常规湿法与CT─121脱硫的电耗分析

e0 — — — 辅助设备电耗 ,W 。
ρ 1 ,2 =
ρ 1 +ρ 2 2
式中 N F — — — 通风机有效功率 ,W ;
qm — — — 单位时间内流过风机的气体质量流量 ,
kg/ s ;
ρ — — 风机入口 、 出口截面气体密度 , kg/ 1 ,ρ 2 —
m3 ;
p s1 , p s2 — — — 风机入口 、 出口截面净压 ,Pa ; v1 , v2 — — — 风机入口 、 出口截面流速 ,m/ s 。
1. 3 2 种工艺的差别
由图 1 、 图 2 可见 ,2 种脱硫工艺 的烟道系统及石灰石制备 、 石膏脱 水和废水处理系统基本相同 , 差别 主要体现在脱硫塔部分 , 所以耗电 量的差别也表现在脱硫塔部分和与 此有关的设备上 。 在常规湿法中 , 通过循环泵把 吸收剂输送到每层喷嘴 , 吸收剂浆经雾化后喷淋到烟 气中 ,以达到脱硫目的 。而 CT 121 在吸收塔中布置 有大量的喷射管 , 通过喷射管可使烟气分散到吸收剂 浆液中 ,以提供脱硫所需的传质表面积 。喷射管插入 越深 , 脱硫效率越高 , 脱硫塔阻力也越大 , 克服该阻力 所需的动力由增压风机提供 。可见 ,2 种工艺的电耗 区别主要表现在脱硫塔阻力引起的增压风机的电耗和 循环泵 ( 喷淋泵) 的电耗上 。
图4 要求脱硫效率 95 %时鼓泡塔阻力与原烟气 SO2 浓度的关系Fra bibliotek3 电耗
常规湿式石灰石/ 石膏法脱硫系统的电耗主要是 增压风机和循环泵的电耗以及其它辅助设备的电耗 。 CT 121 脱硫系统的电耗主要是增压风机和喷淋泵的 热力发电・ 2002 ( 6)
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技术交流
[参 考 文 献]
[1 ] 中华人民共和国电力行业标准 DL 469 92. 电站锅炉风
机现场试验规程 [ S] . 1992.
[2 ] Demonstration of Innovation Applications of Technology for t he CT 121 F GD Process [ Z ] . Clean Coal Technology Demonstration Program , March 1999. [3 ] Dr. Bernd Schallert . REA2 Technik zur Gipserzeugung hin2 ter Steinkohlefeuerung in Deutschland [ R ] . V EBA KRAF TWER K RHU R A G Analutik und Versuchswesen ,
ρ 1 ,2 ρ 1 ,2
+
v2 - v1
2
2
2
+ v2 2 v2 1
( 10)
= V mρ 0 = V mρ 0
2
p s2 - p s1
2
pout + Δ pother + Δ p tower - ( p in + Δ p in )
ρ 1 ,2
2
+
v2 - v1
如上所述 ,在 2 种工艺系统设计相同的情况下 ,电 耗差别主要体现在脱硫塔部分 。按照图 3 、 4 中的关系 曲线 ,取循环泵电机和增压风机电机效率为 97 % , 循 环泵和增压风机效率为 86 % 。循环泵的扬程取 21 m , 喷淋泵的液气比 2 , 扬程取 17 m 。常规湿法脱硫塔的 净压 ( 不包括除雾器) 取 800 Pa 。采用式 ( 10) 计算出保 证脱硫效率 95 %时 ,脱硫塔电耗与原烟气 SO2 浓度的 关系曲线如图 5 所示 。 从图 5 可以看出 ,当原烟气 SO2 浓度提高时 ,为达 到一定的脱硫效率 ,CT 121 工艺的耗电量几乎成直 线增加 。常规湿法的电耗也在增加 ,但增加比较缓慢 。 2 条曲线的交点处 SO2 浓度约 3 000 mg/ m3 ,此点 即为临界点 ,当原烟气 SO2 浓度高于此值时 ,常规湿法 的耗电量低于 CT 121 工艺 ,当原烟气 SO2 浓度低于 此值时 ,CT 121 电耗低于常规湿法 。由此可见 ,从耗 电量来看 ,低硫煤适合采用 CT 121 脱硫工艺 , 而高 硫煤采用常规湿式石灰石/ 石膏法脱硫工艺则较为合 适。
121 脱硫技术的工艺差别和
脱硫性能 ,其工艺差别主要在脱硫塔部分和与此有关的设备 。对 2 种工艺的电耗进行了分析研究 。
[ 关键词 ] 湿式脱硫 ; 石灰石/ 石膏法脱硫 ;CT 121 脱硫 ; 电耗 ; 锅炉 3364 ( 2002) 06 0046 04
[ 中图分类号 ] X701. 3 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号 ]1002
增压风机引入气气加热器 , 经过换热使烟气温度降至 100 ℃ 左右 ,之后经烟气冷却器 ,通过喷水和吸收剂浆 液 ,使烟气温度降至烟气饱和温度 ( 50 ℃ 左右) 后进入 鼓泡塔 ,再由烟气分布板均匀分布到烟气喷射管 ,通过 喷射管使烟气以一定的压力进入浆液 , 形成一定高度 的喷射气泡层 ,在浆液上层进行气 — 固— 液传质 ,吸收 SO2 并收集粉尘 。SO2 与 CaCO3 发生反应生成 Ca2
