摘要：随着目前电力需求的增多和对环境保护力度的加大，人们开始高度关注发电机组中脱硫系统的节能优化问题，因此要加快对其节能优化的研究工作。基于此，本文对火电机组脱硫系统超低排放改造节能优化措施进行了分析。
关键词：脱硫系统；超低排放；节能优化
1脱硫系统设计方案优化
在确定脱硫系统超低排放改造方案时，应在确保改造方案环保排放达标的前提下，尽量降低投资和能耗指标。脱硫系统能耗指标包括电耗、脱硫剂耗量、水耗、气耗等，其中电耗成本约占其整体能耗成本的70%，因此本文所称能耗泛指电耗。为更直观地体现脱硫装置污染物减排的能耗代价，便于比较不同负荷工况下脱硫系统的能耗指标，本文提出了单位减排能耗的概念，即脱除单位质量SO2需要消耗的电量，计算公式如下：
1.1烟气系统
目前，脱硫装置烟气系统改造的主流方案是取消增压风机，将引风机和增压风机合并设置，由引风机克服脱硫装置烟气系统阻力。对某电厂1000MW机组引风机与脱硫增压风机合并改造进行了方案对比研究，结果表明在机组1000MW满负荷运行工况下，改造前引风机和增压风机总功率为6581.2kW，引风机、脱硫增压风机合并改造后引风机总功率为5395.6kW，改造后烟气系统风机总功率减少1185.6kW，厂用电率下降0.237%，节能效果显著。
取消增压风机后，还需对引风机出口至脱硫吸收塔入口间烟道进行优化设计，以减少烟道阻力。石清鑫等对某电厂300MW机组取消增压风机后引风机出口至GGH原烟气侧入口烟道设计进行优化研究，一种方案是采用矩形管道联接拆除增压风机后的烟道，优化方案为拆除增压风机及相关烟道，新建钢烟道使两侧引风机烟气汇流，然后从汇流烟道一侧开孔连接至GGH原烟气侧入口烟道，结果表明采用优化方案烟道阻力可在满负荷工况下降低约260Pa。
1.2吸收塔系统
影响烟气脱硫系统脱硫效率的因素包括吸收塔结构设计、运行参数控制、吸收剂品质等。在脱硫系统设计边界条件确定后，影响吸收塔脱硫效率的主要设计因素包括烟气流速、喷淋浆液总流量、喷淋层及喷嘴布置、是否设置塔内强化传质构件等。
以某600MW机组进行脱硫装置超低排放改造为例，其设计吸收塔入口SO2质量浓度为3000mg/m3，出口SO2质量浓度不超过35mg/m3，设计脱硫效率为98.83%。改造方案1为喷淋空塔方案，设置5层喷淋层，每层喷淋层对应设置1台流量为10500m3/h的浆液循环泵，最下层喷淋层对应浆液循环泵A，浆液循环泵扬程为19.8m，喷淋层中心线间距2m。方案2为托盘塔方案，设置4层喷淋层和1层合金托盘，每层喷淋层对应设置1台流量为10500m3/h的浆液循环泵，最下层喷淋层对应浆液循环泵A，浆液循环泵扬程19.8m，喷淋层中心线间距2m。
吸收塔系统的主要电耗为浆液循环泵电耗及吸收塔阻力引起的引风机（或增压风机）电耗，包括浆液循环泵轴功率和吸收塔阻力导致的风机轴功率。
虽然相对于喷淋空塔方案，托盘塔方案吸收塔阻力增加500Pa，引起风机电耗增加510kW，但喷淋空塔方案多设置1层喷淋层，其对应的循环泵轴功率为1097kW，两者叠加得出在设计工况下运行时托盘塔方案可节能587kW，减少厂用电率约0.1%。
1.3氧化风系统
石灰石-石膏湿法脱硫装置吸收塔氧化风管布置方式主要有矛枪式和管网式，如图1所示。矛枪式氧化风管一般布置在吸收塔浆液搅拌器内侧上方，通过搅拌器旋流的推力促进氧化空气分布，距吸收塔底部距离一般约为2m。管网式氧化风管一般布置在距吸收塔浆池液面6~7m位置，该方式下氧化空气喷口距离液面的高度小于矛枪式布置方式，因此氧化风机扬程更低，电耗消耗量相对较小；同时氧化空气分布更均匀，氧化效果更好。
1.4石膏脱水系统
