脱硫装置优化运行

1、2009.10 中国 昆明2009年清洁高效燃煤发电技术协作网年会1October 2009 2009 Collaboration Network Annual Meeting of Clean andKunming, ChinaEfficient Coal-fired Power Generation Technology脱硫装置运行优化何育东西安热工研究院有限公司,西安 710032Operation optimization of the flue gas desulfuration systemHe yudong摘 要:脱硫装置运行优化是节能降耗的一个重要手段,本文概要介绍了脱硫运行优

2、化的策略和内容。 关键词:脱硫装置 运行优化Abstract :Operation optimization is an important way of saving energye and decreasing consume of the flue gas desulfurization system. The strategy and content of operation optimization are summarily recommended 。 Key words :Flue gas desulfuration system ;Operation optimization1

3、 前言我国火力发电厂目前投运的烟气脱硫装置约占到火电装机容量的65%以上,数量庞大。但从运行情况来看,大多数脱硫装置都或多或少存在一些问题。其中的厂用电率高和物耗量大是被普遍关注的问题。出现这些经济性指标不高的原因是多方面的,有设计和安装方面的先天不足;有管理制度的不到位;也有运行方式的不合理。对于其中的运行方面的原因,是可以通过制定运行优化策略、改进运行方式获得较明显的经济效果的。本文拟以石灰石-石膏法为例对脱硫装置的运行优化做一点探讨。2 脱硫装置运行的特点脱硫装置运行有两个特点:一是运行成本是随运行工况变化而变化的;二是经济效益和环保效益在一定程度上是相互为制约的。如增加浆液循环泵投运的

4、台数或适当增加石灰石浆液的供给可以提高系统的脱硫率, 从而达到更好的环保效益, 但系统的电耗和脱硫剂的消耗就会增加,反之亦然。对于已投运的FGD 装置应达到的性能指标(脱硫效率和排放浓度, 现阶段各地区有较大差异。一般参考的规定和原则有:(1火电厂污染物排放标准。2003 年我国发布了修订的火电厂大气污染物排放标准。该标准中规定了火电厂锅炉SO 2的最高允许排放浓度。例如对于第2和第3时段电厂, 分别执行1200mg/m 3和400mg/m 3的SO 2最高允许排放质量浓度。有些地区还规定了更严格的排放标准;(2地方政府要求的脱硫效率和投运率;(3地方政府核定的SO 2排放总量。总之,具体到一

5、个地区的一个电厂,被要求的脱硫效率和排放浓度有着一定的差异。3 脱硫装置优化运行的策略FGD 装置的运行成本费用主要包括电费、脱硫剂费用、水费、蒸汽费和其它管理费用,在脱硫的各项成本中,而其中的电费、脱硫剂费用、水费、蒸汽费与运行工况紧密相关;此外, FGD 装置的运行方式还会影响SO 2的排污缴费和脱硫副产物的销售收入。将受脱硫运行方式影响的这些因素累加起来,称为相对生产成本。C=C 1+C 2+C 3+C 4+C 5-C 6式中: C 相对生产成本,元; C 1 系统电费,元;C 2 脱硫剂费用,元; C 3 用水费用,元; C 4 用蒸汽费用,元; C 5 SO 2排污缴费,元; C 6

6、 副产物的销售收入,元。其中,电费、脱硫剂费用、SO 2排污缴费权重较大。 脱硫运行优化的策略就是:在满足当地环保要求的前提下,使得脱硫相对生产成本(C最低。在此原则下,针对脱硫负荷、燃料硫分变化的不同工况, 实行最优的运行方式。2009.1022009年清洁高效燃煤发电技术协作网年会中国 昆明4 运行优化的内容4.1 吸收系统的运行优化脱硫装置吸收系统运行优化的内容有:浆液循环泵的运行优化;PH 值的运行优化;氧化风量的运行优化;吸收塔液位的运行优化;石灰石粒径的运行优化等。下面举例说明。某电厂一300MW 机组配套的烟气脱硫装置,设置四台浆液循环泵,从低到高分别为A 、B 、C 、D 。入

7、口SO 2浓度的正常变化范围为1500-4500mg/m 3,习惯运行方式为B 、C 、D 浆液循环泵运行。对脱硫效率没有要求,只需满足400mg/m 3出口排放浓度要求,排污费按实际排放量缴纳。脱硫剂为外购石灰石粉,石膏外卖有一定的收益。无蒸汽消耗。(1循环泵的优化运行300MW 负荷时,入口SO 2浓度为4000mg/m 3时循环泵不同组合运行情况循环泵不同组合运行情况 Tab工况 投运循环泵 脱硫效率,% 出口SO 2浓度,mg/m 3电耗量,kW 石灰石消耗量,t/h 石灰石成本,元/h 电成本,元/h 水成本,元/h 排污缴费,元/h 石膏收益,元/h 总的相对成本,元/h 1 AB

