1000MW机组灰硫系统经济运行探讨

1000MW机组灰硫系统经济运行探讨

刘初明

（国电江苏电力有限公司谏壁发电厂 江苏 镇江 212006）

【摘 要】本文介绍了谏壁发电厂七期脱硫及输灰系统主要设备及其运行特点，并对其进行深入分析后，针对存在问题采取了有效的措施，通过实验得出灰硫系统包括循环泵、真空皮带脱水系统、氧化空气系统、输灰空压机系统、灰斗蒸汽加热系统的最佳运行优化方案，并计算出相关经济收益，达到机组节能降耗目的。

【关键词】灰硫系统 节能降耗 经济运行优化0 引言

目前，我国火力发电厂目前投运的烟气除灰脱硫装置约占到火电装机容量的95％以上，但大多数灰硫系统运行都存在能耗较大的困扰。

谏壁发电厂2台1000MW机组灰硫运行在目前燃煤掺烧引起进口原烟气硫份、灰份变化大以及出口环保指标要求日趋严格的环境下，从优化系统运行方式和相关技术改造入手，对浆液循环泵系统、真空皮带机脱水系统、氧化空气系统、输灰空压机系统、灰斗蒸汽加热系统等通过进行经济运行优化试验和改进相，达到节能降耗、降本增效目的进行探讨。

1 灰硫系统及主要设备

谏壁电厂作为华东电网体系的核心电站，在役机组为六期#11、#12机组（2×330MW）、七期#13、#14机组（2×1000MW），全厂总容量为2660MW。

七期#13、#14机组除灰脱硫装置已于2012年全部投运，并于2016年对脱硫系统进行提效改造。目前采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，单塔双循环设计，脱硫系统前部两台三室四电场电除尘装置，后部到烟囱进口间于2016年提效改造时加装湿式除尘器。

2 除灰脱硫系统济运行方式2.1 灰硫系统经济运行的特点

脱硫系统运行有2个特点：成本随运行工况变化与经济环保效益相互制约；而除灰系统则存在运行故障频繁，设备、管路磨损大，备品消耗高，运行维护费用高等问题。

在各类运行费用中，电费是最大的一项，特别是其运行电耗占到机组发电量的1％左右，占灰硫系统总运行费用的80％以上。因此，要降低灰硫系统的运行费用，就要研究如何降低灰硫运行能耗，特别是降低电耗和汽、水耗。

2.2 浆液循环泵运行方式优化

该厂针对燃煤含硫量变化，FGD入口SO2浓度降低的实际情况，对循环泵运行方式进行了优化。

脱硫吸收塔、AFT塔共设置6台浆液循环泵，设计脱硫效率98.1%。为降低电耗，对循环浆液泵在不同的组合方式下，进行了脱硫效率试验。吸收塔#1、#2、#3和AFT塔#4、#5、#6浆液循环泵的标高分别为25.6m、23.8m、22.0m和27.4m、23.3m、21.5m；当循环泵在一般运行条件下，分别对不同泵体组合开展区别性的模式比较试验（需要至少一台 塔浆液循环泵运行）。

在循环泵可以正常工作的基础上，对其中的任意几台（准备AFT塔一台泵正常做备用）开展脱硫效率的对比试验，最后找到最经济的运行组合。

试验方法：调节吸收塔和AFT塔不同循环泵的组合方式，再通过DCS获取脱硫效率的数据，本次以原烟气SO2浓度选择在工况中经常达到的值2000 mg/Nm3为例。

试验条件：如表1所示

表1 循环泵组合试验的工况条件

试验结果：如表2所示

表2各种浆液循环泵组合及脱硫效率

通过试验数据可知，原烟气SO2浓度在2000 mg/Nm3

左右，保证出口净烟气硫份不超标情况下，运行3台浆液循环泵，脱硫效率达不到98.1%以上的设计值；运行4台泵脱硫效率可达到98.5%以上；运行5台泵脱硫效率可达到99%以上。证明循环泵的运行数量变化对脱硫效率影响显著，随着数量增加，脱硫效率明显上升；循环泵数量的增加和灵活变化也增强了脱硫系统对燃煤硫分变化的适应性。

从表2可以看出，投运#4泵时，脱硫效率比相同数量下的其他组合高出1%～2%，这是由于#4泵配套的喷淋管高度最高，跟烟气融合接触的时间更长，所以#4浆液泵产生了较为完善充分的内部反应，表现出的脱硫效率也最高；较低的#5、#6的组合依次减弱。

但是运行中仅仅使用#4泵来调节脱硫效率是极不经济的，#4泵的位置比#6泵高出3.6米，正常运行时电耗高出110kW/h，运行中既要确保达到脱硫效率，也要能经济、高效地使用不同循环泵的组合。因此在本试验中，#1、#2、#3、#6四台泵的组合为最优、最经济。

在原烟气SO2浓度不高时，尤其是在1500 mg/Nm3以下，

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研究探讨

可以选择在#1、#2、#3中停用一台，适当提高浆液pH值，场，每一路由一个总门开关。经运行中观察发现，由于电除从而节省厂用电耗。

2.3 真空皮带机脱水系统优化

为了减少皮带机的运行时间，降低皮带机的电耗，在今年5月份进行了真空皮带机运行的优化试验。将石膏浆液在吸收塔内部的氧化时间延长，每天分为12小时氧化，保证石膏浆液充分氧化结晶，剩余12小时则启动皮带机连续对两台机组出石膏；同时，对皮带机的运行状况、石膏浆液的密度以及石膏的品质进行了监测试验。

