火力发电厂除灰脱硫专业设备节能技术

国能黄金埠发电有限公司 王 彬

1 火力发电厂除灰脱硫系统及专业设备

1.1 脱硫系统

1.1.1 烟气系统

根据《关于印发<煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）>的通知》（发改能源[2014]2093号），要求重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排放环保改造，燃煤发电机组必须安装高效脱硫、脱硝和除尘设施，未达标排放的要加快实施环保设施改造升级，确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。目前燃煤电厂脱硫已实现了超低排放改造，脱硫烟气子系统变得较为简单，传统化GGH烟气换热器与增压风机基本已被取消，锅炉来的原烟气由主烟道引出，经引风机升压后进入吸收塔进行脱硫，处理后的烟气经塔顶除雾器除去液滴后进入湿式除尘器等设备去除微小颗粒，最后通过烟囱排入大气。

1.1.2 浆液制备供应系统

火力发电厂脱硫系统中的浆液制备供应子系统主可将符合粒度标准（粒度低于20mm）的石灰石转移至石灰石仓内，在仓内石灰石受到湿式球磨机作用而被充分研磨，在此基础上将其制成脱硫系统所需的石灰石浆液[1]。在浆液制备供应子系统内，主要涉及的专业设备主要为：湿式球磨机。可将运至石灰石仓的石灰石进行充分研磨，使其能被制成脱硫工艺所需的石灰石浆液；石灰石浆液泵。在湿式球磨机研磨下获得了石灰石浆液，此时可在石灰石浆液泵作用下将浆液运输至吸收塔进行化学反应。

1.1.3 石膏脱水及储运系统

火力发电厂脱硫系统中的石膏脱水及储运子系统能对石膏浆液进行脱水处理，以此获得副产品石膏，用于提升脱硫系统经济效益。当石膏被脱水至表面含水量低于10%时，可将该部分石膏运输至石膏存储间，而表面含水量高于10%的部分仍为石膏浆液，将进入到滤液水箱内，可用于制备石灰石浆液或送入吸收塔进行循环应用，此外部分石膏浆液将会进入出水箱，将其作为除灰系统灰库设备内的卸灰用水[2]。在石膏脱水及储运子系统中主要应用到的专业设备有：石膏旋流站。可通过离心作用分离石膏浆液，将高密度石膏浆液传输至真空皮带脱水机进行脱水处理，而低密度石膏浆液会在石膏旋流站作用下进入滤液水箱，后续得到二次利用；真空皮带脱水机。可对石膏浆液做脱水处理，使石膏浆液转化为表面含水量低于10%的石膏产品。

1.1.4 工艺水系统

火力发电厂脱硫系统中的工艺水子系统主要用于提供各类用水，如吸收塔补充水、除雾器冲洗水等。在该子系统中主要涉及到的专业设备主要有：工艺水泵。在其作用下可为各设备提供系统补水、冲洗水及冷却水；除雾器冲洗水泵。能为除雾器补充冲洗水，为烟道补充冷却水等。

1.1.5 吸收塔系统

为火力发电厂脱硫系统中的重要子系统，吸收塔结构自上而下分别为除雾器、喷淋层、氧化空气系统、脉冲扰动系统。其中除雾器可去除火力发电厂烟气内的雾滴，喷淋层可吸收二氧化硫，氧化空气系统能将二硫酸钙转化为石膏，脉冲扰动系统可防止石膏产品沉淀至吸收塔底部。在吸收塔系统内主要涉及到的设备为：除雾器。去除烟气雾滴；浆液扰动泵。代替传统搅拌器对浆液进行充分搅拌，在吸收塔故障时还可借助浆液扰动泵将浆液运输至事故浆液箱；石膏浆液排出泵。将符合密度要求的石膏运输至脱水系统进行处理；浆液循环泵。可将浆液运输至喷淋层，使浆液与烟气二氧化硫进行化学反应。

1.2 除灰系统

1.2.1 除尘器

为火力发电厂除灰系统主要设备，具有多种类型，如电除尘器、布袋除尘器、水膜除尘器、旋风除尘器等[3]。除尘器设备可对火力发电厂燃烧灰尘进行捕集，并在振动设备作用下将灰尘打落至灰斗内，防止其污染环境；灰库。主要用途在于存储灰尘，在实际应用期间通常设置多个，分别用于存储粗灰与细灰。

