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超临界机组脱硫系统厂用电率影响因素及节能分析

2024-01-02 来源:榕意旅游网
超临界机组脱硫系统厂用电率影响因素

及节能分析

摘要:本文以华能渑池热电厂脱硫系统厂用电率作为研究对象,对脱硫系统各设备运行功率进行分析,找到脱硫系统厂用电率高的原因,通过吸收塔循环泵电机永磁调速改造、氧化风系统改造及吸收塔循环泵最优运行工况分析,机组负荷率超过70%,脱硫系统厂用电率可以达到要求值。

关键词:超临界机组;厂用电率;脱硫系统;节能 1 概述

华能渑池热电厂两台350MW超临界机组各配一套烟气脱硫装置,采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。烟气SO2吸收系统中吸收塔为武汉凯迪电力环保有限公司设计制造的凯迪Ⅱ代高效吸收塔。自投产以来,脱硫系统耗电量占总厂用电量的23.5%;脱硫系统耗电率一直偏高,达不到设计值0.86%(按照年利用小时数以5500小时设计),也达不到华能集团公司优秀两型企业标准值0.8%。

华能渑池热电厂脱硫系统高压电动机及脱硫变电源引自每台机组的6kV 工作段,6kV设备为四台吸收塔循环泵、两台氧化风机、两台湿式球磨机、两台脱硫变,脱硫系统所有0.4kV设备由两台脱硫变供电。

2脱硫系统厂用电率分析 2.1吸收塔循环泵运行功率影响

每台机组配置四台脱硫吸收塔循环泵,50%负荷情况下防止单台吸收塔循环泵跳闸而备用吸收塔循环泵无法启动,会导致吸收塔除雾器烧损,所以保持两台泵运行,两台泵备用,随煤质硫份变化启动备用的吸收塔循环泵。四台6kV浆液循环泵额定功率受到四层浆液雾化喷淋高度不同的影响,分别为630kW、710kW、

800kW、800kW。通过电量进行分析,吸收塔循环泵运行功率与机组负荷率相关性不大,两台吸收塔循环泵实际平均运行功率为1401.50kW。

2.2氧化风机运行功率影响

每台机组配置两台离心式氧化风机,正常情况下一台运行一台备用。氧化空气的功能是促使吸收塔浆液池内石膏的形成。6kV氧化风机额定功率为800kW,通过电量进行分析,氧化风机运行功率与机组负荷率没有相关性,每台氧化风机平均连续运行功率为614.58kW。

2.3湿式球磨机运行功率影响

脱硫系统设置两台湿式球磨机,作为两台机组共用的制浆系统使用,两台湿式球磨机每次仅需要运行一台,根据供浆量需要每天湿式球磨机运行3.6小时左右。6kV湿式球磨机额定功率为900kW,通过电量进行分析,湿式球磨机运行功率与机组负荷率没有相关性,湿式球磨机平均运行功率为848.86kW,折算到每台机组24小时的情况,运行功率为63.66 kW。

2.4脱硫变运行功率影响

脱硫系统设置两台脱硫变,脱硫变电压由6kV降至0.4kV供脱硫区域所有0.4kV设备用电。通过电量进行分析,脱硫变运行功率与机组负荷率相关性不大,脱硫变平均运行功率为308.26kW。

2.5脱硫系统设备运行功率与厂用电率分析

通过吸收塔循环泵、氧化风机、湿式球磨机、脱硫变所有脱硫系统设备,平均运行功率为2388kW。脱硫系统运行功率基本不变,当机组负荷率越高,脱硫系统耗电率就越低,当机组负荷率达到85.3%时,脱硫系统达到华能集团公司优秀两型企业标准值0.8%;当机组负荷率达到79.3%时,脱硫系统设计值0.86%;当机组负荷率为50%时,脱硫系统耗电率为1.36%。

通过以上分析可以得出,吸收塔循环泵、氧化风机耗电率占脱硫系统耗电率的84.4%,降低吸收塔循环泵、氧化风机运行功率,因此深挖其节能潜力,降低其运行功率,是降低脱硫系统厂用电率的出发点与关键所在。

3脱硫系统节能分析

3.1脱硫吸收塔循环泵永磁调速改造节能分析

2019年12月进行了2号机组2D吸收塔循环泵电机改造为永磁调速电机;改造前额定功率800kW,运行功率717kW;改造后,正常情况下永磁调速机构动静盘间隙可以调整到60%,此时运行功率为592 kW,降低125kW,影响厂用电率0.07个百分点。

3.2脱硫吸收塔循环泵运行最优运行工况

通过不同负荷及入炉煤硫份下,找到两台吸收塔循环泵最优运行工况。

表一 不同机组负荷下硫份及烟气中SO2含量

负荷 (MW)

总煤量

(t/h)

ACD煤仓

硫份(%)

B煤仓硫份(%)

E煤仓硫份(%)

原烟气SO2(mg/N)

3

净烟气SO2(mg/N)

3

350.56

189.70

4

0.

6

0.

4

0.967.08

1.02

310.18

194.06

4

0.

0

2.

