脱硫系统持液层氧化风机系统改造应用研究

脱硫系统持液层氧化风机系统改造应用研究

李儒  ,牛立游 ,张炎军

山西华能左权煤电有限责任公司 山西省晋中市  032600

摘要:石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是国内燃煤火电厂普遍采用的成熟工艺，在脱硫系统中应用广泛，石膏品质对脱硫系统安全稳定运行起着至关重要的作用，石膏氧化不足导致吸收塔底浆液沉积，管道堵塞，浆液泵卡塞等事故严重影响了脱硫系统的稳定运行，本文就左权电厂对石膏氧化风机系统改造取得的成效做了介绍，希望为其它电厂提供一些有价值的参考。

关键词：石膏  氧化风机  管道  浆液

一 、现状概况

华能左权电厂1号机组和2号机组脱硫系统超净改造后分别于2017年5月3日和2015年12月31日通过168运行并投入使用。脱硫装置采用高效分级复合脱硫塔技术（塔内设置了1层托盘+4层喷淋层+1层薄膜持液层，同步实现深度脱硫和高效除尘）。项目投运至今，显示出占地少、脱硫除尘效率高、运行费用低的技术优势。

随着煤炭市场的紧张，燃煤品质出现了明显变化，含硫量大幅上升，经过近年来的运行，由于生产工况的变化，持液层出现局部浆液沉积结垢现象，以及氧化风不足，导致石膏成分中亚硫酸钙超标,石膏脱水不净,脱水机在运行中出现“拉稀”、皮带跑偏等现象,设备频繁损坏。

二 、原因分析

氧化风量的不足，造成了吸收塔内浆液PH提不上，不利于SO2的吸收;同时，容易造成塔底CaS03的大量沉积，从而容易引起产品质量下降和设备堵塞等问题出现。氧化风量不足，硫含量增加后，现有总氧化风量为43440Nm3/h，而在原烟气含硫13000mg/Nm3，烟气流量为250万Nm3/h，其它工况不变时，理论需要氧化风量为53000至87500Nm3/h 左右，现即使氧化风机全部运行也不能满足生产需要。氧化风不足，导致石膏中亚硫酸钙超标、石膏脱水不净等现象﹐为增强脱水效果,通过减少石膏泵排浆量、提高皮带运行速度以达到减薄石膏厚度为满足机组额定出力运行,必须将所有脱水设备都投运。

吸收塔液位早期按设计液位运行,氧化风机出现排风不畅、弊压,导致氧化风机频繁超温跳闸,后期最终只能限制在13m 以下的较低液位运行。吸收塔浆液pH 值只能长期在5.2以下运行，脱硫效率很低,为保证二氧化硫不超排及机组带负荷要求,通过加大供浆量提升脱硫效率,不得以时机组只能降负荷运行。

由于吸收塔内浆液沉积严重，根据脱硫系统实际情况看,吸收塔每次打塔底人孔门检修时,在吸收塔底部靠A、B、C、D浆液循环泵入口滤网处仍有大量浆液沉积,最多时一次沉积浆液可达500t之多,导致各种泵的吸入口滤网堵塞。

三、优化改造方案研究

1)研究分析

塔内原设计氧化风入口沿吸收塔8.926m标高处设置5支矛枪式喷咀,喷口同标高设置6台搅拌器打散气泡,因吸收塔上部反应区直径达 17m，仅又靠6台搅拌器无法使氧化风在塔内均匀而充分地与浆液接触反应。拟将塔内氧化风系统改为水平埋管网式氧化风管,通过气孔直接供氧化风到吸收塔浆液中反应。氧化风管出口中心标高在原设计标高8.926m基础上下降0.5m,氧化风管出口中心标高改为7.926m;同时提高吸收塔运行液位﹐以增加氧化空气在浆液中的埋深,提高氧化空气的利用率。