1.2.2 空压机

可压缩空气并为除灰脱硫系统提供空气气体。在实际运行期间，空压机电动机的旋转带动皮带运行，使空压机内螺杆腔内产生负压环境，此时可按照实际需求将空气吸入过滤器，并通过旁路进入空气段部分。在压缩机作用下空气压力可降低至5bar，当关闭止回阀时压缩机则无法输出，通过电磁阀则可打开空气调节器，使充足空气可进入过滤器与压缩机，继而实现空气压缩与补充[4-5]。

2 火电厂实现除灰脱硫专业设备节能的有效措施

2.1 应用新型模块吸附式干燥机

2.1.1 工作原理

新型模块吸附式干燥机采用吸附模芯干燥技术，解决了传统吸附式干燥机诸多隐患，极大提升了干燥机设备节能效果，干燥露点范围为-20℃~-70℃，效果稳定，维修成本低且后期维护便捷，故可将其应用到火力发电厂除灰脱硫专业设备节能中。

吸附阶段。湿压缩空气从入口处进入到进气缓冲腔内，湿压缩空气自下而上均匀地通过新型吸附式干燥机的各模芯吸附腔体，在内分子筛自身毛细作用下吸取湿压缩空气中的水分，以此达成优异的干燥效果；在微热再生阶段，透过再生气流调节阀，再生干空气能进入到再生组出气汇流腔内，而高温干气体能在再生组模芯吸附腔内逐渐膨胀并减压至大气压。完成上述步骤后，同样按照自上而下的顺序吹扫再生组分子筛，在此期间在吸附剂作用下可快速分离水分，使其能够解析至干空气内，后续与气体从消音器共同排出，以此实现吸附干燥。

2.1.2 设备优势

压力露点低且稳定。在新型模块吸附式干燥机内，气流流体能够实现均衡分配，消除吸附死角，大幅提升吸附剂利用率。此外，新型模块吸附式干燥机在应用期间不会产生“隧道效应”，且吸附剂无需现场进行填充，吸附剂在应用期间可保持紧密均匀状态；能耗低。火力发电厂除灰脱硫系统引入新型模块吸附式干燥机后，可极大减少吸附剂用量及压力损失，同时还可增强瞬时脱附能力，降低再生耗气量，以此实现节能降耗；维护方便。新型模块吸附式干燥机在实际运行期间不会产生过多粉尘量，因此粉尘不会堵塞设备消音器与过滤器。此外，新型模块吸附式干燥机不属于压力容器设备，因此无需进行年审，以此减轻了干燥机的维护压力。

2.1.3 节能分析

在新型模块吸附式干燥机对汇流稳压出气、分流缓冲进气进行了优化设计，使气流能够均匀地进入新型模块吸附式干燥机的模芯腔体，气流完成吸附后，在汇流腔多孔汇聚作用下，可将压力损失降低至0.012MPa以下，以此即可实现节能降耗。新型模块吸附式干燥机采用独立模芯结构，可具备多组块吸附系统，在灌装期间严格控制质量，逐支称重，并借助上下扩散网板结构实现了气体流通设计。通过上述设备设计方法，使设备内气体可实现全程等径流通，并使吸附剂层更为紧密，避免了吸附剂粉化松动情况，同时对“长径比”进行了优化设计，可确保气体能够得到深度干燥。

在该新型模块吸附式干燥机中，其应用振动筛体式统一化灌装吸附剂，完成吸附剂灌装后运用薄膜将其密封包裹，避免吸附剂在运输过程中直接接触空气。同时，采用该灌装及密封方式，简化了吸附剂更换过程，极大提高了干燥效果。新型模块吸附式干燥机在运行期间高度稳定，极少发生故障问题，故其寿命周期较长，以此可形成良好经济性优势，且高度稳定的运行状态保障了火力发电厂的除灰脱硫效果，提高了系统效率，故减少了能源损耗。

新型模块吸附式干燥机结构紧凑，实现了集成设计，在此结构下极大缩短了气流排放行程，使气流可无障碍地排放，同时还可将气流瞬时脱附率提升至80%以上，将总再生耗气量控制在2%以内。除此之外，新型模块吸附式干燥机设置了内置化加热系统，不仅可以提升了换热效率而且降低了加热功率，使新型模块吸附式干燥机更为节能的稳定运行。