图2 CT 121 脱硫系统
SO2 浓度下 ,要保证一定的脱硫效率 ,必须有相应的喷
射管插入深度 。图 4 是保证脱硫效率 95 % 时 , 不同 SO2 浓度所需要的鼓泡塔阻力 ( 即喷射管插入深度 ) 。 可以看出 ,喷射管插入深度随 SO2 浓度几乎成直线增 加。
2 脱硫性能
2. 1 常规湿式石灰石/ 石膏法脱硫
2
( 5)
式中 V m — — — 标准状态下烟气体积流量 m3 / s ; ρ — — 标准状态下烟气密度 ,kg/ m3 。 0 — 在式 ( 5 ) 中 除 Δ p tower 项 以 外 , 其 它 各 项 合 并 为 Δ p 0 ,则风机对单位体积烟气所作的输送功率为 : ρ 0 Δ p tower n F = Δ po + ρ 1 ,2 式中 n F — — — 单位体积烟气输送功率 ,W/ m3 。
假定脱硫系统入口的静压为 pin ,从系统入口到风 机入口的静压差为Δ pin ,脱硫系统出口净压为 pout ,脱 硫塔净压差为Δ p tower ,除脱硫塔外从增压风机出口到 脱硫系统出口的其它静压差之和为Δ pother ,那么
p s1 = p in + Δ p in p s2 = pout + Δ pother + Δ p tower ( 3) ( 4)
2. 2 CT 121 脱硫 CT 121 脱硫效率的高低主要取决于喷射管插入
图3 脱硫效率大于 95 %时液气比与原烟气 SO2 浓度的关系
深度 ,喷射管插入浆液越深 ,脱硫效率越高 。因为烟气 通过喷射管进入浆池后 ,其主流向上流动 ,然后离开吸 收剂浆液 ,所以吸收 SO2 的吸收剂浆液主要是喷射管 出口上部的浆液 。如果喷射管插入深度较浅 , 在 SO2 很低时 ,吸收区的浆液还有足够的吸收能力和 SO2 浓 度梯度 , 随着 SO2 的不断提高 , 烟气和浆液中的 SO2 浓度梯度随之降低 , 吸收液的吸收能力也会逐渐消耗 殆尽 , 从而造成脱硫效率显著降低 。因此在一定的
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常规湿法与 C T 121 脱硫的电耗分析
胡殿儒1 ,顾 强1 , 李 忠1 ,段建中2
( 1. 北京国华电力有限责任公司热电分公司 ,北京 100025 ;2. 国电热工研究院 ,陕西 西安 710032)
[摘 要] 分析了常规湿式石灰石/ 石膏法脱硫技术和日本千代田公司 CT
图5 95 %脱硫效率时 2 种工艺脱硫电耗与 SO2 浓度的关系
1994. [4 ] 段建中 . 北京国华电力有限责任公司热电分公司 No 3 、 No4锅炉脱硫岛技术性能保证值考核验收试验 [ R ] . 国电
把式 ( 6) 代入式 ( 8) ,则 Δ p0 ρ 10 000 10 000 n P 0 Δ p tower ×10 000 + e t = e0 + + ηFηFM ρ ηFηFM ηPηPM 1 ,2
( 9)
则增压风机的输送功率可按下式计算 :
N F = qm p s2 - p s1
式 ( 9) 中前 2 项分别为脱硫系统辅助设备电耗和 除脱硫塔外烟道系统阻力损失引起的电耗 。后 2 项为 脱硫塔阻力引起的电耗和循环泵电耗 ( 喷淋泵 ) , 即脱 硫所需的动力 ,把这 2 项叫做脱硫塔电耗 ,即 : ρ 10 000 n P 0 Δ p tower ×10 000 + es = ρ ηFηFM ηPηPM 1 ,2
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电耗以及辅助设备的电耗 。
3. 1 增压风机输送功率 L/ G — — — 液气比 ;
H— — — 扬程 ,m 。
风机的输送功率按下式计算 :
N F = qm p s2 - p s1
3. 3 总电耗
2 v2
ρ 1 ,2
+
-
2 v1
2
( 1) ( 2)
整个脱硫系统的总电耗由增压风机 、 循环泵 ( 喷淋 泵) 和辅助设备的电耗组成 ,单位体积烟气的电耗可用 如下形式表示 : 10 000 n F 10 000 n P ( 8) et = ηFηFM + ηPηPM + e0 式中 et — — — 脱硫系统单位体积烟气电耗 ,W ; ηF — — — 增压风机效率 , % ; ηP — — — 泵的效率 , % ; ηFM — — — 风机电机效率 , % ; ηPM — — — 泵电机效率 , % ;
在常规湿法中液气比和原烟气 SO2 浓度对脱硫效 率均有影响 ,特别是在一定的 SO2 浓度下 ,要保证要求 的脱硫效率 ,必须设计足够的液气比 ,以保证洗涤液的 吸收能力不会过早耗尽 。图 3 是保证脱硫效率不低于 95 %时 ,液气比与原烟气 SO2 浓度的关系曲线 。从该 曲线可明显看出 ,低 SO2 浓度烟气需要较低的液气比 即可 ,而高 SO2 浓度的烟气 ,则需要较高的液气比才能 满足脱硫效率的要求 。