邢小林，沈新安，葉辰升，鄒 鵬

(1.安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232089；2.安徽科力德電力科技有限公司，安徽 合肥 230000；3.中電華創(chuàng)(蘇州)電力技術(shù)研究有限公司，江蘇 蘇州 215123)

0 引言

國內(nèi)90 %以上燃煤電廠采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，該工藝具有脫硫效率高、吸收劑價廉易得且利用率高、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。石灰石—石膏濕法脫硫工藝中的氧化風(fēng)機(jī)為吸收塔中的漿液提供氧化空氣，將漿液中的亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，促進(jìn)煙氣中SO2的吸收，然而氧化風(fēng)機(jī)的選型是根據(jù)設(shè)計時的煤質(zhì)硫分、煙氣量等來確定的，當(dāng)燃煤硫分發(fā)生變化時，運(yùn)行中氧化風(fēng)機(jī)卻無法根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、入口SO2濃度控制氧化風(fēng)量[1-2]，且吸收塔漿液氧化程度沒有有效的測量手段來監(jiān)測，導(dǎo)致氧化風(fēng)機(jī)總是處于最大的出力狀態(tài)，從而增加了系統(tǒng)的電耗。

1 系統(tǒng)設(shè)計

某燃煤電廠采用2×640 MW 超臨界燃煤機(jī)組，配備靜電除塵器并同步建設(shè)脫硫裝置，脫硫設(shè)計煤質(zhì)硫分1.0 %，脫硫效率98.6 %，出口SO2濃度小于35 mg/m3，一座吸收塔配備兩臺氧化風(fēng)機(jī)，一用一備。氧化風(fēng)機(jī)選型風(fēng)量9 200 m3/h (標(biāo)準(zhǔn)工況)，額定電流42 A，壓力90 kPa，軸功率355 kW。但在實(shí)際運(yùn)行中，燃煤中硫分含量只有0.3 %～0.5 %，不到設(shè)計值的一半，且吸收塔未配備漿液氧化測量裝置，導(dǎo)致氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量沒有控制依據(jù)，只能根據(jù)設(shè)計值保持氧化風(fēng)機(jī)入口閥門全開，造成極大的電能損耗。

為了降低脫硫氧化風(fēng)系統(tǒng)電耗，針對“二爐二塔”母管式氧化風(fēng)機(jī)系統(tǒng)布置的特點(diǎn)，將四臺氧化風(fēng)機(jī)出口通過風(fēng)管連接起來，集中共享母管制運(yùn)行，四臺氧化風(fēng)機(jī)可同時為兩臺吸收塔供給氧化風(fēng)，提高設(shè)備利用率。在連接風(fēng)管上安裝隔絕門，實(shí)現(xiàn)單臺爐獨(dú)立控制和二臺爐集中控制互相切換。在兩臺吸收塔都安裝了亞硫酸鹽分析儀(SA)，實(shí)時測量、監(jiān)控吸收塔漿液氧化程度，為脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行實(shí)時預(yù)警，同時為風(fēng)量在各塔之間自動匹配提供控制依據(jù)。氧化風(fēng)機(jī)入口新增特制的預(yù)旋風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置(VSR)實(shí)現(xiàn)入口總風(fēng)量根據(jù)負(fù)荷和燃煤含硫量的變化自動調(diào)整，分塔流量調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)各塔氧化風(fēng)量的自動匹配。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 氧化風(fēng)系統(tǒng)集中共享母管制運(yùn)行

實(shí)現(xiàn)“二爐二塔”氧化風(fēng)系統(tǒng)母管運(yùn)行集中控制方式，充分利用單臺爐氧化風(fēng)調(diào)節(jié)余量，實(shí)現(xiàn)集中自動調(diào)配，發(fā)揮系統(tǒng)整體性優(yōu)勢，避免資源配置的不平衡。同時，單爐獨(dú)立控制和二爐集中控制方式的自由切換提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，氧化風(fēng)機(jī)由二用二備變成一用三備，提高系統(tǒng)備用能力。

2.2 亞硫酸鹽分析儀測量預(yù)警

根據(jù)吸收塔內(nèi)氧化風(fēng)管的布置方式以及相關(guān)的限制條件，SA 安裝在吸收塔旁邊，在線檢測吸收塔氧化反應(yīng)區(qū)的漿液，利用電化學(xué)原理直接測量漿液中亞硫酸鹽(主要是亞硫酸鈣)離子濃度并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號上傳至用戶DCS 系統(tǒng)，實(shí)時顯示。

