论文-FGD系统的优化

FGD系统的优化
薛子畅 薛 雷
（哈尔滨动力设备股份有限公司，哈尔滨150040）
摘 要：通常电厂烟气脱硫系统(FGD)的投资和运行维护费用是十分高的。

根据各电厂的具体情况，优选适宜的FGD工艺，对选定的FGD系统进行认真、仔细的设计优化，同时在运行过程中对各运行参数进行优化，取得最佳的运行效果。

最终降低FGD系统的投资和运行维护费用，以最小的投入和消耗来满足环保要求。

关键词：FGD；优化
1 概 述
我国能源以煤碳为主。

我国的环境污染非常严重，二氧化硫排放是大气污染的主要污染源之一。

电力企业是二氧化硫的排放大户，因此随着近年来国民经济的发展和能源消耗的不断增长，控制二氧化硫的排放，成为电力环境治理的主要问题。

根据国家“十五”、“十一五”期间电力环保产业政策，国家将支持脱硫环保产业，在这种产业政策的引导下，发电企业将从SO
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排放总量和排放浓度两个方面进行技术改造，加大脱硫力度。

脱硫方法可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫（烟气脱硫）三类。

燃煤的烟气脱硫（FGD）技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。

对燃煤电厂而言，在今后一个相当长
的时期内，FGD将是控制SO
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排放的主要方法。

目前国内脱硫市场竞争比较激烈，各脱硫公司都在努力降低制造成本，但是电厂烟气脱硫系统的投资和运行维护费用仍然是比较高的，以大型火电厂湿法石灰石－石膏FGD系统为例，目前其造价约为100-200元/kW，在整个电厂的总投资比例中依然占有很大的份额。

这主要由以下三方面的因素造成：第一，选用脱硫工艺技术不恰当，使得系统投资及运行费用增高；第二，在脱硫工程的设计及运行上存在着许多不合理之处，使得系统投资及运行费用增高；第三，目前市场上应用成熟的脱硫技术和关键设备大都是从国外引进，从而造成投资及运行成本据高不下。

2 FGD系统工艺的优化选择
烟气脱硫技术总体上可以分为三类：湿法、半干法、干法。

所谓湿法是指其脱硫产物的最终形态为溶液或浆液的状态；所谓干法是指最终产物是干态的；而半干法是指脱硫过程中使用了溶液或浆液的状
态的脱硫剂，但最终产物是却仍然干态的。

具体有石灰石－石膏法、海水法、双碱法、氨法、磷氨肥法、氧化镁法、碱式硫酸铝法、钠碱吸收法、喷雾干燥法、LIFAC法、电子束法等。

从技术设计方面考虑，湿法脱硫的脱硫效率较高，占地面积较大，工艺系统比较复杂；干法／半干法的脱硫效率较低，工艺系统比较简单，占地面积比较少。

从运行费用及投资方面考虑，湿法脱硫技术的投资费用与运行费用较高；干法／半干法的投资费用与运行费用相对较低。

《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000)18.2.4条明确提出“发电厂应根据气象参数、全厂燃煤二氧化硫排放量、二氧化硫排放浓度、二氧化硫落地浓度等数据进行计算，优化确定烟囱高度、烟囱座数、烟囱内筒个数及出口内径、脱二氧化硫量及脱硫效率”。

但实际操作时，许多电厂往往要求FGD系统能很好地适应高硫煤，给出的燃煤含硫量比实际运行要高许多，要求的脱硫率也尽可能地高，而脱硫率与脱硫成本成指数关系，单纯的要求提高脱硫效率势必造成投资成倍增加。

发达国家从20世纪80年代初就已经开始对FGD系统进行评价和筛选，比较成熟的体系有美国电力研究所的EPRI评价体系，英国煤炭研究所的IEA评价体系和美国能源部CCPT体系等。

我国也有一些评价体系，比较简单，基本评价指标差不多，主要有能源部研究会的评价体系、模糊综
合评判体系等。

无论是国内还是国外，评价指标大体上是类似的，主要是技术成熟度，技术环境性能和技术经济性能，有的评价还加上了技术适用性。

具体来说，对于一个具体电厂选择脱硫工艺时，应遵循以下的原则：
1）用的技术成熟，不应是试验性质的，运行可靠性高。

2)根据处理后的SO
2
排放量进行评价，按其平均值与排放标准的比较分为：很好、好、中等和差四个等级，低于排放标准的为很好，达到排放标准的为好，接近排放标准的为中等，达不到标准的为差。

3)选用FGD占电厂装机总投资的比例
和SO
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单位脱硫成本作为综合经济性能评价的标准，在电厂规模、贴现和燃料性质
等参数均一致时，单位SO
2
脱除成本和FGD 装机投资比例最低者即为最佳技术。