石灰石-石膏湿法烟气脱硫副产物石膏浆液，一般需要经过石膏旋流器和真空脱水机两级脱水处理。真空脱水机是二级脱水系统的核心设备，也是主要的耗能设备，主要分为圆盘脱水机和真空皮带脱水机。某电厂30t/h处理能力的圆盘脱水机总电耗约53.5kW，同等处理能力的真空皮带脱水机总电耗约207kW，可见圆盘脱水机能耗约为真空皮带脱水机的1/4，节能效果显著。另外，圆盘脱水机还具有占地面积小、节水的特点，但其造价相对较高，且实际运行中也存在陶瓷盘片易堵塞、更换频率高、维护成本较高的问题。目前，有厂家推出了滤布真空盘式脱水机，其结构和陶瓷式圆盘脱水机类似，将盘片更换为框架外敷滤布式，降低了运行维护成本。但运行效果还有待长期运行后进一步验证。
2脱硫系统运行方式优化
2.1循环泵节能优化运行方法
对于火电厂的机组，要想有序的运行，就要在满足脱硫要求和规范的条件下，对泵的运行数量进行合理的调节，这样可以大大的降低循环泵的总体能源消耗。倘若脱硫之后的净烟气SO2与SO2最大排放浓度相同，那么最低脱硫率公式为：
在公式中，最低脱硫率用min表示，单位是%；SO2最大排放浓度用C表示，单位是mg/m3。与此同时可以得出最小液气比、最低浆液量、循环浆液裕量，计算公式如下：
在公式中，最小液气比用（L/G）min表示，单位是L/L/m3；最低浆液量用Qmin表示，单位是m3/h；循环浆液裕量用Qcycle表示，也就是说由浆液循环泵提供出来的，超过反应所需要的浆液量。通过上述的分析，在净烟气满足SO2最大排放浓度下，如果Qcycle超过了一台泵额定流量的时候，就会停止运行一台循环泵，从而确保减泵运行，有效降低循环泵的能源消耗。
2.2增压风机节能优化运行方法
通常情况下，增压风机是使用动（静）叶可调轴流风机，用曲线来表示，包括：风机全压、体积流量以及叶片开度。不同的叶片开度的风机性能曲线的形状是不同的，其中效率曲线的形状是不规则的封闭环状，并且各个开度风机的效率会随着流量的增大，先增加后减少。
工程在误差控制在3%内。采用最小二乘法进行曲线的拟定，可以
得到各叶片开度能耗—流量曲线，并且将其与施工现场的数据进行有效结合。因此，在有效满足烟气流量和升压的条件下，应该选择比较小的风机开度，这样可以大大降低风机的能源消耗。
2.3烟气脱硫系统运行优化方法
对于进行烟气脱硫系统建设与设计而言，最大负荷与机组设计煤种是决定容纳最大脱硫容量的依据，而对于烟气脱硫系统已投入了生产的其最大脱硫效率是一定的，导致实际脱硫需求不相符合的因素是机组的负荷与燃煤质量。就此状况而言，应该采用计算方法与定量分析，保证预测的科学合理性，适当调整烟气脱硫，对其节能潜力进行全面挖掘，保证节能性，避免产生不必要的能源消耗。
在运行的过程中，倘若脱硫效率达到了一定的水平，尤其是满足了脱硫的具体要求，所以要根据实际的情况选择，在满足SO2排放量浓度的条件下，与机组负荷、燃煤硫含量有效的结合，选择合理的脱硫率，并且对设备运行方式进行科学有效的调整，从而就能最大限度降低烟气脱硫系统的能源消耗。
结语
综上所以，要想对人们生存的环境进行有效保护，一定要加强火电厂脱硫的研究，并且加强相应的运行方法做好节能优化与改造，只有这样才能促进社会的不断进步和发展。
参考文献：
[1]褚鹏.火电厂烟气脱硫控制系统的研究与设计[D].兰州理工大学，2016.
[2]魏宏鸽，徐明华，柴磊，朱跃.双塔双循环脱硫系统的运行现状分析与优化措施探讨[J].中国电力，2016，49(10):132-135.
论文作者:薛瑞凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/27
标签：浆液论文; 烟气论文; 吸收塔论文; 风机论文; 系统论文; 电耗论文; 脱水机论文; 《电力设备》2017年第33期论文;