節(jié),停止兩臺漿液循環(huán)泵,運行參數(shù)仍能達標排放(當?shù)囟趸蚺欧艠藴蕿榈陀?00mg/Nm3),環(huán)保指標控制相對安全;因此,在確保設(shè)備安全運行及環(huán)保參數(shù)達標排放的前提下,采用改變設(shè)備運行方式的調(diào)節(jié)手段達到節(jié)能目的是完全可以實現(xiàn)的(圖3試驗過程中的DCS畫面及設(shè)備運行方式)。
4兩級吸收塔6KV設(shè)備運行方式的優(yōu)化及節(jié)能分析
4.1兩級吸收塔6KV設(shè)備運行方式的優(yōu)化
在試驗結(jié)果的支持下,通過半年的統(tǒng)計總結(jié),將機組負荷分為三段,規(guī)定了脫硫系統(tǒng)在各負荷段漿液循環(huán)泵、氧化風機的節(jié)能調(diào)節(jié)方式,通過一段時間的實施,環(huán)保參數(shù)正常,節(jié)能效果顯著。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計,我廠機組負荷有3/4的時間機組負荷運行在250MW以下,因此,根據(jù)我廠機組運行負荷的實際運行情況,脫硫吸收塔系統(tǒng)漿液循環(huán)泵及氧化風機的運行方式規(guī)定如下:
(1)漿液循環(huán)泵的“三二”方式,改為“二一”。當負荷250MW以下時,一級吸收塔應(yīng)保持兩臺循環(huán)漿液泵全出力運行,二級吸收塔應(yīng)保持一臺循環(huán)漿液泵運行,并維持石膏漿液PH值在5.2~6.0,石膏漿液密度控制在1084~1093kg/m3以內(nèi),當石膏密度大于1093kg/m3時,應(yīng)進行脫水。
(2)氧化風機的運行方式可“二變一”。當負荷200MW以下時,氧化風機可又原來的“兩運一備”改為單臺氧化風機運行。脫硫系統(tǒng)投入初期,氧化風機可以不投入運行。
(3)石膏一、二級脫水系統(tǒng),當石膏密度在1084kg/m3以下時,應(yīng)及時停止脫水系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備(真空泵、濾液泵、廢水泵、溢流泵、真空皮帶脫水機、濾布沖洗水泵、石膏輸送機)運行。
(4)脫硫現(xiàn)場照明停、送要及時,根據(jù)季節(jié)變化調(diào)整室外照明停送時間。
4.2優(yōu)化運行方式后的節(jié)能分析
4.2.1節(jié)能分析及對比
為驗證吸收塔系統(tǒng)優(yōu)化運行后的節(jié)能情況,我們對吸收塔系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化運行后的節(jié)能情況進行統(tǒng)計對比(圖4運行方式改變后節(jié)能對比)。期間,分別篩選了2015年及2016年機組負荷相近、原煙氣濃度相近1-3月份進行對比,通過所屬6KV設(shè)備開關(guān)室漿液循環(huán)泵及氧化風機的關(guān)口電量統(tǒng)計(表4電量統(tǒng)計表),如下表所示:
節(jié)能計算(以2月份為例):
每臺機組每月吸收塔系統(tǒng)節(jié)約電量:136523—94583=41940(kwh);
折算為成本價:41940×0.34=14260(元);
四臺機組每年節(jié)約成本:14260×4×12=68.5(萬元)。
4.2.2運行操作的注意事項
實現(xiàn)節(jié)能調(diào)節(jié)過程中,切換備用漿液循環(huán)泵、氧化風機的頻率增加,能夠做到及時發(fā)現(xiàn)缺陷、處理問題,做到了各臺漿液循環(huán)泵、氧化風機之間的相互備用;但是,在機組負荷變化時,增加了運行操作工作量。
5結(jié)論
通過實驗及數(shù)據(jù)分析表明,在不投入成本的前提下,通過運行調(diào)節(jié)方法實現(xiàn)節(jié)能31%的操作方法是可行的。同時,總結(jié)出了一整套一、二級吸收塔之間設(shè)備協(xié)調(diào)運行的調(diào)節(jié)經(jīng)驗,為兄弟單位運行調(diào)整提供參考,為完成萊城電廠全年節(jié)能及環(huán)保達標排放任務(wù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
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