高爍

大連熱電股份有限公司 遼寧大連 116000

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行越來(lái)越受到重視。采用循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫與尾部煙氣濕法脫硫相結(jié)合的組合式脫硫方式，能使燃煤電站SO2 排放達(dá)到新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1 循環(huán)流化床鍋爐脫硫現(xiàn)狀

循環(huán)流化床鍋爐采用摻燒石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，在鈣硫比為2.0-2.5 的情況下，設(shè)計(jì)的脫硫效率為85%。因循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度低，氮氧化物產(chǎn)生量只有其它鍋爐的1/3，所以循環(huán)流化床鍋爐是一種較清潔的燃燒設(shè)備。但在循環(huán)流化床鍋爐采用摻燒石灰石脫硫時(shí)，其脫硫效率低，達(dá)不到設(shè)計(jì)值的85%，只能達(dá)到50%左右。而且因鈣硫高，從而導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用也高。

2 組合脫硫系統(tǒng)物料及能量消耗

圖1

（1）循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)物料消耗?？筛鶕?jù)鍋爐熱效率及鈣硫比計(jì)算CFB 鍋爐石灰石耗量。

（2）石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)物料消耗?？筛鶕?jù)脫硫效率，計(jì)算石灰石消耗量。此外，石灰石/石膏濕法脫硫水系統(tǒng)包括工業(yè)水系統(tǒng)和工藝水系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)水耗包括煙氣蒸發(fā)水量、煙氣攜帶液態(tài)水、石膏帶走的水量和系統(tǒng)排放的廢水等4 部分，水耗主要由4 部分組成。

（3）循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)能量消耗。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)能量消耗主要表現(xiàn)為CFB 鍋爐的風(fēng)機(jī)能耗和石灰石輸送系統(tǒng)能耗。其中，CFB 鍋爐相關(guān)風(fēng)機(jī)包括一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、返料風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)；循環(huán)流化床石灰石輸送系統(tǒng)一般為二級(jí)輸送，外購(gòu)成品石灰石粉儲(chǔ)存于一級(jí)石灰石粉庫(kù)，輸送至二級(jí)粉倉(cāng)后，經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料閥、混合器、風(fēng)機(jī)、管道，將石灰石粉送至爐膛內(nèi)。

（4）尾部石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)能量消耗。漿液循環(huán)泵、增壓風(fēng)機(jī)、氧化風(fēng)機(jī)在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中耗能最大，分析中選取以該三大設(shè)備能耗作為系統(tǒng)整體能耗表征。漿液循環(huán)泵作用是將漿液輸送至噴淋層，與煙氣反應(yīng)脫除SO2。增壓風(fēng)機(jī)作用是克服脫硫系統(tǒng)阻力，一般使用動(dòng)(靜)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。而氧化風(fēng)機(jī)作用是向吸收塔內(nèi)通入過(guò)量空氣，將CaSO3氧化成CaSO4，氧化風(fēng)機(jī)一般使用羅茨風(fēng)機(jī)，可采用變頻調(diào)速控制氧化風(fēng)機(jī)提供空氣量。

3 組合脫硫系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)選擇策略

根據(jù)平準(zhǔn)化發(fā)電成本理論（LEC），定義滿足排放標(biāo)準(zhǔn)下組合系統(tǒng)平準(zhǔn)化運(yùn)行成本（LOC）：

式中：λ 為系統(tǒng)平準(zhǔn)化運(yùn)行成本；costoperation 為運(yùn)行成本；costmaterial 為系統(tǒng)運(yùn)行物耗成本；costenergy 為系統(tǒng)運(yùn)行能耗成本；k1 為CFB 用石灰石單價(jià)；k2 為WFGD 用石灰石單價(jià)；k3 為WFGD 工業(yè)水單價(jià)；k4 為脫硫石膏售價(jià)；k5 為上網(wǎng)電價(jià)；m1 為CFB 系統(tǒng)石灰石消耗量；m2 為FGD 系統(tǒng)石灰石消耗量；m3 為脫硫石膏產(chǎn)量；m4 為濕法脫硫系統(tǒng)總水耗；E1 為一次風(fēng)機(jī)能耗；E2 為二次風(fēng)機(jī)能耗；E2 為引風(fēng)機(jī)能耗；E4 為石灰石輸送風(fēng)機(jī)能耗；E5 為漿液泵能耗；E6 為增壓風(fēng)機(jī)能耗；E7 為氧化風(fēng)機(jī)能耗。

