皮带脱水系统的运行优化

2012-10-19苏军划沈煜晖金颖姗任真

综合智慧能源 2012年4期

苏军划，沈煜晖，金颖姗，任真

(1.中国华电工程(集团)有限公司，北京 100035;2.湖北华电黄石发电股份有限公司，湖北黄石 435002)

0 引言

在石灰石－石膏湿法烟气脱硫(FGD)系统的皮带脱水系统中，石膏浆液先经过旋流分离器进行一级脱水，脱水后浆液中石膏的质量分数由20%升至40%～50%，然后石膏旋流器底流落入真空脱水皮带机进行二级脱水，从而得到含水率较低的石膏。但在脱水系统运行过程中，石膏厚度、真空度等因素会影响石膏的含水率。如果石膏含水率大于10%，即超过销售合同规定，会导致石膏销售不畅，只能以堆储为主，不仅影响脱硫设备正常运行，而且占用土地，对环境不利;如果石膏含水率小于10%，会增加系统的能耗，导致电厂运行费用增大。因此，如何优化皮带脱水系统，既降低皮带脱水系统的能耗，又保证石膏的含水率，是确保电厂脱硫设备安全、经济运行的关键所在。本文以湖北华电黄石发电股份有限公司为试验依托单位，优化石灰石－石膏湿法FGD系统的真空皮带脱水机运行参数。

1 试验部分

1.1 试验机组概述

试验在湖北华电黄石发电股份有限公司300 MW机组上进行，该机组已建有石灰石－石膏湿法脱硫系统，采用一炉一塔设计，不设置烟气换热器(GGH)。设计入口烟气中SO2的质量浓度为4 948 mg/m3(6%O2，干基)，脱硫效率不小于96%;石灰石料粉(250目，90%通过)作为原料进厂;FGD系统入口烟道为顶出;FGD出口烟道为顶进;旁路挡板门安装在原有烟道上并改造相应的主烟道。石膏皮带脱水系统在试验前的运行频率为17 Hz，在此情况下，石膏含水率高于10%，致使电厂石膏堆积，影响出售。

1.2 试验方法

在真空皮带脱水机频率为12～19 Hz的情况下，测定了相应的石膏厚度、石膏含水率以及皮带脱水机的线速度等参数并记录分散控制系统(DCS)上的石膏厚度以及真空泵电流。由于石膏厚度是不断变化的，所以取DCS上每分钟内石膏厚度的平均值。石膏含水率参考GB/T 5484—2000《石膏化学分析方法》进行测定。

2 试验结果及分析

2.1 皮带脱水机试验结果分析

在不同运行频率下，真空皮带脱水机运行参数的变化情况见表1。由表1可以看出，皮带机运行频率越大，皮带转速越快，反之亦然。而石膏含水率和皮带机运行频率不是简单的正比或反比关系。

表1 真空皮带脱水机不同运行频率下运行参数

图1 皮带机运动频率与石膏厚度、真空度和能耗关系图

为了找出真空皮带脱水机的最佳运行参数，将石膏厚度、真空度以及脱水系统能耗与皮带机运行频率的关系描绘成曲线，如图1所示。由图1可以看出，皮带机运行频率和石膏厚度成明显的反比关系:皮带机运行频率越高，石膏越薄;而皮带机运行频率越低，石膏越厚。这是因为皮带机运行频率越高，皮带的线速度越大，石膏在皮带上的停留时间越短，所以石膏越薄。皮带机运行频率和真空度的关系比较复杂:皮带机运行频率如果太快，石膏就会很薄，真空度就会减小;而皮带机运行频率如果过慢，石膏太厚，石膏有可能堵在滤布上，真空度也会减小。所以，皮带机运行频率和真空度之间存在最佳匹配值。在该试验条件下，皮带机运行频率为14～16 Hz时，真空度最高。石膏脱水系统的能耗也是影响脱硫系统能耗的一个重要参数。脱水系统的能耗是皮带脱水机的能耗和真空泵的能耗之和，皮带脱水机额定功率只有11 kW，能耗很小，所以，脱水系统的能耗主要是由真空泵能耗决定的。由图1可知，当皮带机运行频率在16 Hz以下时，能耗最低，相应的石膏厚度为29mm，石膏的含水率为10%(达标)。由以上分析可知，最佳运行状态为:皮带机运行频率，16 Hz;电耗，0.48(kW·h)/t;石膏厚度，29 mm;石膏含水率，10%。

2.2 技术经济分析

根据试验结果，确定湖北华电黄石发电股份有限公司脱水系统的电动机运行频率为16 Hz，在此基础上进行了技术和经济分析。湖北华电黄石发电股份有限公司脱水系统真空皮带机原运行频率为17 Hz，经过计算可知，每年可节约厂用电 864 000 kW·h，按厂内电价0.2元/(kW·h)计算，每年可节约电费17.3万元。