2.2 应用悬浮式离心风机

从除灰脱硫改造来看，其不仅需脱除废气中的二氧化硫、使废气在排出后不会污染大气环境，还需采用一定手段提高除灰脱硫系统运行效益，降低运行能源损耗。在当前环境下，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺在火力发电厂应用较为广泛，其运行期间通过混合水与粉状石灰石而获得吸收液，在浆液泵的作用下，使吸收液能够进入吸收塔。在吸收塔结构内，吸收液内的碳酸钙将与烟气中的水、二氧化硫发生反应，以此产生亚硫酸钙并集中在吸收塔底部，此时需借助脱硫鼓风机排入大量空气，确保亚硫酸钙与空气中的氧气在充分搅拌下进行氧化反应，将亚硫酸钙转化为硫酸钙。完成上述操作与化学反应后，混合液成为石膏浆液，而石膏浆液可通过浆液泵排出，经脱水处理后即可得到石膏副产品。

在火力发电厂脱硫体系中，风机为重要专业设备，其可直接影响节能改造效果及脱硫运营效果，在脱硫工艺过程中，需使风机始终处于高效运行状态，为脱硫工艺提供充足空气与氧气，继而促进亚硫酸钙的转化。若风机设备出风不足，则会当时氧气提供不充足，导致亚硫酸钙无法全面转化为硫酸钙，并使二氧化硫气体得不到充足处理，不仅降低了火力发电厂脱硫经济效益，还可污染大气环境。

在某次脱硫超低排放改造工程，其原设备为罗茨风机，但该而风机漏风率为10%，相对较高且可产生较大振动与噪声，同时仅可通过出风管放气、变频调速的方式调节风量。在该脱硫超低排放改造工程中，运用悬浮式离心风机代替罗茨风机，以此降低了约30%的节电量，并在一定程度上减少了煤耗。据统计，每年约节约了82万度电，减少了330吨标准煤的消耗，同时降低了二氧化碳排放量约790吨。由此可见，悬浮式离心风机的应用可极大提升除灰脱硫系统的节能效果，促进火力发电厂的可持续发展。

2.3 优化除灰脱硫系统运行方式

2.3.1 优化高压电场运行方式

为更好地实现火力发电厂除灰脱硫系统节能目标，可在更新优化专业设备基础上调整除灰脱硫系统运行方式。对高压电场运行参数进行优化时需调整除尘器参数，综合分析多种因素，如滤袋喷吹频率、电厂运作模式、除尘器性能等，在明确当前实际情况基础上减少除灰空压机、引风机的耗电量及高压电场的功率。结合火力发电厂灰脱硫系统实际情况来看，当负荷提升时需同步提高二次电流，以此减少袋区负荷，此外，还可结合实际情况降低二次电流设定值，用于平衡各区域灰量，继而有效减少负荷。对除尘器运行效率进行调控，在系统负荷低于60%时需调节除尘器参数，以此实现良好节能。

2.3.2 优化吸收塔浆液参数

吸收塔为火力发电厂除灰脱硫系统重要组成部分，在节能改造期间需对吸收塔浆液参数进行优化，对石膏浆液密度、pH值进行优化控制。石膏浆液的密度、pH值参数可直接影响火力发电厂除灰脱硫系统的经济性与安全性，在节能改造过程中对上述参数进行了调节试验，以石膏浆液的密度、pH值参数为切入点处理吸收塔严重结垢问题。在实践试验中，发现将石膏浆液pH值控制在5~5.5范围内，并使其密度低于1140kg/m3，以此可有效缓解吸收塔底部的严重结垢问题。此外，还需对石膏浆液氯离子含量参数进行高效控制，以此方可营造稳定运行环境，使火力发电厂废水得到有效处理。

3 结语

除灰脱硫系统是火力发电厂重要运行系统，在节能环保发展期间，需对除灰脱硫系统专业设备进行更新，以此提升环保效能。在实际专业设备节能技术应用期间，可应用新型模块吸附式干燥机与悬浮式离心风机，完善除灰脱硫系统，并对火力发电厂除灰脱硫系统的运行方式进行优化，调整高压电场运行方式及吸收塔浆液参数，继而使除灰脱硫系统能够更为节能环保的运行。