皮帶脫水系統的運行優化

蘇軍劃，沈煜暉，金穎姍，任真

(1.中國華電工程(集團)有限公司，北京 100035;2.湖北華電黃石發電股份有限公司，湖北 黃石 435002)

0 引言

在石灰石－石膏濕法煙氣脫硫(FGD)系統的皮帶脫水系統中，石膏漿液先經過旋流分離器進行一級脫水，脫水后漿液中石膏的質量分數由20%升至40%～50%，然后石膏旋流器底流落入真空脫水皮帶機進行二級脫水，從而得到含水率較低的石膏。但在脫水系統運行過程中，石膏厚度、真空度等因素會影響石膏的含水率。如果石膏含水率大于10%，即超過銷售合同規定，會導致石膏銷售不暢，只能以堆儲為主，不僅影響脫硫設備正常運行，而且占用土地，對環境不利;如果石膏含水率小于10%，會增加系統的能耗，導致電廠運行費用增大。因此，如何優化皮帶脫水系統，既降低皮帶脫水系統的能耗，又保證石膏的含水率，是確保電廠脫硫設備安全、經濟運行的關鍵所在。本文以湖北華電黃石發電股份有限公司為試驗依托單位，優化石灰石－石膏濕法FGD系統的真空皮帶脫水機運行參數。

1 試驗部分

1.1 試驗機組概述

試驗在湖北華電黃石發電股份有限公司300 MW機組上進行，該機組已建有石灰石－石膏濕法脫硫系統，采用一爐一塔設計，不設置煙氣換熱器(GGH)。設計入口煙氣中SO2的質量濃度為4 948 mg/m3(6%O2，干基)，脫硫效率不小于96%;石灰石料粉(250目，90%通過)作為原料進廠;FGD系統入口煙道為頂出;FGD出口煙道為頂進;旁路擋板門安裝在原有煙道上并改造相應的主煙道。石膏皮帶脫水系統在試驗前的運行頻率為17 Hz，在此情況下，石膏含水率高于10%，致使電廠石膏堆積，影響出售。

1.2 試驗方法

在真空皮帶脫水機頻率為12～19 Hz的情況下，測定了相應的石膏厚度、石膏含水率以及皮帶脫水機的線速度等參數并記錄分散控制系統(DCS)上的石膏厚度以及真空泵電流。由于石膏厚度是不斷變化的，所以取DCS上每分鐘內石膏厚度的平均值。石膏含水率參考GB/T 5484—2000《石膏化學分析方法》進行測定。

2 試驗結果及分析

2.1 皮帶脫水機試驗結果分析

在不同運行頻率下，真空皮帶脫水機運行參數的變化情況見表1。由表1可以看出，皮帶機運行頻率越大，皮帶轉速越快，反之亦然。而石膏含水率和皮帶機運行頻率不是簡單的正比或反比關系。

表1 真空皮帶脫水機不同運行頻率下運行參數

圖1 皮帶機運動頻率與石膏厚度、真空度和能耗關系圖

為了找出真空皮帶脫水機的最佳運行參數，將石膏厚度、真空度以及脫水系統能耗與皮帶機運行頻率的關系描繪成曲線，如圖1所示。由圖1可以看出，皮帶機運行頻率和石膏厚度成明顯的反比關系:皮帶機運行頻率越高，石膏越薄;而皮帶機運行頻率越低，石膏越厚。這是因為皮帶機運行頻率越高，皮帶的線速度越大，石膏在皮帶上的停留時間越短，所以石膏越薄。皮帶機運行頻率和真空度的關系比較復雜:皮帶機運行頻率如果太快，石膏就會很薄，真空度就會減小;而皮帶機運行頻率如果過慢，石膏太厚，石膏有可能堵在濾布上，真空度也會減小。所以，皮帶機運行頻率和真空度之間存在最佳匹配值。在該試驗條件下，皮帶機運行頻率為14～16 Hz時，真空度最高。石膏脫水系統的能耗也是影響脫硫系統能耗的一個重要參數。脫水系統的能耗是皮帶脫水機的能耗和真空泵的能耗之和，皮帶脫水機額定功率只有11 kW，能耗很小，所以，脫水系統的能耗主要是由真空泵能耗決定的。由圖1可知，當皮帶機運行頻率在16 Hz以下時，能耗最低，相應的石膏厚度為29mm，石膏的含水率為10%(達標)。由以上分析可知，最佳運行狀態為:皮帶機運行頻率，16 Hz;電耗，0.48(kW·h)/t;石膏厚度，29 mm;石膏含水率，10%。

2.2 技術經濟分析

根據試驗結果，確定湖北華電黃石發電股份有限公司脫水系統的電動機運行頻率為16 Hz，在此基礎上進行了技術和經濟分析。湖北華電黃石發電股份有限公司脫水系統真空皮帶機原運行頻率為17 Hz，經過計算可知，每年可節約廠用電 864 000 kW·h，按廠內電價0.2元/(kW·h)計算，每年可節約電費17.3萬元。

3 結束語

通過對湖北華電黃石發電股份有限公司濕法脫硫系統真空皮帶脫水機運行參數的調整，得到真空皮帶機的最佳運行頻率為16 Hz。在此條件下，能耗最低，真空度最高，石膏含水率達標，并且節能效果明顯。

［1］曾庭華.濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化［M］.北京:中國電力出版社，2004.

［2］曹莉莉，楊東，計永躍.石灰石－石膏濕法脫硫真空皮帶機脫水效果影響因素研究［J］.中國電力，2005，38(1):73－75.

［3］GB/T 5484—2000，石膏化學分析方法［S］.