烟气脱硫系统中合理利用能源的技术措施

引  言

火力发电行业是排放SO2的主要行业，湿式石灰石-石膏脱硫技术是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的一种烟气脱硫技术。目前，随着国家对火电厂烟气排放环保要求的逐渐提高，要求脱硫装置必须要与主机组同时运行，脱硫装置的投运率也随之大幅度提高^[1]。湿法脱硫装置的工艺流程复杂、设备较多，因此，当脱硫装置投入运行时，在保证SO2达标排放满足环保要求的前提下，以节能减排为目标，对脱硫装置进行系统优化设计和合理运行具有十分重要的意义，更可以充分体现“节约资源和保护环境”的基本国策。

1 合理利用能源的设计措施

1.1 选择合理工艺系统

a) 采用优化的给水系统。石灰石浆液采用工艺水配浆，吸收塔补水直接采用工艺水，节约电耗;

b) 设备冲洗水、设备排空水，排入地沟、地坑，循环利用。设备冷却水采用闭式冷却水，从主厂房引接，冷却设备后的冷却水回水，返回主体冷却水系统，循环利用。经处理后的脱硫废水，可引入电厂除灰系统，直接回用，实现零排放;

c) 汽水管道设计中，输送介质的流速范围选择应符合现行标准规范要求，流体输送过程中的阻力损失应小于允许值，减少局部阻力损失，节约电耗;

d) 对烟道系统与管道布置进行优化，减少局部阻力损失，降低增压风机电耗;

e) 脱硫烟气系统取消GGH(Gas Gas Heate，烟气再热器)，提高脱硫系统的可利用率，同时减小了烟气阻力，降低了增压风机电耗;

f) 增大吸收塔直径，降低烟气流速，降低吸收塔阻力与液位，降低循环泵扬程，节约循环泵和增压风机电耗;

g) 适当减小石灰石浆液箱、石膏缓冲箱容积，减小搅拌器功率，废水旋流器给料箱采用特殊设计，取消搅拌器，节约电耗;

h) 挡板门密封风机由电加热改为蒸汽加热或利用原烟气加热，节约电耗;

i) 喷嘴选用空心锥式，降低喷嘴入口压力，降低循环泵扬程，节约循环泵电耗;

j) 提高脱硫装置的脱硫率，减少净烟气SO₂的排放浓度;

k) 机组电子设备间和电气继电器室空调系统采用双风机系统，有利于在春秋过渡季节最大限度地利用新风处理室内负荷。电气设备室夏季采用降温通风系统维持室内温度，同时设计有事故排风系统兼做春秋过渡季节的排热通风。当电气设备室室外温度达到设定温度时，降温通风系统停止运行，启动事故通风机进行机械通风。冬季利用电气设备散热量维持室内温度;

l) 电控楼控制室空调系统在夏季和冬季采用最小新风运行，节约系统冷、热负荷。在春秋过渡季节采用扩大新风比例的调节方式，减少制冷压缩机运转时间，同时启动事故排风机进行排风，以维持室内正压值。二楼采用变频多联空调系统，各使用区域既可单独使用，也可以同时开启，室外机根据室内机使用台数自动调整运行功率，实现系统节能运行;

m) 合理选择辅机设备的电动机容量，辅机设备的驱动电动机按规范要求选择合适的功率，避免电机功率过大、低效率运行而增加能耗。各类风机、机泵等转动设备所配的电动机应选用节能高效型，提高电动机运行效率，减少系统电耗，节约能源;

n) 在照明设计中，采用高效率照明设施，如灯具、光源、电子镇流器和节能电感镇流器等，充分降低装置运行电耗;

o) 经济合理地选择电缆材质和截面。选用合适的电缆材质和适当放大截面，可大幅降低电缆线路能耗。

1.2 设备的选用

a) 配置动叶可调轴流式增压风机，或采用静叶可调变频轴流式增压风机，这两种轴流风机具有高效区宽、调节效率高的特点，可有效降低脱硫烟气系统的电耗;

b) 泵采用高效节能的金属泵，循环泵最高效率可达88%;20

c) 工艺水泵、除雾器冲洗水泵、浆液泵等采用变频控制，根据负荷自动调节供电频率及电机转速，适应脱硫用水的不均匀性，节约用电;

d) 合理选择胶带输送机及驱动电动机，以节约电耗;

e) 低压变压器采用低损耗变压器，以减少变压器的铜耗、铁耗，降低电厂运行费用;

f) 采用先进的闭环控制优化软件，以闭环优化为核心，将传统控制系统不可控的能量损失和设备损耗进行量化，收集大量的生产过程信息，为系统经济控制提供强有力的数据支持，达到节能降耗的优化功能;

g) 选用节能机电产品，杜绝淘汰产品;

h) 充分重视脱硫设备分包商的选择，要求其有良好运行实绩，以确保脱硫机组有较高的可靠性和可用率。

1.3 减少设备和建筑物散热损失

a) 减少设备及管道的散热损失。采用最小年费用法计算设备及管道的保温层厚度。同时，选用导热系数低、经济合理的保温材料，减少设备及管道的热量损失;

b) 建筑节能。(a)建筑形体设计。在建筑设计中，重视屋檐、挑檐等构造措施，使建筑物有充分的日照和自然通风条件，以节省建筑物内采光、取暖、制冷、通风等能源消耗。建筑外形尽量选用长条型，充分减少建筑物外表面积。在室内，尽量使设备布置更合理、紧凑，减少不必要的面积和体积，充分利用室内空间;(b)墙体材料及节能设计。建筑外墙采用经济、轻质中空多孔材料，应具有防水、隔热、隔声等性能。在满足照度及通风要求的条件下，减少门窗数量及尺寸，并尽量不选用木材、金属型材建筑门窗;(c)屋顶节能设计。为防止因大量吸水而降低保温效果，屋顶保温层不选用易吸水的保温材料;(d) 门窗节能设计。安排好门窗相对位置及开启方式，组织室内穿堂风通过，并减少建筑夏季太阳辐射热，冬季又得到日照;(e) 其它建筑节能措施。建筑设计中，应充分利用建筑物的自然通风与自然采光，同时强化建筑物的保温性能。合理选择建筑物朝向，使用保温型墙体，提高门窗气密性，重视地面、屋面及山墙的保温隔热设计。

2 合理利用能源的运行措施

2.1 采用合理的运行方式

a) 为确保脱硫系统在变动工况或较低负荷条件下运行时，具有较好的节能效率，应尽量减少循环泵运行数量，节约电耗;

b) 采用先进的控制系统，提高脱硫系统运行自动化控制水平，脱硫装置与全厂的运行管理实现网络化，为降低全厂能耗、实现经济运行创造条件^[4]。

2.2 运行调整与节能

   在脱硫装置中，电能和水耗是最主要的运行消耗，其中电耗一般占机组发电量的1%～2%，电费占脱硫装置总消耗费用的80%以上。从脱硫系统高电耗设备入手，结合实际运行情况，采用间断启停的运行方式或选用可降低电耗的变频设备，可有效降低脱硫装置能耗^[5]。

3 结语

在满足SO2达标排放的环保要求条件下，以能源消耗最小、资源利用最佳为原则，从工艺设计、工艺设备选型和建筑设计等方面，对烟气脱硫装置进行优化和调整;同时，采用高效、合理的运行方式，可有效降低火电厂烟气脱硫装置的能源消耗。在减排的基础上实现节能，为建设符合可持续发展战略的现代化火力发电厂提供有利保障。