浅谈火电厂脱硫节能降耗技术的改进范海鹏

发表时间:2020/6/17   来源:《中国电业》2020年2月第4期   作者:范海鹏
[导读] 随着我国经济的高速发展,节能减排已经成为整个社会广泛关注的热点问题
        摘要:随着我国经济的高速发展,节能减排已经成为整个社会广泛关注的热点问题。对电能的需要量越来越多,各种火电发电工程越来越多。脱硫工序是火电运行的重要组成部分,可以有效提高发电过程中的清洁程度。然而在当前脱硫节能降耗技术的实际应用过程中,往往能耗较高,对火力发电的经济效益造成了非常大的影响。为此,我将要在本文中对火电厂脱硫节能降耗技术的改进策略进行探讨,希望对我国火力发电的发展可以起到有利的作用。
关键词:火电厂 脱硫节能 降耗 改进
1火力发电厂的脱硫现状及存在问题
        随着科学技术的不断发展,我国火电厂脱硫技术取得了很大的进步。半干法、烟气循环流化床法、海水脱硫法、脱硫除尘法的节能效果比较明显。也有一些提高脱硫效率的方法。据有关统计,目前我国已建成和在建火电厂中,已经有超过 93% 的延期脱硫都使用了石灰石—石膏湿法脱硫方法,在一些火电厂,为了达到脱硫的目的,提高了脱硫效率,甚至同时采用了两种脱硫技术。然而,在这个过程中,由于脱硫可以产生一定的能源消耗,火电厂必须考虑这种情况。下面主要是一系列关于在脱硫过程中引入变频器问题的研究。
        我国自20 世纪70 年代开始引进烟气脱硫设备,但到目前为止,装机容量不足 1%,还有一些中小型燃煤电厂锅炉烟气脱硫。(1)脱硫成本及产品出口问题。介绍了烟气脱硫装置目前存在的主要问题,即装置建设和运行成本高。另一方面,应用目前国内外主要的烟气脱硫技术,无论是进口的“石灰石 - 石膏法”、“旋转喷雾干燥法”, 还是简单的国内脱硫除尘一体化技术,都是因为产品没有出路。(2) 烟气脱硫技术在国外的本土化是促进烟气脱硫技术发展的重要途径,但并不是唯一的途径。我国烟气脱硫技术的发展取得了长足的进步。提出了湿法石灰石 - 石膏烟气脱硫技术。通过引进国外制造业国产化烟气脱硫装置,减少了烟气脱硫装置的建设投资,降低了脱硫成本。
2火电厂脱硫技术
2.1、燃烧前的脱硫技术
        以前燃烧前脱硫是物理、化学或生物方法在煤炭脱硫,投资大、技术高成本和应用程序并不积极。近年来,随着科学技术的 发展,人们提出了从源头上控制二氧化硫,是洗煤的主要方法和整体煤气化联合循环技术(IGCC)。硫在高硫煤矿中的含量比较高,脱硫从源头来解决这个问题,可以有效地控制二氧化硫。80%-90%的煤炭在发达国家进行了燃烧前的脱硫,一方面,去除硫在煤中的含量,另一方面为了提高资源利用率,减少流量。为了控制二氧化硫,国家应该完全支持煤矿建设的自由煤,减少火力发电厂对周围环境的污染。未开发的整体煤气化联合循环技术在20 世纪,煤的气化,然后气体燃烧驱动燃气轮机发电。技术优势:热效率高,煤中的硫可以脱掉 98%,二氧化碳可以回收,产生很少的固体渣,技术上成熟的同时,可以大规模生产。
2.2、燃烧中的脱硫技术
        燃煤在锅炉内燃烧的过程中会产生一定的二氧化硫,对这部分二氧化硫进行脱除是火电厂生产的重要环节。燃烧中的脱硫技术又被称为炉内脱硫技术,具体是指利用脱硫剂对燃煤燃烧时生 成的二氧化硫进行脱除。相关研究结果表明,脱硫剂能够与煤炭 中的硫组分产生化学反应,进而生成硫酸盐,由于硫酸盐本身的比重较大,所以不会随烟气排出炉外,而是会沉积到炉渣中。在生产中,火电厂使用比较普遍的脱硫剂有石灰石、熟石灰以白云石等,为了最大限度地发挥脱硫剂的作用,炉内燃烧时的脱硫温 度应当控制在 800℃~1200℃。在锅炉燃烧中,常用的脱硫技术有循环流化床和喷钙脱硫等。


2.3燃烧后脱硫技术
