（神华国神哈密煤电公司大南湖电厂 新疆哈密市 839000）
摘要：燃煤是我国能源提供的重要方式，燃煤的脱硫过程是环境保护的重要措施，脱硫系统的运行需要消耗大量的能耗，进行系统能耗的分析研究是系统节能的关键。本文对烟气脱硫系统的节能优化进行了分析，以便为相关的工艺运行提供参考。
关键词：烟气脱硫；节能优化；能耗分析
1引言
随着经济和社会不断发展，人们对环境保护认识日益深刻。我国的大气污染仍然以煤烟型为主，主要污染是SO2和烟尘，酸雨问题依然较严重，电厂的烟道气中硫含量较高，超过了排放标准，不能直接排放，因此要对电厂的烟道气进行脱硫处理，火电厂烟气脱硫是控制SO2排放的主要途径。而我国的能源结构是多煤少油，因此进行煤炭燃烧来提供发展所需的能源是必不可少的。火电机组的烟气脱硫系统是一个消耗能源的重要设备，因此对于该系统进行能源消耗结构的分析，可以在以消耗较低能量的前提下实现脱硫的目的。
2火电厂湿法烟气脱硫简介及PH值控制策略
湿法脱硫是一种气液反应，整个过程发生在烟道末端、除尘器之后。反应温度在露点以下，因此脱硫后的气体应该加热后再排空。由于脱硫过程是气液反应，是一个化学反应过程，因此，脱硫速度快，效率高。此种方法的 缺点是存在废水处理，前期投入较大等特点，运行费用也较高。由于烟道气中存在二氧化碳和二氧化硫，可以比较二者的酸性，选择合适的碱性溶液选择性去除二氧化硫，提高脱硫效率。湿法脱硫主要有石灰石-石膏法脱硫工艺、氨吸收法脱硫工艺等，以石灰石-石膏法脱硫工艺为例，介绍湿法脱硫的原理：灰石-石膏法脱硫工艺的脱硫过程主要是首先石灰石在在设备中被加工成粉末，粉末吸收工艺水，制成石灰石浆液，作为脱硫剂备用；脱硫剂在泵的作用下注入吸收塔的顶部，底部在引风机的作用下通入锅炉烟道气，在气液逆流接触过程中，脱硫剂吸收烟道气中的二氧化硫。在吸收二氧化硫之前，为提高烟道气和浆液充分接触而添加的空气喷嘴会源源不断的向吸收塔内注入强制空气，溶解在水中的二氧化硫在空气中的作用下被氧化，由HSO3-氧化成H+和SO42-。浆液在酸性条件下会溶解生成钙离子，Ca2+和SO42-接触会生成CaSO4沉淀，然后将生成的产物用作建筑材料，通大量浆液接触的烟气经过吸收塔后水蒸气达到饱和状态，然后经过下游的烟气加热系统加热升温后排空。从而完成对烟道气中硫的脱除和利用。
维持PH值的稳定是脱硫过程的关键，是为了保持脱硫过程稳定有效进行，也是为了使石膏的质量达到生产的要求。根据工厂的实际生产和工程设计要求，一般维持塔内PH值在5.2-5.6之间。不仅可以维持石膏的纯度，也可以实现规定的脱硫率。如果PH值出现异常，就要采取必要的措施。例如：PH降低，需要增加石灰石浆液的输入量，PH值升高时，就应该减少石灰石浆液的输入量。因此，一般采取控制措施通过控制石灰浆液的输入量或者浓度来实现对于吸收塔内PH的控制。
3影响脱硫效率的因素分析
（1）PH值的影响
湿法脱硫是工业上应用较广的类型。在湿法脱硫过程中，PH是重要的指标，直接关系到最终硫的脱除效率。当pH值较低时，可以促进碳酸钙的溶解。当pH值升高时，可以促进二氧化硫的吸收，但对碳酸钙的溶解和亚硫酸氢根氧化以及石膏结晶这些过程的进行有抑制作用，并且当pH值较高时（pH>6.2），这时候的生成物是亚硫酸钙半水化合物，它的溶解度非常低，特别容易造成塔内以及设备表层出现结垢、堵塞现象。
（2）氧含量的影响
氧气在脱硫过程的作用是将烟硫酸根离子氧化成硫酸根离子。随着烟气中氧含量的增加，可以增加硫酸钙的形成速率，提高脱硫率，由于烟道气中的氧含量一般不能达到要求，因此，一般需要增加鼓风机来达到增氧的目的，可以在一定程度上增加脱硫率。当烟气中氧气含量为6%时，氧化风量增加5%，可提高脱硫率在2.5%左右。
