1、超低排放机组脱硫浆液循环泵运行方式优化 柳逢春 徐李全 阎寒冰 国网山西山西省电力公司电力科学研究院 摘 要： 根据在线监测系统实际运行数据, 对某电厂 600 MW 机组脱硫浆液循环泵运行组合方式进行了研究。在脱硫系统入口 SO2浓度变化时, 分析了 9 种组合方式下烟气脱硫系统的脱硫效率及循环泵的运行电流。结果表明, 随着脱硫入口 SO2浓度升高, 循环泵的运行数量及电流增加, 浆液循环泵运行数量相同时, 组合方式不一样, 脱硫效率也不一样。关键词： 浆液循环泵; 脱硫效率; 运行电流; 组合方式; 作者简介：柳逢春 (1989) , 男, 山西长治人, 2014 年毕业于北京理工大学光学
2、工程专业, 工程师, 从事电力环保研究工作;作者简介：徐李全 (1962) , 男, 山西孝义人, 1999 年毕业于太原高等专业学校热能工程专业, 工程师, 从事电力环保检测工作;作者简介：阎寒冰 (1971) , 女, 山西天镇人, 1994 年毕业于山西大学环保专业, 高级工程师, 从事电力环保研究工作。收稿日期：2017-08-04Optimization of Operation Mode of Desulfurization Slurry Circulating Pump for Ultra Low Emission UnitLIU Fengchun XU Liquan YAN H
3、anbing State Grid Shanxi Electric Power Research Institute; Abstract： According to the actual operation data of the online monitoring system, the operation combination mode of desulfurization slurry circulating pump of a 600 MW unit is studied.The desulfurization efficiency of the flue gas desulfuri
4、zation system and the running current of the circulating pump of the nine combination modes were analyzed when the concentration of SO2 in the inlet of the desulfurization system was changed.The results show that with the increase of the concentration of SO2 in the desulfurization inlet, the running
5、 quantity and the current of the circulating pump increased.When the number of slurry circulation pumps is the same, the efficiency of desulfurization is different due to different combination modes.Keyword： slurry circulating pump; desulfurization efficiency; running current; combination mode; Rece
6、ived： 2017-08-040 引言石灰石石膏湿法烟气脱硫是世界上应用最广泛的一种烟气脱硫技术1, 其原理是利用石灰石制成浆液吸收剂, 与 SO2及氧化空气反应, 生成石膏。该方法具有脱硫效率高、可靠性高等特点, 因此被广泛应用于燃煤电厂烟气脱硫装置中。在石灰石石膏湿法烟气脱硫装置中, 浆液循环泵是核心设备, 每台循环泵与各自对应的喷淋层连接, 为吸收塔提供石灰石浆液, 其运行方式不仅直接影响系统的脱硫效率, 也与系统的能耗密切相关。1 某电厂脱硫系统概况根据山西省人民政府办公厅关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见(晋政办发201462 号、山西省现役燃煤发电机组超低排放改造提速 3
7、 年推进计划等要求, 全省现役单机 300 MW 及以上燃煤发电机组 2017 年底前完成超低排放改造任务。在基准氧含量 6%条件下, SO 2排放浓度低于 35 mg/m。由于该电厂原有脱硫装置无法满足新的排放要求, 因此进行了超低排放改造。经过改造后, 每台机组脱硫系统配置 4 台流量为 13 500 m/h 的浆液循环泵加 1 台设计流量为 6 000 m/h 的辅助浆液循环泵, 吸收塔内设置 4 层喷淋层加 2 层辅助喷淋层。各浆液循环泵的设计参数如表 1 所示。表 1 浆液循环泵设计参数 下载原表 在烟气脱硫系统 FGD (flue gas desulfurization) 入口 S
8、O2浓度处于不同范围内时, 分别调节循环泵的数量和组合方式, 根据在线监测系统记录各浆液循环泵运行电流以及脱硫系统进出口 SO2浓度。2 脱硫效果分析2.1 脱硫效率计算方式脱硫系统入口、出口 SO2浓度均来自于在线监测系统, SO 2质量浓度均折算成基准含氧量为 6%下的浓度。脱硫效率 按式 (1) 计算2。式中:C 1脱硫入口 SO2浓度;C2脱硫出口 SO2浓度。2.2 脱硫效率分析脱硫系统浆液循环泵双泵运行时, 采取的组合方式有 A+D、B+D、C+D 3 种运行方式, 原烟气 SO2浓度在 5001 000 mg/m 之间变化, 脱硫效率变化如图 1 所示, 图 1 中虚线为排放限值