0

1.1904.12

10.31

30180.55

6.05

29180.30

2.33

27165.44

1.84

26135.59

7.51

25153.66

2.97

23146.05

2.28

22122.41

6.56

20110.67

0.16

0.

2.

4

0

0.

2.

4

0

0.

0.

4

6

0.

0.

3

3

0.

0.

4

3

0.

0.

4

3

0.

1.

4

8

0.

0.

2

4

2.2254.0

45

2.2135.0

08

0.1044.4

45

0.746.33

2

0.814.84

6

0.760.54

5

0.1772.4

85

0.616.54

7

6.16

5.04

2.88

15.2127.030.14

25.1913.68

192.09

109.68

4

0.

5

1.

4

0.1617.06

15.97

179.44

93.30

3

0.

2

0.

3

0.597.08

8.33

可以计算得到1%硫份原烟气SO2含量为2241.44mg/Nm;原烟气SO2含量和机组负荷、总煤量没有关系,只和入炉煤硫份有关系。净烟气在满足超低排放标准35mg/Nm,两台吸收塔循环泵运行原烟气SO2含量最大值为2558.78mg/Nm,此时对应的硫份。

表二 1%硫份原烟气SO2含量

3

3

3

配煤后硫份

(%)

原烟气SO2实测值

(mg/Nm)

3

计算得到1%硫份 原烟气SO2(mg/Nm)

3

0.44 967.08 2190.56

0.85 1904.12 2236.74

1.01 2254.45 2238.90

0.95 2135.08 2242.85

1.01 2321.40 2294.92

0.45 1044.45 2319.03

0.30 746.32 2487.73

1.15 2558.78 2230.81

0.38 814.86 2144.16

0.37 760.55 2074.60

0.79 1772.85 2241.48

0.69 1495.11 2175.20

0.27 616.57 2311.67

0.72 1617.06 2238.65

0.27 597.08 2194.25

表三 第三台吸收塔循环泵启动时原烟气SO2

原烟气SO2含量实

烟气流量 (Nm3

/h)

997159 665779 951346 1063402 825632 606813 799056 609509 716853 测值 (mg/Nm3

)

2242.44 3384.57 2465.58 2241.44 2689.73 3810.45 2913.87 3810.45 3160.43 计算得到的硫份

(%)

1.0

1.5

1.1

1.0

1.2

1.7

1.3

1.7

1.4

639787 3586.30 1.6

644051 3586.30 1.6

623983 3586.30 1.6

可以计算得到烟气流量与原烟气SO2实测值乘积为固定值22.92×10,因原烟气SO2含量与硫份之间为固定关系为2241.44mg/Nm,由此得到原烟气SO2流量与入炉煤硫份乘积为固定关系1.02×10。启动第三台吸收塔循环泵临界状态见下图所示,此曲线也是两台吸收塔循环泵最佳运行曲线。

6

3

8

图一 不同硫份与烟气流量对应的曲线

若机组负荷率较低,额定负荷50%时燃料量标煤为56吨/小时,两台吸收塔循环泵的最优值为1.7%,比最低0.3%的硫份相差1.4%,则标煤单价可以大幅降低;若机组负荷率较高,可以降低入炉煤硫份,则减少启动一台或者两台吸收塔循环泵运行,大幅降低脱硫系统耗电率,影响厂用电率0.34个百分点。

3.3两台机组脱硫氧化风出口母管互联改造

1号、2号机组分别设计两台氧化风机,实际运行中,为保证吸收塔内石膏氧化生成反应的正常进行,通过鼓入吸收塔氧化风对吸收塔内生成的亚硫酸钙、亚硫酸氢钙进行氧化、结晶生成石膏,从而保证石膏品质及净烟气SO2达标排放,两台机组各连续保持运行一台氧化风机。

2017年6月,尝试进行氧化风机停运试验,每日仅运行6小时。停运脱硫系统氧化风机后,通过测试不同时间段内脱硫浆液品质,计算脱硫效率,同时观察一段时间内石膏品质的变化。经过两个多月试验发现,在保证不影响脱硫系统正常运行的前提下,经过测算,若吸收塔入口SO2含量达到设计值2600mg/Nm3时,进入吸收塔的氧化风量达到4000m3/h,即可保证氧化反应的正常进行。基于此,进行氧化风机出口母管的互联改造。

改造后氧化风机平均连续运行功率为307.29kW,比改造前降低了50%,影响厂用电率0.18个百分点。

4 结语

通过对脱硫系统各设备运行功率情况分析,找到脱硫系统厂用电率高的原因,利用吸收塔循环泵电机改造、氧化风系统改造及吸收塔循环泵最优运行工况分析,当机组负荷率超过70%时,脱硫系统厂用电率可以达到优秀两型企业标准值0.8%并优于设计值0.86%。

5 参考文献 1.

张翔宇.600MW超临界机组煤种适应性研究.浙江大学硕士论文,2011: 60-62.

2.

龙辉,钟明慧.影响600MW机组湿式烟气脱硫厂用电率主要因素分析.火电厂烟气脱硫脱硝技术研讨会论文集, 2011: 148-151.

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