4)脱硫工艺流程应尽量简单、操作简便易于维护。

工艺流程的繁简与可靠性、维护工作量是密切相关的，工艺流程的复杂必然也带来操作的繁琐，并要投入较多的运行及维修人员。

5)选择低运行成本。

运行成本与所采用的工艺、脱硫吸收剂材料、脱硫副产品的综合利用、燃煤的含硫量、能耗、水耗、运行操作维护人员等相关。

6)已建电厂的扩建脱硫设备要考虑场地和运行条件，老电厂上脱硫设备前应在
是否上脱硫设备造价与支付排污费之间，做经济分析和对环境影响的等综合分析。

7)选择适宜的国产化方案可以降低建设，并且国产化设备的备品备件也会降低FGD运行维护费用。

总之，对新建单机容量大的机组、且燃用的煤种含硫量较高的电厂应选用脱硫率较高的脱硫工艺。

在老电厂进行改造或燃用中、低硫煤种时，可以选用投资少、运行费用低、脱硫效率低的简易脱硫方案。

不同地区、不同的城市间选用脱硫方案要根据当地环保要求及自然情况来确定。

脱硫工艺方案选择时除考虑初投资外，更重要的考虑计入设备折旧和还贷因素以后的运行费用。

单纯的最求高的脱硫率，在投资及运行成本上要花费不必要的昂贵代价。

3FGD工艺的设计、运行优化
3.1设计优化
进行基本设计时要根据处理的烟气状况及运行条件，从性能、工艺、节能及自动化方面优化设计从而降低FGD系统的成本，增加FGD系统运行的安全性。

具体优化设计时考虑如下方面：除了遵守法规、标准外，要考虑运行负荷变化时维持稳定的脱硫及除尘性能；考虑烟尘及氯化氢、氟化氢等污染物对脱硫性能的影响，以及GGH、旁路烟道烟气泄漏对策；在综合考虑与锅炉等设备的协调以及FGD系统整体性能的可靠性、经济性的同时，还要考虑脱硫性能以及副产品石膏的品质，考虑脱硫设备的排水水质及水量，为排水处理设备的优化设计提供重要数据；降低FGD系统阻力从而降低脱硫增压风机的动力消耗；选用高效率的辅机设备等；FGD系统启停及日常运行中操作的省力和合理性；运行操作的安全性、可靠性及简便性；高效且能使机器长寿命地运行；停运时防止浆液沉积，尤其是对调峰机组要考虑从深夜和周末的停运到正常运行的操作。

3.2运行优化
尽管在设计时根据设计工况优化了各种参数，然而在实际运行过程中，锅炉煤种、负荷及烟气量、烟气温度、烟尘浓度、吸收剂品质等是经常变化的，若根据原有设计参数运行，可能会威胁发电机组的安全运行及FGD系统本身的运行。

因此应根据各个具体的情况进行优化，使FGD系统处于最佳运行状态，提高FGD系统的利用率和安全性，降低运行成本。

优化的内容可以包括以下部分：烟气挡板启停程序、烟气挡板的快开时间、增压风机前压力控制及保护、FGD的冲洗时间；循环泵的组合方式、浆液pH值、氧化效果、浆液密度、吸收塔液位、除雾器冲洗时间；石灰石磨系统的优化、石灰石浆液的密度控制；水力旋流器分离效果、脱水机效果、石膏品质；电气保护定值、废水处理等等。

合理的优化运行不仅能保证FGD系统和发电机组的安全运行，而且还能够在确保达到预
期脱硫效果情况下，尽可能降低FGD系统的运行、维护费用。

4FGD系统的国产化
目前国内已建成的火电厂烟气脱硫工程中很多设备是从国外进口，国内负责土建和安装。

不但增加运行成本，而且会因备品备件不能及时更换而影响设备的正常运行。

由此不仅造成FGD系统的投资和运行费用很高，并且给国家和企业带来很大负担。

我国地域大，各地情况不同，对于某一具体的工程采用何种烟气脱硫工艺，必须因地制宜，进行技术、经济比较。

但不论采取哪一种工艺，都必须考虑脱硫技术和设备国产化的问题。

国产化包括设计技术与设备两方面的内容。

首先必须实现设计技术的国产化，如引进国外设备的，必须同时引进设计技术，并要消化吸收和创新。

其次是设备国产化，应区分已实现国产化的设备、可以实现国产化的设备和短期引进的设备三种不同的情况。

只有实现烟气脱硫设计国产化，才能按市场规则选用更多质量优良、价格合理的国产脱硫设备，才有资格、有能力对脱硫工程实行总承包，承担全部技术责任，推动烟气脱硫国产化的进程。

近几年，随着国家相关政策的重视，通过组织实施烟气脱硫技术与设备国产化示范工程，在引进技术并与国外公司合作的基础上，目前已经有很多脱硫技术开始实现国产化，并相继成立了很多具有规模的有国产化脱硫设计能力的脱硫公司。

脱硫设备的国产化率低导致价格过高，有专家测算过，国产设备的价格只相当于进口设备价格的一半到2/3。

目前，在我国许多环保设备厂家的努力下，除了一些重要的检测、采样仪表和关键部位阀门等少数设备以外，其他大部分脱硫设备都已可以国产化，并有应用业绩。

因此电厂在建设FGD系统的时候，完全可以考虑使其国产化率应尽可能的增大以降低整个FGD系统成本。

5总 结
因此，在火电厂建设脱硫项目时应根据各电厂的具体情况，优选适宜的工艺，对选定的系统配置进行认真、仔细的设计优化，同时在运行过程中对各运行参数进行优化，取得最佳的运行效果，最终降低FGD系统的投资和运行维护费用，以最小的投入和消耗来满足环保要求。