（3）烟气与脱硫剂的接触时间
烟道气经过引风机进入吸收塔的下部，自下而上通过吸收塔。与经过自上而下的石灰浆液接触，从而完成脱硫的过程。烟道气与脱硫剂的接触时间直接影响烟道气中硫的脱出率。一般的吸收塔存有4台循环泵，每台循环泵对应不同的喷淋盘，可以根据烟道气的流量和烟道气中的硫含量调整4台循环泵的开关组合，为方便说明，对循环泵进行编号，自下而上分别是1、2、3、4。4号循环泵的喷淋位置最高，因此经过4泵的浆液与烟气的接触时间最长，有利实现高脱硫率。在烟气流量大时，2、3、4循环泵联合运行时的脱硫率要比1、2、3号泵的联合运行时高出3%以上，即：4号循环泵的投运对提高脱硫率效果显著，3号、2号、1号依次减弱，也就是说，烟气与脱硫剂的接触时间越长，脱硫率越高。另外，新鲜的石灰石浆液是通过3号或4号循环管注入的，所以3、4号循环泵的投运与否将直接影响脱硫率。
（4）液气比
液气比（L/G）是指洗涤每立方米的烟气所使用的硫酸钙浆液液量，它不只是影响烟气脱硫的效率，还对系统的运行成本有影响。当除了液气比之外，所有参数都不变时，它的增大实际上等同于使塔内的喷淋密度变大了，这无疑会使烟气与硫酸钙浆液的接触面积变大，从而提高脱硫效率。液气比增加，无疑会增加运行成本，而当液气比增加到某一值后，进一步增加液气比，脱硫效率变化不大，因此需要结合脱硫效率和运行成本综合选择液气比。
4脱硫系统运行主要耗能设备及优化方案
4.1 主要耗能设备分析
目前，应用较多的脱硫工艺方法为石灰石湿法脱硫工艺，因此对节能的消耗运行分析主要针对石灰石湿法脱硫。
一般而言，火电机组的烟气脱硫消耗电能为3-10MW，约占整个火电厂总耗能的1%-2%。整个脱硫工艺包含几个子系统，分别为石灰石制浆系统，二氧化硫吸收子系统、石膏脱水系统、浆液子系统等，各系统中含有大量的循环泵、风机等设备，这些都消耗掉大量的能量。其中浆液循环泵、增压风机和氧化风机是耗能的三大设备，约占整个脱硫系统耗能的80%。
浆液循环泵是设置在浆液吸收塔内的设备，在烟气吸收塔中设置了多层喷淋塔，因此在每层喷淋塔上都设置了相应的浆液循环泵，每层设置的浆液循环泵一般为单级离心式水泵，在运行方面只有全开和全关两种状态，因此在吸收塔进行烟气脱硫运行时，所有的循环泵都在进行全负荷运行，运行的循环泵台数越多，消耗的能量也就越多。
为了克服烟气在系统的压力，将烟气能够有效的运行到系统中的各个部分，因此需要进行增压风机进行相关的操作，增压风机采用的是动叶可调轴流风机，通过叶片的开度来调节风量的调节，因此也相应的调节系统中的压力。其中增压风机的能耗可以由下式计算。
在烟气流量适合的范围内，对于同一烟气流量，风机叶片开度越小，其能耗越低，在满足相应的操作工艺要求的前提下，可以选择较小的风机叶片开度，以降低能耗。
（3）氧化风机节能方案
氧化风机的能耗主要受叶轮外径、叶轮长度、面积利用系数、容积效率及转速的影响，可采用变频调速来控制氧化风机所提供的空气量，以满足工艺要求的同时达到节能的目的。
5结语
在火电机组的脱硫系统的运行过程中，一味的追求高的脱硫效率，未必是一个合理和科学的选择，在满足环保的要求下，同时结合机组的负荷、燃煤煤种的特性进行合理的调节设备的运行方式以达到降低能耗的目的。
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论文作者:李悦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
标签：烟气论文; 浆液论文; 湿法论文; 石灰石论文; 系统论文; 吸收塔论文; 风机论文; 《电力设备》2017年第26期论文;