海口电厂湿法脱硫系统双塔单台氧化风机运行的可行性研究

海口电厂湿法脱硫系统双塔单台氧化风机运行的可行性研究

方亦颖

华能海南股份有限公司海口电厂，海南省澄迈县 571923

Feasibility study on operation of single oxidation fan in two towers of wet desulfurization system in Haikou Power Plant

Name: Fang Yiying

Address: Ma cun, old town, chengmai county, Hainan province

ABSTRACT: At present, coal-fired power plants dig deep energy saving potential to save power as much as possible under the premise of ensuring safety. In the combustion of low-sulfur coal, due to the low concentration of sulfur dioxide in the flue gas, less gypsum is generated, and the larger margin of oxidation fan, resulting in oxidation wind waste, which is not conducive to energy conservation and consumption reduction work. Through the study of the oxidizing air system in our factory, it is explored whether only one oxidizing fan can meet the operating condition of desulfurization when burning low-sulfur coal, so as to save the power consumption of one fan and reduce the power consumption of desulfurization plant.

Key words: coal-fired power plant; Energy conservation and consumption reduction; Oxidation fan; Auxiliary power rate.

摘要：目前燃煤电厂深挖节能潜力，在保证安全的前提下，要尽可能节省厂用电。在燃烧低硫份的煤种时，由于烟气中的二氧化硫浓度较低，生成的石膏较少，氧化风机的裕度较大，从而造成氧化风浪费，不利于节能减耗工作的进行。通过对我厂氧化风系统的研究，探索在燃用低硫份的煤种时，只运行一台氧化风机是否能够满足脱硫的运行工况，从而节省一台风机的电耗，降低脱硫的厂用电率。

关键词：燃煤电厂；节能减耗；氧化风机；厂用电率

1 前言

华能海口电厂四期建有2台国产亚临界330MW机组，采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺。其中氧化系统为吸收塔提供氧化空气，把脱硫反应中生成的亚硫酸钙(CaSO₂·1/2H₂O)氧化为硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)。氧化风机送出的氧化空气通过塔内布置的氧化风管经搅拌器打碎后均匀分布到吸收塔底部浆液池中。现设计的每座吸收塔配置两台氧化风机，当机组正常运行时，氧化风机一用一备，两座吸收塔氧化风机出口母管互不联络。当我厂燃烧较低硫份煤种时，脱硫反应生成的亚硫酸钙(CaSO2·1/2H2O)较少，氧化风机提供的风量有很大的裕量，会造成风量浪费。同时，两座吸收塔分别运行一台氧化风机，会造成脱硫厂用电率上升，不利于机组节能降耗运行。

2 可行性分析

我厂四期机组设计煤种的含硫量为1.53%，入口二氧化硫浓度为3300mg/Nm3。机组正常运行时，要求石膏中的半水亚硫酸钙的含量低于1.0%。通过收集我厂四期机组2019年燃烧煤种的含硫量及化验石膏半水亚硫酸钙含量的数据， 见表1：

表1：2019年上半年四期机组燃煤干燥基全硫和石膏半水亚硫酸钙汇总表

由以上表格可知：

（1）石膏中半水亚硫酸钙含量接近于0%，说明吸收塔浆液亚硫酸含量较低，氧化效果较好，甚至可能有氧化风量剩余的现象。所以，为了防止出现氧化风量剩余，

1月份的入炉煤硫份较大（含硫量平均0.6%左右），但2、3月份的入炉煤含硫量较低，基本上全部低于0.2%，在燃烧这样的煤种时，单座吸收塔运行一台氧化风机，根据我厂石膏的化验报告显示，亚硫酸钙的含量很低，接近于零，因此进入吸收塔的氧化风量有较大的剩余。因此，我们考虑在燃烧低硫份的煤种时，保证吸收塔内生成的亚硫酸钙(CaSO₂·1/2H₂O)能够全部氧化为硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，石膏品质不受影响的基础上，只运行一台氧化风机，同时给两座吸收塔提供强制氧化风。

3 理论支撑

理论上，石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺所需的氧硫比是0.5，但一般保守起见，为了防止半水亚硫酸钙堵塞管道及喷嘴，西安热工院推荐的氧硫比是1.0~1.5左右，具体要根据氧化风系统的氧化效率以及我厂的设备情况及负荷工况进行调整，同时应做好石膏的半水亚硫酸钙监测工作以验证氧化风量的减少是否有影响。

在满负荷的情况下，单台炉FGD入口烟气流量为1091796m3/h（标态，干基，6%氧量）,入口处污染物浓度为3300mg/Nm3，对应收到基硫为1.53%，单台氧化风机入口流量为8200Nm3/h，每小时的燃煤量大概为170t/h， SO2的摩尔质量为64g/mol，理论氧硫比为0.5，按照西安热工院推荐氧硫比1.5进行计算入口硫份和入口SO2浓度，保留入口SO2浓度20%的余量。

在单台氧化风机运行时，最大能氧化两台炉每小时产生的SO2质量为：

M（SO2）=8200×0.21×10³÷22.4×0.5÷1.5×64=1.54（t）；

所燃烧的煤种最大硫份为：

1.54÷170÷2×100%×（1-20%）=0.36%；

入口SO2浓度为：

3300×0.45%÷1.53%×（1-20%）=776（mg/Nm3）. 由以上计算可知，在入炉煤种硫份小于0.36%，入口硫份小于776 mg/Nm3的情况下，单台氧化风机的氧化风量可满足两台炉满负荷运行工况的要求。

4 管道布置

#8机组两台氧化风机出口管道在电动门之后合并成一条母管，然后拆分成四条分管进入吸收塔内，#9机组布置也一样。

#8吸收塔氧化风系统图

#9吸收塔氧化风系统图

为了实现双塔单台氧化风机运行方式，需要将#8/#9氧化风母管增加一条管道进行联络，并在管道的中间增加一个联络电动门。实现后的系统图为：

改造后的氧化风系统图

当运行单台氧化风机时，只需要将其他三台氧化风机的出口门关闭，即可为两座吸收塔提供氧化风。

5 产生的经济效益

如能实现在入炉煤种硫份较低的情况下，实现双塔单台氧化风机运行。根据2019年前三个月的燃煤情况来计算，2、3月份的硫份基本上小于0.36%，则在这段时间内都可以运行单台氧化风机，氧化风机导叶满开度电流大约是28A左右，功率因素为0.85，结合2、3月份燃烧煤种来看，假如运行单台氧化风机，可节省的电量约1.73×6×28×0.85×24×（28+31）=34.98(万kwh)，若每度电按0.42元计算，可节省费用0.42×34.98=14.69万元。

6 结语

海口电厂四期机组在燃烧低硫份煤种时，如能实现双炉单氧化风机运行，对脱硫系统的厂用电率会有一定程度的降低，产生相应的经济效益。