该厂脱硫系统吸收塔底部直径20m,反应池容积较大，下层设置6台搅拌器,即使4台浆液循环泵长期运行,还是积存大量浆液。根据现状初步断定在积存浆液区介质流场分布不均或动力不足造成。拟在吸收塔底部各存浆液区增加搅拌器改善流场分布。

2)实施改造

重新根据实际工况条件进行工艺计算，确定氧化风量、风压后重新进行风机选型;按照最恶劣工况下原烟气含硫13000mg/Nm3，烟气流量为250万Nm3/h，其它工况不变时，理论需要氧化风量为53000，从初步计算看，参照同行业经验，将5台罗茨风机改为2台30000Nm3/h，配套压头150~170kpa离心风机，委托专业设计单位重新计算送风母管与支管直径。

新增两台罗茨风机，为持液层独立氧化风系统，分别供#1、#2吸收塔持液层用风。在供吸收塔反应区用风的主氧化风机出口母管（Φ630/标高11米处）开孔，新增一路管道（Φ108）供持液层用风；原11米吸收塔平台氧化风管末端（Φ159）至持液层氧化风（Φ108）切断，加装排空截止阀，便于吹扫清理管道内部杂质。持液层内氧化空气管网进行扩孔，开孔孔径由原来8mm调整至20mm，以提高进入持液层回液槽内的搅拌空气总量，从而提高回液槽内浆液空气搅拌强度，克服持液层堵塞问题。

3）
改造实施节能对比

对目前较常采用的氧化空气管网、氧化空气喷枪的氧化空气供给技术的气泡形成和传质机理进行比较，对两者的技术特点、能耗、成本进行分析。从成本考虑，将氧化空气喷枪改造成管网，在氧化空气各喷口再继续分成2个支管，各支管之间在塔内形成互相间距2m的氧化空气管网，氧化空气管网靠新设的方刚梁支撑，方刚梁参照除雾器梁的防腐方式进行防腐，每个支管上布置许多小孔喷嘴，增大氧化空气与吸收塔浆液的接触面积和在浆 液中的停留时间，从而提高氧化空气的利用率。

   节省厂用电明显，脱硫系统原设计厂用电率在2.45%;改造前运行厂用电率在2.4%以上，改造后降至1.8%以下,去除引增合一及取消GGH后降低的份额,经过第三方性能试验,氧化风机改造后厂用电率下降了0.2%,脱硫效率优于设计值,原单套脱硫5台氧化风机总功率为2065kW,现单套脱硫仅运行1台风机功率为2000kW,单台机组节约电量65kWh。其中在设计额定原烟气含硫量时，可减少1台浆液循环泵的运行约1200kWh的浆液循环泵运行电耗、2台45kWh 吸收塔搅拌器,按年利用3500h计算,每年单机能节省电费为227.64万元。

四、小结

   火力发电厂湿法烟气脱硫系统中氧化风机系统运行对整个脱硫效率影响非常大,氧化风都取用自然界廉价易得的空气,运行成本比较低,各脱硫公司在设计时可适当增加富裕量。使吸收塔内浆液内CaSO3含量减小，浆液的PH值较低;石膏结晶较好，石膏不会拉稀;石膏的品质好，避免造成石膏板结导致石膏排出泵入口滤网和浆液循环泵入口滤网堵塞、吸收塔内石膏板结而沉积等设备事故，有利于SO2的吸收，提高脱硫效率，节约了检修维护费用，减少了设备非停的次数，提高了脱硫系统设备运行的安全性、经济性、稳定性。

参考文献

1]宗志伟,王培萍,张卷怀,等.提高湿法烟气脱硫设备运行可靠性的研究[C].2009年火电厂环境保护综合治理技术研讨会,洛阳,2009

2]高飞.浅谈火力发电厂节能降耗.电力设备2019 （ 1) : 114

3]郭长仕,王梦勤.火电厂烟气无旁路湿法烟气脱硫技术研究们.热力发电,2012,41(8):15 -17

作者简介：

李儒（1992.11—），男，汉族，山西朔州人，山西华能左权煤电有限责任公司，本科学历，专业热力与动力工程