在烟气脱硫系统运行中,优化设计人员需要从其运行功率和运行过程入手,改善设备的运行情况和组合结构形式,使设备功能得到优化,使其电耗量降低。另外在其它节约措施设计中,设计人员都要站在实际燃煤作业角度上,考虑能源和资源节约问题。相关的节约措施不能对系统运行生产效率产生负面影响。本文主要针对烟气脱硫系统节能进行分析。
一、节约设备运行电耗
烟气脱硫系统中的设备运行动力多为电能,系统用电设备用电量占据机组耗电量较大比例,为了提高后者节能效果,设计人员务必要从前者入手,解决其能耗问题。在节电设计中,设计人员需要了解每种用电设备的额定功率,需要将节电设计与运行工作效率和工作成本结合起来。具体优化措施主要包括以下几种。
1、引增合一改造
这种方式可以使增压风机等设备有效联系在一起,使其集成优势大于单独作用优势,这种引增合一改造后的机组在运行安全经济性等方面占据一定优势,也能达到节电目的[1]。
2、降低浆液循环泵运行电耗
浆液循环泵额定功率较大,将其作为节电设计对象,可保证最后的节电效果。首先,可以从吸收塔改造方面入手,通过调整塔型或运行参数,使烟气流速及钙硫比等参数得到有效改善,这些变化会对浆液循环泵运行产生积极影响,使其功率降低。在吸收塔进口处可以设置换热器,主要对烟气温度进行调整,进而间接影响到烟气体积流量。循环泵流量也可以得到调整,在不影响液气比的情况下,流量较低的循环泵耗电量较少。其次,改变循环泵的扬程,使其在满足功能要求的基础上尽可能减少,减少的扬程消耗的电能量便可得到节约。设计人员可以通过调整系统设计阻力来达到目的。循环管的直径会对系统介质流速产生影响,后者与前者呈反比关系,增加直径,系统运行受到的水压会大大减少,阻力的减少也会降低能耗。最后,可在吸收塔入口处设置低温省煤器,利用凝结水对烟气温度起到冷却作用,结构流程如图1所示:
在设置低温省煤器之后,能够将烟气温度从128℃降低到85℃,单台机组节水可达49t/h,按照年利用5500h,水价每吨1元计算,单台机组全年的节水量可达27万t,节约水费83.7万元。
3、降低真空泵的运行电耗
在机组运行中,真空泵和脱水设备等的应用数量较多,如果改变设备组合方式,减少用电设备应用量,机组最终的电耗量也会减少。在两台机组与一套脱水系统联系起来时,需要使用两台以上的真空皮带脱水机来完成脱水任务。在优化设计中,可对两台机组设计工况进行优化,使单台设备能满足其运行要求,在这种情况下,脱水设备的应用量为一套[2]。另外设计人员也可以通过浆液切换管道或石膏浆液分配器改造优化来达到降耗目的。
4、降低烟气系统阻力
烟气系统阻力很大时,机组需要消耗较多的电能来克服该阻力,降低阻力,电能消耗量也会减少。主要对烟道进行优化设计,使其布置形式和截面积等满足节电要求。这种设计主要通过改变烟气流速来达到目的。圆烟道可以代替原烟道,烟道长度也需要缩短,弯头布置数量需要减少,如此系统阻力才会降低。
5、电机变频优化设计
变频电机可以根据系统需求改变运行效率,从而达到节电目的,设计人员还要对该事项进行优化设计。但不能降低电机的运行效率,使其能有效满足不同浓度二氧化硫的处理要求。
二、节水
在烟气脱硫过程中,有的方法会消耗大量水资源,如石灰石——石膏湿法脱硫工艺。脱硫反应中的用水来源有很多,如放热过程中的水分蒸发排出过程等,设计人员还要利用相关的装置措施来减少用水,回收废水和冷凝水等。
1、安装烟气换热器
该种设施可以减少蒸发水,使水蒸汽能通过冷凝,变成水,得到回收。烟气换热器主要安装在原烟道中,该烟道靠近引风机出口侧,其可对烟气余热进行加热,使其有机会冷凝成水[3]。不同功率的机组对烟气温度的降低程度不同,但都会使烟气凝结为低温水,低温水在加热过程中,会进入热力系统中,针对这种情况,设计人员可改善电热器,水资源消耗量与电热器用气量呈正比关系,降低后者,前者也会减少。
2、提高冷凝液回收效率
在烟气脱硫系统应用中,净烟道处经常会出现冷凝液,这是因为相关吸收塔出口温度适宜制造烟气水露,在烟道传输烟气的过程中,净烟气的温度也会下降,制造更多的冷凝水,还有很多未冷凝的水蒸汽被排放到其它环节装置中。这在无形中浪费了水资源,且不会对脱硫系统补水量造成影响。为了减少系统用水,节约冷凝水,设计人员还要设计冷凝水回收装置,使其能有效连接净烟道,回收该处产生的冷凝液,如此系统中也不会发生石膏雨现象[4]。
3、优化石膏脱水系统
石膏脱水系统的运行需要应用两台真空皮带脱水机,每台机器的处理能力为设计工况的100%容量,对此应进行优化设计,可在石膏旋流器前设置浆液切换管道,在旋流器的下游位置则要设置石膏浆液分配器。在此情况下,只需要开启1台脱水机便能处理两台机组的石膏量,由此省去了石膏浆液缓冲箱的应用,简化了系统,由此也就降低了能耗。石膏脱水系统运行优化前后的费用比较如表1所示:
表1 石膏脱水系统运行费用对比
4、重复回收利用冷却水和冲洗水
脱硫系统在冷却水处理中,会出现闭式水和开式水两种情况,在闭式水设计中,应参考主厂房闭式水系统,使两者在布局设计和其它方面保持统一,后者还会使前者得到循环利用。在开式水设计中,应单独收集冷却水,将采集装置与工艺水箱连接在一起,使后者完成冷却水的回收利用工作。为了有效回收冷却水和冲洗水,一般会在脱硫系统中设置集水泵和集水坑,前者可以满足冷却水循环要求,后者可以使冲洗水得到有效回收,这两种装置都会使冷却塔及系统的耗水量减少。
5、有效治理脱硫废水
在烟气脱硫系统运行中,脱硫过程也会产生很多废水,这些废水往往都被排放掉,虽然经过治理,其已满足排放标准,但如果能实现零排放,该部分水资源也可以得到重复利用,进而达到节水目的[5]。所以设计人员还要在系统节水优化设计中,加入先进的废水处理技术,如“预处理+正渗透MBC系统+结晶”等工艺。
三、节约石灰石
在石灰石——石膏湿法烟气脱硫系统中,系统运行会消耗大量的石灰石材料,为了减少石灰石损耗量,相关人员应从石灰石质量控制方面入手,通过选择优质石灰石,来提升钙硫比和浆液PH值,如此二氧化硫的吸收率也会提升,脱硫效率会得到保证。在选择石灰石时,应以其碳酸钙含量为选择标准。
结语
在烟气脱硫系统节能优化设计中,设计人员除了可以改善设备设施等,还可以利用可再生、无污染的资源或能源代替原系统运行所需能源,也可以引进新技术和新设备,来减少能源的消耗量。总之烟气脱硫系统节能设计需要保持灵活性和弹性,以便及时引入新的节能措施,提升系统节约效率。另外设计人员还要做好计算记录等工作,使相关的能耗数据得到有效分析,如此节能方案才科学合理。