9、 35 mg/m (含氧量 6%) 时的换算脱硫效率曲线。从图 1可以看到, 随着原烟气 SO2浓度升高, 3 种运行方式下系统的脱硫效率均呈现出下降的趋势, 这是由于 SO2浓度上升的同时浆液流量维持不变, 导致钙硫比下降, 从而引起脱硫效率下降。整体脱硫效率 A+DB+DC+D, 在 SO2浓度小于 700 mg/m 时, 3 种运行方式的脱硫效率均能满足排放要求。在 SO2浓度大于 750 mg/m 时, C+D 已经不能满足排放限值要求, B+D 也已经逼近限值, 需要增加循环泵运行数量。而 A+D 泵的脱硫效率最高从 99.4%开始, 直到 SO2浓度为 1 000 mg/m 时,
10、脱硫效率仍然能达到 97.3%, 能够达到排放要求, 所以可以作为浆液循环泵双泵运行时的首选方式。图 1 2 台循环泵不同组合方式下的脱硫效率 下载原图浆液循环泵有 3 台泵运行时, 采取的组合方式有 A+B+D、C+B+D、A+C+D 3 种运行方式, 脱硫效率如图 2 所示。从图 2 中可以看到, 当采用 A+B+D 运行方式时, 脱硫效果较差, 最高 98.6%, 随着原烟气 SO2浓度增加至 1 400 mg/m, 脱硫效率低至 97.7%, 已经达不到限值要求。而采用 B+C+D 和 A+C+D 两种运行方式时, 原烟气 SO2浓度在 1 0001 600 mg/m 之间变化时, 脱
11、硫效果均能够满足要求, 两种方式的脱硫效率互有高低, 相差值在 0.3%左右, 脱硫效率基本一致。在原烟气 SO2浓度为 1 0001 600 mg/m 时, B+C+D 和 A+C+D 组合均可作为浆液循环泵的运行方式。图 2 3 台循环泵不同组合方式下的脱硫效率 下载原图图 3 4 台以上循环泵不同组合方式下的脱硫效率 下载原图浆液循环泵 4 台以上泵运行时, 采取的组合方式有 A+B+C+D、A+B+D+E 以及A+B+C+D+E5 台同时运行。从图 3 中可以看到, 当采取 A+B+D+E 运行方式时, 随着原烟气 SO2浓度升高, 脱硫效率由起始最高 98.2%开始迅速下降, 在 S
12、O2浓度达到 1 700 mg/m 便已超出排放标准。这是由于 E 泵功率较小, 所提供的浆液有限, 在原烟气 SO2浓度较高时钙硫比低, 没有足够的浆液参与反应, 导致脱硫效率低。当循环泵采用 A+B+C+D 方式运行时, 脱硫效率较 A+B+D+E 方式高约 1%, 最高值为 99.3%, 在原烟气 SO2浓度达到 2 300 mg/m 时, 脱硫效率下降到 98.8%,但仍旧能够满足设计要求。当 5 台循环泵全部开启时, 整个系统脱硫效率明显提升, 当原烟气 SO2浓度在 1 6003 000 mg/m 之间变化时, 脱硫效率能够维持在 99.2%99.3%。这是由于循环泵数量增加后,
13、进入吸收塔的浆液喷淋量显著增加, 提高了塔内反应的钙硫比, 浆液与烟气吸收反应更加充分, 最终增加了系统脱硫效果。3 能耗分析浆液循环泵属于高耗能设备, 在整个 FGD 系统中的用电量可占到 50%以上。2 号机组脱硫装置共配置 5 台浆液循环泵, 在脱硫入口 SO2浓度变化不大, 烟气量稳定的情况下, 投入运行的循环泵数量越多, 脱硫效率越高, 但此时的耗电量也随之增大3。因此, 在脱硫系统保证可靠运行的前提下, 调节循环泵运行数量, 优化循环泵的运行组合方式, 能够降低耗电量。图 4 不同运行方式下的循环泵总电流 下载原图浆液循环泵的输出功率 P 可由式 (2) 得出。式中:U循环泵电压,
14、 常量;I循环泵运行电流, A;cos功率因数, 常量。由式 (2) 可知, 电流 I 为实际运行值。因此, 可以用循环泵运行电流 I 作为分析能耗的指标。图 4 为浆液循环泵不同组合方式运行下的总电流值。双泵 A+D运行总电流在 250 A 左右, 而 5 台泵 A+B+C+D+E 全部开启时运行总电流可达到500 A 左右, 是 A+D 的两倍。在脱硫效果能满足排放要求的前提下, 投入运行的循环泵数量越少, 能耗电量越低。在脱硫入口 SO2浓度小于 1 000 mg/m 时, 最佳运行方式为 A+D;在脱硫入口 SO2浓度介于 1 0001 600 mg/m 时, B+C+D 运行电流约
15、340 A, A+C+D 运行电流约 350 A, 所以最佳运行方式为 B+C+D;在脱硫入口 SO2浓度介于 1 6002 300 mg/m 时, 最佳运行方式为 A+B+C+D;当脱硫入口SO2浓度大于 2 300 mg/m 时, 需要开启全部 5 台浆液循环泵。4 结论在 FGD 系统中, 对浆液循环泵运行方式的优化主要考虑两个方面。一是净烟气SO2浓度低于 35 mg/m (含氧量 6%) , 满足超低排放要求;二是浆液循环泵的运行总功率越小能耗越低, 因此能够降低整个 FGD 系统的能耗。合理地优化脱硫系统的运行方式需要经过长期的实践和研究。在实际运行中, FGD 脱硫效率及运行功率受浆液密度、液位、p H 值等多种因素的影响3, 需要长期全面的验证才能完善最佳运行模式。参考文献1曹庭华, 杨华, 廖永进, 等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行M.北京:中国电力出版社, 2008:1-5. 2王仁雷, 蔡传钰, 张扬, 等.不同浆液循环泵运行方式下串联吸收塔脱硫效果评价与优化J, 电站系统工程, 2016, 32 (2) :19-21. 3李国勇.浆液循环泵运行电流影响因素分析研究J.电力科技与环保, 2010, 26 (6) :29-30.