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、燃煤含硫量變化以及SA 濃度實(shí)時調(diào)節(jié)氧化風(fēng)機(jī)入口特制的預(yù)旋風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置(VSR)的開度，進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整。根據(jù)各塔自身漿液的氧化程度，按需自動配風(fēng)，使各塔均處于最佳氧化反應(yīng)狀態(tài)，提高脫硫效率。系統(tǒng)預(yù)設(shè)報警值，在漿液嚴(yán)重氧化不足時，及時控制入口含硫總量，防止?jié){液中毒和SO2超標(biāo)排放。

2.3 高效節(jié)能的氧化風(fēng)機(jī)預(yù)旋風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置(VSR)

VSR 風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置是代替擋板、閥門、變頻有效的風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，通過預(yù)旋將節(jié)流損失轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)動能，避免節(jié)流損失，對脫硫氧化風(fēng)壓要求較高的現(xiàn)場最有效、合適。通過現(xiàn)場對比實(shí)驗(yàn)，VSR與原蝶閥相比流量調(diào)節(jié)性能增強(qiáng)，而且具有增壓作用，可提高壓頭10 %，同時提高風(fēng)機(jī)效率10 %。

3 系統(tǒng)控制原理

通過DCS 組態(tài)，形成一套集中自動監(jiān)控(CAMC)系統(tǒng)，提供實(shí)時安全預(yù)警，監(jiān)控入口含硫總量，預(yù)防環(huán)保超標(biāo)和運(yùn)行安全等風(fēng)險，提高脫硫氧化風(fēng)系統(tǒng)智能化運(yùn)行水平[3-4]。監(jiān)控氧化風(fēng)系統(tǒng)自動節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)，最大程度節(jié)約風(fēng)機(jī)能耗?？蓪?shí)現(xiàn)單塔獨(dú)立和雙塔集中控制切換，提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，提高脫硫運(yùn)行品質(zhì)、數(shù)字化精準(zhǔn)水平，真正實(shí)現(xiàn)總體安全、共享、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和自動運(yùn)行。

3.1 控制原理

氧化風(fēng)集中控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和吸收塔入口煙氣SO2含量控制氧化風(fēng)機(jī)投切，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、吸收塔入口煙氣SO2含量和吸收塔內(nèi)漿液亞硫酸鹽濃度控制風(fēng)機(jī)入口VSR，根據(jù)各塔漿液亞硫酸鹽濃度控制分塔流量調(diào)節(jié)裝置開度，可實(shí)現(xiàn)單塔獨(dú)立控制、單臺風(fēng)機(jī)氧化風(fēng)集中控制和兩臺風(fēng)機(jī)氧風(fēng)集中控制。

3.2 控制邏輯

氧化風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量控制根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、入口煙氣SO2濃度和SA 測量濃度三者關(guān)系自動調(diào)整，采用多參數(shù)融合的控制方式快速調(diào)整風(fēng)門開度并不斷精確調(diào)整，確保漿液處于最優(yōu)氧化狀態(tài)的同時，最大程度降低風(fēng)機(jī)能耗。

4 實(shí)踐運(yùn)用

該系統(tǒng)可對濕法脫硫氧化環(huán)節(jié)進(jìn)行測量和控制，調(diào)節(jié)氧化風(fēng)量；并對兩爐兩塔氧化風(fēng)系統(tǒng)集中控制，充分提高氧化風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備利用率。該系統(tǒng)投運(yùn)以來，漿液運(yùn)行品質(zhì)穩(wěn)定，出口SO2濃度排放達(dá)標(biāo)；節(jié)能達(dá)50 %以上，平均每年節(jié)約電量超305萬kWh，折算每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約915 t、減少CO2排放約2 272 t、SO2排放約76 t、氮氧化物(NOx)排放約37 t，減排效果明顯。改造節(jié)能對比見表1。

表1 節(jié)能對比

在機(jī)組負(fù)荷較低的情況下，氧化風(fēng)機(jī)由原先二用二備變?yōu)橐挥萌齻?，降低風(fēng)機(jī)日常運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氧化風(fēng)系統(tǒng)的精確控制、合理配風(fēng)，提高電廠運(yùn)行智能化水平。

5 結(jié)束語

針對濕法脫硫存在吸收塔漿液氧化環(huán)節(jié)不能精細(xì)控制，氧化風(fēng)量沒有有效調(diào)節(jié)手段，相鄰機(jī)組氧化風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備和資源不可共享等問題，上述系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)能夠較好地控制脫硫氧化過程中氧化風(fēng)量，降低脫硫能耗，保證運(yùn)行安全、防止發(fā)生環(huán)保事故；整體提高了脫硫系統(tǒng)運(yùn)行水平，取得了系統(tǒng)節(jié)能和自動運(yùn)行等顯著成效。該系統(tǒng)響應(yīng)我國提出的“30·60”碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，CO2減排效果明顯。