脱硫氧化风机的升级改造可行性探讨

张艳飞

摘 要：脱硫氧化风机主要被运用在火力发电厂中，其最主要的目的就是实现电厂烟气脱硫降耗，对于电厂发电工作具有很重要的作用。脱硫氧化风机的能耗较大，对脱硫氧化风机进行变频改造具有十分重大的意义。本文以脱硫氧化风机变频改造需求为切入点，针对脱硫氧化风机变频改造方案进行了论述分析。

关键词：脱硫氧化风机；变频改造；节能效果

1引言

2014年9月份国家3部委颁布了《煤电节能减排升级改造行动计划 2014-2020》，因烟气排放在线检测系统完善和强制实施，达不到标准会面临巨额罚款，这意味着今后不仅新建燃煤电厂要分区域先后达到近零排放，而且对现有机组也要逐步通过升级改造达到规定的节能减排标准。对脱硫氧化风机进行变频改造是实际工作不断发展进步的需求，其应该根据电厂用煤含硫量、脱硫量及脱硫速率等实际数据进行变频方案设计，再结合现有氧化风机的基本性能特点对其进行变频改造，实现脱硫过程的变频控制。

2脱硫氧化风机变频改造的问题

某火电厂有2台1000 MW超临界燃煤发电机组，机组同期配套建设2台石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置，脱硫系统燃煤含硫率按照1.8 %设计，与机组同时投入运行。目前，脱硫装置节能运行越来越受到重视，脱硫装置中能耗大的设备如增压风机、循环泵、湿磨机、真空泵，都要求充分考虑节能运行的要求。但该电厂的氧化风机原设计为定转速罗茨风机，只要脱硫装置投运，风机必须投入，定速的特点决定了氧化风机能耗基本与烟气和SO2负荷无关，在低硫、低负荷下电能浪费过大。为进一步实现节能运行，提出将氧化风机改为变频运行的设想。通过变频改造，氧化风机实现在不同烟气流量和SO2负荷下改变流量达到最佳出力，从而降低运行电耗。

本工程氧化风机选用美国德莱赛RAS-J2022型罗茨风机，风机设计流量17500 m3 /h，设计压力为100 kPa，设计流量下风机转速为964 r/min，轴功率为610 kW，额定功率为710 kW。每台吸收塔配置3台氧化风机，风机的运行方式为2用1备，共6台氧化风机。

3脱硫氧化风机变频改造方案分析

为减少投资和改造量，仍然保留原运行良好的氧化风机，仅在其电机部分增加变频器及相应的机柜。氧化风机改造后的主要特点如下：

1）根据设备厂家的要求，正常运行的情况下，氧化风机可调节的转速范围为630～964 r/min。随着风机转速的降低，有部分空气会在风机内部回流，造成风机排风不畅以及温度上升。温升达到一定限值时会造成风机损坏，所以风机转速应严格限制在一定范围内。

2）氧化风机在调速运行中，2台并联的风机均可同步下降或上升，并且不会产生抢风问题。

3）氧化风机电耗近似看成与流量成线性关系。改造后的氧化风机采用变频运行方式，其转速会随变频值改变，进而改变氧化风机的流量，最终达到降低电耗的效果。考虑到氧化風机本身使用可靠性较高，从节约造价、减少占地面积的角度出发，每台吸收塔配置的3台氧化风机中，只选用2台安装变频器，每台710 kW风机的变频器运行时最大电耗约为25 kW。

4脱硫氧化风机的节能效果分析

氧化风机节能效果直接由其运行的流量和扬程决定。变频氧化风机的扬程在不同运行工况下差别不大，因此节能运行主要体现在对流量的调节上。氧化风机主要用于系统CaSO3 的氧化，而CaSO3 生成量又由脱除掉的SO2决定，烟气负荷和SO2浓度负荷直接决定了需要的氧化风量。因此当烟气负荷或SO2浓度负荷降低时，可对氧化风机实施变频运行以获得最优出力。

电厂设计运行工况：负荷为100 % BMCR，含硫量为1.8 %，假定SO2脱除负荷比例为1.0。但实际运行中，烟气负荷与SO2浓度负荷随时都在波动，为研究节能效果，需考虑长期平均工况作为参照对象。根据电厂实际情况，运行负荷按30 % THA～100 %锅炉最大额定出力（BMCR）考虑，燃煤含硫量按0.8 %～1.8 %考虑，脱硫效率按95 %设计。为简化起见，假定负荷百分数与烟气量成线性关系。根据上述要求，对下述5种运行工况进行统计分析。

1）运行工况1：负荷为30 % THA，燃煤含硫量为1.8 %，假定SO2脱除负荷比例为0.35；

2）运行工况2：负荷为50 % THA，燃煤含硫量为1.8 %，假定SO2脱除负荷比例为0.52；

3）运行工况3：负荷为100 % THA，燃煤含硫量为1.8%，假定SO2 脱除负荷比例为0.95；

4）运行工况4：负荷为100 % BMCR，燃煤含硫量为1.2 %，假定SO2 脱除负荷比例为0.667；

5）运行工况5：负荷为100 % BMCR，燃煤含硫量为0.8 %，假定SO2 脱除负荷比例为0.444。

SO2脱除负荷直接决定了风机流量，不同运行工况下氧化风机的开启数量和流量出力见表1。

在锅炉全年运行工况中，实际燃煤含硫量为1.2 %的约占80 %，含硫量为1.8 %的约占15 %，含硫量小于1.2 %的占5 %（按燃煤平均含硫量0.8 %进行节能估算），根据表1与表2分析，通过采用变频氧化风机，全年可节电3929.8 MWh。

5结语

（1）本工程定转速的罗茨风机改造成变频运行方式，氧化风机本体不用改变，流量变频调节范围为63.6 %～100 %，电机选用普通电机加高压变频器及相应机柜。高压变频器属成熟产品，在使用环境和布置上均可满足要求。

（2）按30年运行时间考虑，采用变频器后在各种运行方式下耗电量均有降低，但节约费用差距较大，这主要是与氧化风机投入数量和出力有密切关系。

参考文献

[1] 李继忠.600M W 机组脱硫增压风机变频改造可行性研究与实施[J].山东电力高等专科学校学报，2012，（1）.

[2] 王金祥，杨李军.风机变频器节能[J] . 纸和造纸，2007，26（2）：18-2.