从试验的结果看，通过改变石膏浆液的氧化时间，从而减少了皮带机及其附属设备的运行时间，提高真空皮带机脱水效率，降低了石膏含水率和浆液密度，提高了脱水系统设备的运行效率，达到了节约厂用电的目的。

2.4 氧化空气系统的优化运行

七期吸收塔氧化风机出口为母管制，再将母管内氧化风引至各氧化风机喷枪口。原设计喷口有喷水减温装置，该装置投入运行时氧化风机进口风门开度45%时，电流为48A左右，在根据氧化风出口温度分析判断后，决定取消喷水减温装置；取消后，氧化风机进口风门在同样开度时,电流在42A左右，经运行实践证明取消喷水减温后，吸收塔反应区域温度在50℃左右而且氧化效果基本没有影响。

与此同时，七期脱硫运行中，根据浆液氧化与PH值的关系分析，随着PH值超过6.0浆液氧化效果逐步减弱。（如图1所示）根据此关系变化，在实际运行中由于AFT塔内浆液PH值均在6.2左右，因此采用大胆停用AFT塔氧化风机，所有浆液均通过溢流至吸收塔氧化，从而可长期停用一台6KV电机，极大降低运行电耗。

图1 PH值与浆液氧化速率关系图

采取以上两种运行优化措施后，吸收塔石膏浆液中的亚硫酸钙含量均维持在0.25%左右不变。

2.5 输灰空压机及灰斗蒸汽加热运行方式优化2.5.1输灰空压机运行方式优化

七期两台机组输灰系统各自配备4台输灰空压机，出口为母管制度，可以联络运行。日常运行方式为6台空压机联络运行，剩余两台空压机备用，输灰空压机根据母管压力变化进行加卸载运行，维持出口母管压力为0.45 Mpa—0.5Mpa。 在后来的设备消缺中发现，空压机的加卸载电磁阀实际存在不到位的现象，这主要由于设备磨损以及吹扫气源不干净造成的，因此在运行中加强对加卸载电磁阀的维护与更换，确保动作可靠，经及时更换阀门后，空压机运行数量由6台减少到4台，停用两台6KV辅机后依然可以维持出口压力不变。

2.5.2 灰斗蒸汽加热运行方式优化

原七期两台机组蒸汽加热为总管后分四路进入四个电

尘进口烟温较高，各一电场灰斗温度长期维持70℃左右，输灰效果较好。

针对此情况，为进一步达到降低运行中灰斗加热蒸汽用量，七期两台机组的一电场蒸汽加热管路均加装一组独立总门控制开关，日常运行中关闭；若发生灰斗输灰不畅或冬季环境温度过低等异常情况再开通蒸汽加热。

3 经济运行优化效益分析

通过一系列经济优化运行方案的实施，产生的综合经济效益如下（厂用电按0.24元/kWh计算）：

(1) #13、#14机组脱硫装置各退出1台循环泵运行，按年平均运行250天计算，单台机组年节电在750万kWh、节电费用在180万元左右，节电效益显著。

(2)真空皮带机系统优化运行后，平均每天减少运行6h，节电费用18.72万元。

(3)输灰空压机优化运行后，节电费用为75.36万元。(4) 脱硫FGD装置的AFT塔氧化风机退出运行后，每小时耗电450kWh，按年运行250天计算，年节电270万kWh，单台机组节电费用64.8万元。

(5) 七期电除尘一电场蒸汽加热管路改造后，通过计算，七期一电场每小时可各节省0.48t汽耗，每月按30天算，一台机组可节省汽耗345.6t；按目前汽价170元/吨、一年停止运行190天计算，单机可节省37.2万元。

通过系统优化运行和调整，大幅度降低了灰硫运行成本，七期2台1000MW机组灰硫经济运行年节省成本费用在658.09万元左右。

4 结论和建议

做好系统的优化设计及运行经验的积累和总结对今后灰硫装置的安全稳定经济运行都具有重要的意义。现结合谏壁发电厂1000MW机组灰硫系统的经济运行实践，再提出几点建议：

(1)对谏壁发电厂目前燃煤掺烧含硫量较低且煤来源比较稳定的情况，合理选择吸收塔的液气比。

(2)输灰空压机工作环境靠近化水的机组排水槽，水分和粉尘会造成金属器件、管道生锈腐蚀，造成运动部件卡死或磨损，使气动元件动作失灵和漏气，导致长期增加2台6KV辅机运行，因此运行中做好各设备维护十分重要。

[参考文献]

[1] 王琼. 电除尘及其除灰系统运行优化措施[A]. 低碳技术，2017，0051-02.

[2] 胡秀丽.湿法烟气脱硫经济运行研究[D]. 电力设备，2006.

[3] 西安热工研究院.火电厂烟气污染物超低排放技术[M]. 北京：中国电力出版社，2016.

[作者简介]刘初明（1985年-）男，工程师/运行专工，从事电厂除灰脱硫运行管理工作，江苏镇江212006。

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