對(duì)已確定的組合脫硫系統(tǒng)，不同運(yùn)行策略下所對(duì)應(yīng)設(shè)備的初始投資成本均相同，因此設(shè)備初始投資成本大小并不會(huì)對(duì)策略選擇有影響，因而未考慮設(shè)備投資成本。同時(shí)，從上述公式可看出，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐組合脫硫系統(tǒng)，其平準(zhǔn)化運(yùn)行成本取決于系統(tǒng)運(yùn)行物耗成本、能耗成本和鍋爐熱效率。

4 結(jié)果

（1）組合脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。選取SO2排放標(biāo)準(zhǔn)100mg/m3，300MW 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，控制爐內(nèi)[Ca]/[S]在0-3 范圍內(nèi)，維持最佳床溫在870℃左右，一、二次風(fēng)比為1:1。通過(guò)石灰石爐內(nèi)脫硫時(shí)，控制石灰石平均粒徑為0.15-0.45mm。石灰石輸送線單條線輸送能力最大為30t/h，根據(jù)運(yùn)行過(guò)程中[Ca]/[S]，選取單線或雙線輸送，同時(shí)調(diào)整旋轉(zhuǎn)給料閥，改變石灰石給粉量，以滿足對(duì)應(yīng)的脫硫要求。與該循環(huán)流化床機(jī)組配套煙氣脫硫裝置采用石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝。以石灰石漿液作為脫硫劑，在吸收塔內(nèi)對(duì)含有SO2 的煙氣噴淋。吸收塔內(nèi)布置3 個(gè)噴淋層，每層對(duì)應(yīng)1 臺(tái)漿液循環(huán)泵，每臺(tái)泵額定流量相同，均為7000m3/h。濕法脫硫系統(tǒng)配置1 臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)增壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量裕度大于10%，風(fēng)壓裕度大于20%，溫度裕度大于10℃。增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)全壓與系統(tǒng)壓力有關(guān)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到開啟不同數(shù)量漿液泵時(shí)系統(tǒng)壓力變化情況。脫硫系統(tǒng)共配置3 臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，2 運(yùn)1 備，采用變頻調(diào)速方式提供所需空氣。氧化風(fēng)機(jī)額定流量6500m3/h，額定功率400kW。

（2）組合脫硫系統(tǒng)煤種SO2 排放及含硫量表征。根據(jù)煤燃燒過(guò)程中SO2 產(chǎn)生量及實(shí)際干煙氣量可知煙氣中SO2 基準(zhǔn)氧含量排放濃度。另外，在分析組合脫硫系統(tǒng)燃用煤種時(shí)，煤的含硫量采用折算含硫量表示。

（3）組合脫硫系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)選擇結(jié)果。隨著折算含硫量的增加，當(dāng)僅CFB 爐內(nèi)脫硫運(yùn)行成本高于僅FGD 濕法脫硫運(yùn)行成本，或當(dāng)組合系統(tǒng)無(wú)法通過(guò)僅CFB 爐內(nèi)脫硫滿足排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該階段應(yīng)在僅FGD 濕法脫硫與組合脫硫運(yùn)行狀態(tài)中選擇。隨著折算含硫量進(jìn)一步增加，僅FGD 濕法脫硫無(wú)法滿足排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，組合系統(tǒng)必須選擇合適的CFB 爐內(nèi)[Ca]/[S]并開啟適當(dāng)?shù)臐{液循環(huán)泵。

當(dāng)系統(tǒng)平準(zhǔn)化運(yùn)行成本最低時(shí)，選取CFB 爐內(nèi)[Ca]/[S]作為表征CFB 運(yùn)行的參數(shù)，定義為CFB 爐內(nèi)最小[Ca]/[S]；用漿液循環(huán)泵開啟臺(tái)數(shù)描述FGD 運(yùn)行狀態(tài)，定義為漿液循環(huán)泵最少開啟臺(tái)數(shù)。