        燃烧后脱硫技术指的是炉气脱二氧化硫排放技术。这种方法有很多,国际上一些发达国家积极发展烟气脱硫的新技术,该技术,脱硫率高,运行可靠,易于工业化。
3节能技术在脱硫中的应用
        在整个火电厂的脱硫系统当中,增压风机所消耗的电量可以占到系统总消耗电量的百分之五十五左右。为了实现火电产的节能脱硫,就必须做好对风机的节能降耗工作。增压风机一般采用的是节流调节风量的办法,以此来改变管道的特性曲线,但调节的能耗往往比较大。
        对增压风机设备采用变频调速技术。如果采用常规的对电动机进行定频供电,不仅造成设备的运行速度不好调整,还会造成大量电能的白白浪费。变频技术是融合交流电机控制技术、现代电力电子控制技术、微控制技术等技术的综合技术。它利用微控制芯片对各种电力电子开关管进行通断控制,来达到将工频电源供电进行变频的,它依靠可以控制频率的交流电源,来对交流电动机的转速进行控制的。这是利用了电机的转速于供电的频率成正比的原理,来实现对电机转速的控制的。通过变频技术可以实现电机在一定范围内的无极调速,大大增加了电机工作的平稳性,可以根据工作需要通过改变风机的转速来控制风机的输出风量,在运行设备并不需要那么高的输出功率时,可以方便的进行功率调节,避免了常规风机控制造成的大量电能的白白浪费。变频设备通常有整流模块、直流模块、逆变模块、微控制模块构成,各个部分缺一不可,它们协同工作将工频电源转化成频率可调的供电电源。
        传统的脱硫工艺,虽然可以保证脱硫效率,但是设备较多、过程繁杂,使得能耗较高。为降低能耗,人们应当对脱硫工艺进行优化改进,可以采用石灰石-石膏进行脱硫。这是一种新型的脱硫工艺,归属于湿法脱硫的范畴,其主要包括以下几个系统:吸收氧化、石膏脱水、烟气排放等。该工艺不仅设备的运行费用低, 运行过程稳定,而且脱硫效率也比较高,目前很多大型的火电厂都采用该脱硫技术。石灰石—石膏湿法脱硫工艺主要包括吸收氧化系统、石膏脱水系统、浆液制备系统、烟气系统和排放系统。该脱硫工艺的具体流程如下:锅炉烟气首先经过电除尘器进行除尘,然后分别经过增压风机和 GGH 换热器,温度降下来之后进入吸收塔。烟气进入吸收塔之后会向上流动,同时塔内会有循环浆液向下流动,二者在塔内会逆流接触,烟气在逆流接触过程中被洗涤,而向上流动的浆液则从喷浆层的喷嘴进入吸收塔中,达到脱除其中的二氧化硫、三氧化硫、氟化氢和氯化氢等物质的目的。同时,经“强制氧化工艺”处理所得到的反应副产物半水亚硫酸钙被进入的空气氧化成石膏,并作为吸收剂中的石灰石使用。 而循环浆液则通过循环泵被输送到喷淋层中,经喷嘴被雾化,气体和液体就可以更加充分地接触。在吸收塔中,二氧化硫和石灰石反应会生成石膏,该种反应形成的石膏通过浆液泵进入石膏脱水系统,完成净化的烟气则进入除雾器除雾。
4结束语
        总之,要想实现火电厂脱硫的节能,增压风机的节能降耗非常关键。将变频器应用到火电厂的脱硫系统中,可以对增压风机进行变频调节,通过控制调节风机转速的方式达到节能降耗的目的。另外,火力发电厂所采用的脱硫工艺不同,所取得的节能降耗效果也就不同。石灰石—石膏湿法脱硫技术的设备运行费用非常低,运行过程稳定,而且脱硫效率也比较高,达到 95% 以上。所采用的吸收塔中安装有液体再分配装置,可以有效避免烟气爬壁现象的出现,系统生产所需要的成本和能耗也随之降低,得到的脱硫副产品还可以进行回收利用,真正做到了环保节能。
参考文献
[1]韩秀娟,张伟,杜婷婷 . 火电厂脱硫技术探讨及脱硫脱硝一体化发展趋势 [J]. 中国新技术新产品,2017(04):33-34.
[2]戴迎根. 关于火电厂脱硫节能降耗技术的改进策略 [J]. 山东工业技术,2018 (10):168.
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