謝爭(zhēng)先，齊笑言，李 超，于麗新

(1.中電投大連發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116000;2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

2×300 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究

謝爭(zhēng)先1，齊笑言2，李 超2，于麗新2

(1.中電投大連發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116000;2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了向脫硫塔投加己二酸以實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)節(jié)能、穩(wěn)定運(yùn)行的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)吸收塔漿液中己二酸與石灰石質(zhì)量比為0.2%時(shí)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較好，脫硫效率可提升1%以上。電廠單臺(tái)鍋爐FGD系統(tǒng)通過(guò)投加己二酸年運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省68.45萬(wàn)元。

FGD;300 MW;有機(jī)酸

1 概述

1.1 電廠FGD系統(tǒng)

大連發(fā)電有限責(zé)任公司甘井子熱電項(xiàng)目2×300 MW供熱機(jī)組是中國(guó)電力投資集團(tuán)公司在大連市甘井子區(qū)投資建設(shè)的大型熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。工程同步安裝煙氣脫硫裝置，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，F(xiàn)GD系統(tǒng)不設(shè)煙氣-煙氣換熱器 (GGH)，取消旁路及煙囪，采用煙塔合一形式，實(shí)現(xiàn)煙氣100%處理，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合并。在BMCR工況下，F(xiàn)GD性能保證值條件如表1所示。

整套脫硫工藝由石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、排空及事故漿液排放系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、儀用壓縮空氣系統(tǒng)組成。

表1 FGD系統(tǒng)性能保證值條件

1.2 脫硫增效方式

在電廠的實(shí)際運(yùn)行中，由于煤種和其他因素的制約，F(xiàn)GD系統(tǒng)入口煙氣量和煙氣SO2濃度往往超出設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致脫硫效率低及相關(guān)性能參數(shù)不佳。若沒(méi)有及時(shí)調(diào)整FGD運(yùn)行，可能會(huì)造成FGD出口SO2排放濃度超過(guò)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行人員為了保證脫硫效率、降低FGD出口SO2濃度，往往以提高運(yùn)行成本為代價(jià)增大石灰石供漿量或增加脫硫塔循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量，從而導(dǎo)致FGD系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降［1-3］，向脫硫塔中投有機(jī)酸可在保證脫硫效率的前提下盡可能的降低FGD系統(tǒng)的運(yùn)行成本［4］。

1.3 有機(jī)酸強(qiáng)化脫硫反應(yīng)機(jī)理

整個(gè)反應(yīng)過(guò)程涉及氣-液、液-液、液-固3個(gè)相間過(guò)程，己二酸優(yōu)化脫硫反應(yīng)的機(jī)理及過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 石灰石石膏法工藝有機(jī)酸強(qiáng)化石灰石和SO2傳質(zhì)機(jī)理示意圖

可見(jiàn)，在液膜中溶解的SO2解離生成H+，在液相跟液膜之間AH-可與H+結(jié)合從而促進(jìn)H+向液體中傳導(dǎo)并降低液膜中H+的濃度，進(jìn)而會(huì)強(qiáng)化氣相中SO2向液膜中的傳導(dǎo)，起到促進(jìn)SO2吸收的目的，因此提高了脫硫效率。

2 石灰石活性小試試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室以大連甘井子熱電廠的石灰石為研究對(duì)象，分別采用3%的乙酸、羧基乙酸、乙二酸、檸檬酸、己二酸進(jìn)行石灰石活性研究，結(jié)果如圖2所示。

圖2 有機(jī)酸對(duì)石灰石活性影響

可見(jiàn)，投加有機(jī)酸后，與之前相比，石灰石的溶解速度隨著鹽酸滴加量的增多，速度越來(lái)越快。其中，投加己二酸后，石灰石溶解時(shí)間縮短，乙酸效果相對(duì)較差，約為35%，其次為檸檬酸，可縮短約1 000 s，幅度約為30%，乙二酸約縮短600 s，縮短幅度約為18%。故選取己二酸作為工業(yè)應(yīng)用的有機(jī)酸進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用研究。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 己二酸投加量研究

試驗(yàn)方案:在漿液pH值、液氣比不變的前提下，向脫硫塔地坑投加有機(jī)酸，研究其對(duì)脫硫效率、漿液pH值和石灰石利用率的影響。維持吸收塔內(nèi)漿液pH值和L/G不變，在有機(jī)酸與吸收塔內(nèi)石灰石質(zhì)量比分別為 0%，C1(wt%)、C2(wt%)和C3(wt%)時(shí)，實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)脫硫效率變化情況，并記錄石灰石投入量的變化。研究在最大機(jī)組負(fù)荷時(shí)不同的煙氣SO2濃度下，投加有機(jī)酸提高脫硫效率的最佳濃度，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 己二酸投加量對(duì)脫硫效率的影響