8、CD 95.6 176 4502 8.13 2032 1711 168 133 14039042 BCD 93.6 256 4081 7.96 1989 1551 168 194 13737653 ACD 93.0 280 4032 7.91 1976 1532 168 212 13637524 ABD 92.4 304 3983 7.85 1964 1514 168 230 13537405 ABC 91.8 328 3929 7.80 1951 1493 168 248 13437266 CD 88.8 448 3612 7.55 1887 1373 168 339 13036377 BD

9、 88.1 476 3558 7.49 1872 1352 168 360 12936248 BC 87.4 504 3508 7.43 1857 1333 168 382 12836129 AD 86.7 532 3511 7.37 1842 1334 168 403 127362110 AC 86.1 556 3459 7.32 1830 1314 168 421 126360711 AB85.458434087.261815 1295 168 4421253595循环泵不同组合时的相对生产成本Fig 由表一和图一可以看出:此工况时,在满足出口排放浓度前提下,相对生产成本最低的浆液循环泵组

10、合方式为ABC, 这种组合方式是最经济的。(2pH 值的优化运行300MW 负荷,入口SO2浓度为4000mg/m3时pH 值的优化不同pH 值的运行情况Tab工况投运循环泵pH 值,/脱硫效率,%出口SO 2浓度,mg/m 33ABC4ABC5.692.62961.0337.971493 1993 168 2241373741不同pH 值时的相对生产成本Fig从上述表中可以看出,在试验范围内,吸收塔浆液的pH 值越高, 脱硫率就越高,石膏中的CaCO 3质量分数也越高, 相应增大了钙硫质量比,石灰石耗量自然也增加了。试验可以看出, 工况3是最佳工况,即pH 值在5.4时, 既可以达到较高的脱

11、硫率,又可以实现较低的钙硫比。而当pH 值在5.65.8范围内, 脱硫率尽管可以进一步增加,但并不明显, 钙硫比却有一定的增加;而当pH 值在5.05.2范围内, 钙硫比尽管可以进一步减少,但脱硫率却有一定的下降。工况3的相对成本较其它几个工况均低,是最佳工况。(3吸收系统最佳运行卡片按此示例完成不同脱硫负荷和燃料硫分时,浆液循环泵运行优化、PH 值运行优化、氧化风量运行优化、吸收塔液位运行优化等项目后,就可以得到此套脱硫装置吸收系统最佳运行卡片。见表三:2009 Collaboration Network Annual Meeting of Clean and October 2009Eff

12、icient Coal-fired Power Generation TechnologyKunming, China2009.10 中国 昆明2009年清洁高效燃煤发电技术协作网年会3October 2009 2009 Collaboration Network Annual Meeting of Clean andKunming, ChinaEfficient Coal-fired Power Generation Technology最佳运行卡片Tab入口SO 2浓度,mg/m 3运行设定值45004000 3000 2000浆液循环泵 ABCD ABC/ABD A C/AD AB/AC

13、pH 值5.45.45.4 5.2氧化风机 2台2台 2台 1台300MW吸收塔液位 高高中中浆液循环泵 B CD/ACD CD/ABC AB/AC AB/AC pH 值 5.4 5.45.3 5.2氧化风机 2台2台 2台 1台240MW吸收塔液位 高 中中低浆液循环泵 CD/ABCBC/BD AD/BC AC/AD pH 值 5.4 5.35.2 5.2氧化风机 2台2台 1台 1台机 组负荷180MW吸收塔液位 中 中低低表三中的吸收系统最优运行卡片,给出了在不同负荷、不同入口SO 2浓度时,最佳的浆液循环泵组合方式、最佳的pH 设定值、氧化风机的投运台数、吸收塔液位这些基本的运行设定,

14、一目了然,便于运行人员操作。4.2 烟气系统的运行优化烟气系统运行的特点是:运行成本直接与电耗相关,与其它成本基本无关;电耗占脱硫系统电耗比例大,而脱硫风机又是最大的耗电设备;优化运行核心就是降低烟气系统的阻力和优化风机运行。烟气系统优化的内容有:(1维持烟气系统的阻力在正常范围。尤其是降低和缓解GGH 和除雾器结垢和堵塞引起的阻力增加;包括GGH 吹扫周期、高压水投入频率、维持水平衡等的优化。(2增压风机与引风机串联运行优化;增压风机与引风机为串联运行方式,两风机共同克服锅炉烟气系统加脱硫烟气的阻力。要避免出现一个风机在高效区运行,而另一个风机在低效区运行的情况。应通过试验,在机组和脱硫系统安全运行的前提下,找出不同负荷时两风机最节能的联合运行方式(增压风机和引风机电流之和为最小值。4.3公用系统(制浆、脱水、废水的运行优化公用系统运行的特点是电耗占脱硫系统电耗的比例低。但仍有潜力可挖,大部分脱硫装置都存在出力不足的问题。烟气系统优化的内容有:(1增加设备出力,减少公用系统的运行时间。应在满足工艺要求的条件下尽可能提