可見(jiàn)，投加己二酸FGD系統(tǒng)脫硫效率得到較大幅度提升，隨著己二酸投加量的增加脫硫效率緩慢提高。己二酸投加量在0.2%時(shí)脫硫效率提升明顯，繼續(xù)增加脫硫效率變化不大，因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮確定己二酸與石灰石質(zhì)量比為0.2%。

3.2 FGD系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行研究

試驗(yàn)方案:維持吸收塔內(nèi)漿液pH值不變和吸收塔內(nèi)有機(jī)酸與石灰石質(zhì)量比為最佳，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)脫硫效率及出口SO2濃度，通過(guò)改變漿液循環(huán)泵的組合方式來(lái)改變液氣比，保證一定的脫硫效率以滿足出口SO2濃度能夠達(dá)標(biāo)排放，研究不同漿液循環(huán)泵及工況條件對(duì)脫硫效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

大連甘井子熱電廠的A、B、C泵分別對(duì)應(yīng)吸收塔的由低到高的3個(gè)噴淋層。由于噴淋層的高度不同，每層噴淋后與煙氣的接觸時(shí)間不同，其中C泵對(duì)應(yīng)的最高噴淋層漿液與煙氣接觸時(shí)間最長(zhǎng)，因而脫硫效率較高。同時(shí)，由于C泵的揚(yáng)程最大，因此電流和運(yùn)行功率也最大。由表2結(jié)果可見(jiàn)，將己二酸投入脫硫塔后，提高了系統(tǒng)的脫硫效率，滿足了在維持脫硫效率一定和凈煙氣SO2達(dá)標(biāo)排放的前提下優(yōu)化漿液循環(huán)泵組合的需求，達(dá)到了脫硫系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的。當(dāng)系統(tǒng)處于較高負(fù)荷和較低負(fù)荷時(shí)，液氣比分別可節(jié)省30%和50%，在機(jī)組負(fù)荷為200～250 MW時(shí)，投加己二酸前后系統(tǒng)液氣比不發(fā)生變化。

表2 不同漿液循環(huán)泵及工況條件對(duì)脫硫效率的影響

4 FGD系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析

成本計(jì)算依據(jù):甘井子熱電廠300 MW機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)以0.42元/kWh計(jì);石灰石價(jià)格以250元/t計(jì);FGD系統(tǒng)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)以6 000 h計(jì) (因電廠負(fù)荷常年處于波動(dòng)狀態(tài)，本文機(jī)組負(fù)荷250～300 MW、200～250 MW、150～200 MW都按照2 000 h計(jì)算電耗);己二酸價(jià)格以17 500元/t計(jì)。由于石膏價(jià)格低廉、石灰石用量變化較小，因此不計(jì)入脫硫成本［5-6］。

己二酸用量:單臺(tái)300 MW機(jī)組首次用量在200 kg左右。首次投加后，在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于己二酸隨脫硫廢水及煙氣帶水等因素有所損耗，后續(xù)每日補(bǔ)充加藥量為80 kg/d。

由表3可見(jiàn)，F(xiàn)GD系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行后年電耗下降72.30萬(wàn)元，年己二酸投加費(fèi)用為3.85萬(wàn)元，年運(yùn)行總費(fèi)用約下降68.45萬(wàn)元，F(xiàn)GD系統(tǒng)運(yùn)行成本幅度下降較大。

表3 FGD系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行前后經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比 (單臺(tái)爐)萬(wàn)元/a

5 結(jié)論

a. 有機(jī)酸可提高石灰石活性，其中己二酸促進(jìn)作用較為明顯。

b. 隨著己二酸濃度的增加石灰石活性略有提高，當(dāng)己二酸與石灰石質(zhì)量比為0.2%時(shí)經(jīng)濟(jì)性最高。

c. 通過(guò)投加己二酸可優(yōu)化FGD系統(tǒng)漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式，減少了系統(tǒng)的運(yùn)行電耗。

d. 投入己二酸后，甘井子熱電廠每臺(tái)爐脫硫系統(tǒng)年運(yùn)行成本下降約68.45萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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The Research on Optimal Operation of FGD System of 2×300 MW Power Unit

XIE Zheng-xian1，QI Xiao-yan2，LI Chao2，YU Li-xin2
(1.Dalian Power Generation Co.，Ltd.，Dalian，Liaoning 116000，China;2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Verifying the feasibility of dosing adipic acid through laboratory test and field test to improve the effect of FGD system，the result shows that when adipic and limestone mass ratio is 0.2%in absorber slurry，the economy of FGD system is the best，the efficiency improves more than 1%.The annual operating costs of FGD system can save 684 500 yuan RMB.

FGD;300 MW;Organic acids

X701.3

A

1004-7913(2014)03-0028-03

謝爭(zhēng)先 (1964—)，男，學(xué)士，高級(jí)工程師，從事電廠管理工作。

2014-01-12)