基于电技术节能的脱硫系统应用研究

时佳

摘要：电技术节能在脱硫系统中的应用其装置是火力发电厂燃煤锅炉的尾气处理，从当前看来，石灰石-石膏法脱硫技术已经在我国大中型火力厂中得到了广泛的应用。其脱硫系统主要是通过烟气系统、吸收塔系统、石灰石粉磨系统、石灰石制浆系统、石膏脱水系统、应急浆液系统、应急喷淋系统组成的。随着我国对“节能减排”需求的不断提高，在“节能减排”的需求中，还要较好的找出适合脱硫系统中本身的“电技术节能”效果。利用石灰石-石膏脱硫技术系统为例，并且通过电气角度提出了一些可实施的节能措施。

关键词：电技术;节能;脱硫;应用;研究

前言：我国从第一次工业革命以来就形成了以煤为主的能源结构，当现在为止都难以改变。是因为有了这样的能源结构，才带来了中国不可销毁的空气污染问题。火力发电厂是消耗煤炭的重要来源，因此就一定要严格的控制烟气排放，从而实现电技术节能减排的升级改革。对于当前比较严峻的环境污染来看，环保部门制定了比较严格的污染物排放标准，主要是为了推动火力发电厂达标排放要求以及电技术节能降耗，构建有效的燃煤发电体系。

一、电技术节能脱硫系统设计条件的确定

电技术节能脱硫系统设计条件的确定，使工艺的选择方案更加的确定，脱硫装置的设计条件应为锅炉BMCR和燃烧设计煤种的条件下;在已经构建电厂安装脱硫系统装置时，应依照实际测试参数来确定脱硫装置的设计以及核验条件，从而充分的考虑到煤源的趋势变化。

中国大部分火电机组煤质频率波动都是比较大的。目前，超低排放环保改造指标非常的严格，每小时平均污染物排放量不允许超标。所以，为了降低环保的风险，那么在设计中要充分考虑煤质差异比较大、含硫量高等问题。此外，我国燃煤火电机组整体负荷率比较低，经常会导致大部分机组脱硫装置的现实运营工况严重的偏离设计工况，造成高能耗，运行经济性差。在役机组脱硫系统装置进行超低排放改革的时候，需要确定好设计的条件边界。并根据电厂近几年的真实燃煤情况，来设计煤种95%以上煤质的硫参数，或考虑到煤源的变化以及配煤的应用趋势，从而选择适合的设计硫参数。不建议以煤种短期的硫峰值来作为设计硫[1]。

二、电技术在脱硫系统中的节能措施

（一）变压器在脱硫系统中的节能措施

除了氧化风机、循环泵、磨机球以外，中大型的发电厂脱硫系统中其他设备几乎都是低压电力负荷。从辅助配电段引进6kV、10kV电源之后，就可以通过脱硫变压器来转换为0.4kV低压电源，并通过脱硫系统的应用，变压器几乎都是选用2×800kVA到2×2500 kVA之间电压。变压器消耗是通过空载消耗以及负荷消耗两方面组合而成的。空载消耗不会根据负荷的改变而改变，其几乎都是占变压器总消耗的百分之二十到百分之三十之间。其减少空载消耗的主要方法就是利用当前先进的材料，从而改进核心结构和电技术。随着电技术的不断发展和材料的使用能力不断的提升，变压器通过SCB9型号改变成SCB13型号，而且还会有一些消耗低、能效比高的非金合金变压器。同时空载消耗要低于传统的硅钢芯变压器的80%左右[2]。

为了更好的减少发电厂的投资成本，那么在脱硫变压器中，基本上都是用SCB10的变压器进行工作。可以拿某厂家的SCB10-1600/10产品作为案例，空载消耗为2.46kW，额定负载消耗为11.75kW。那么通过改进之后的SCB13—1600/10变压器空载消耗将变为1.97kW，额定负载消耗变成了17.75kW。通过以上的比较可以看出，SCB13变压器的空载消耗与SCB10产品相比较的话要低20%左右。对于相同容量的非晶合金变压器SBHl5--M-1600/10作为例子的话，空载消耗就只有0.63kW，额定负载消耗只有14.5kW。SCB10与空载消耗相比要低于74%左右，对于节能效果来说是非常明显的。所以，在对脱硫中的变压器选取中，能够利用真实情况来选择低损耗的非晶合金变压器，从而减少脱硫系统的损耗。

通过一些数据表明，面对负载以及空载消耗之间相互平等的状态下，那么变压器的损耗率就会处于一个最低的状态，而且变压器的空载消耗与负载消耗几乎都为1/4-1/3之间。所以，在变压器中的负载率处在0.5-0.6之间的时候，变压器的损耗率可以达到最低。

（二）配电系统在脱硫系统中的节能措施

在配电系统装置正常工作的时候，有一定的热损失。几乎按200w/台高压开关柜、300w/台低压开关柜、3-4w/kvar电容柜计算，脱硫系統装置的开关柜数量比较少，在选用合格元件上，节能空间比较小。但是因脱硫系统的数量比较多、空间比较大、相对分散，而且用的电缆数相对也是很多的。从计算公式中对导线消耗的总结可以得出，导体的消耗与电流平方成正比，与导体横截面积成反比，那么减小导体本身的消耗是可行的。其主要的措施如下：

（1）在当前社会经济可行的状态下，可以优先选用铜导线，并选用适当的截面母线以及电缆，尽可能的减少导线本身的电阻，从而降低导线本身的能耗量。

（2）在安装中，可按公式SC=（PC2+QC2）0.5加上IC=（SC*UR）/1.732能够看出，因无功补偿配置补偿了一些配电系统的无功QC，降低了脱硫系统的功率SC，并且也降低了回路电流IC，并且也降低了导线本身的能耗。补偿容量的多少可以按照公式相关的公式进行计算。在无功补偿的容量设置中，几乎都是可以依照变压器1/3的容量来开始配置，配电系统实时补偿可配置动态补偿装置[3]。

（三）电动机在脱硫系统中的节能措施

脱硫系统所用到的电动机几乎是三相异步的电动机。异步电动机的消耗分为空载消耗以及负载消耗。而且空载消耗是恒定的，与电机的负载系数互不相关，约占总体消耗的40%左右。负载消耗会根据电机负载系数的变化而变化，大约占额定负载下总损耗的65%左右，剩下的为机械消耗和杂散消耗。对于异步电动机来说，其另一个特点就是功率和效率随负载因数的增大而提高。增加了电动机的负载系数，不仅可以提升电动机的工作效率，而且可以降低线路以及变压器的功率消耗。所以，电动机在脱硫系统节能措施中，可以用一些效能较高的产品进行工作，不可以使用所淘汰低效的产品。严格的按照《中小型三相异步电动机能效限定值和能效等级》进行执行，可以利用YE3、YX3等相关系列的高效、节能的电机，实际的选用可以按照《高效电动机推广目录》进行实施。同时，也可以按照负荷的实际情况来合理的选用电动机，从而让电动机的负荷率达到70%以上，从而提升电动机的自然功率系数，降低脱硫系统的无功功率[4]。

（四）风机设备在脱硫系统中的节能措施

风机设备在脱硫系统的设备种类不算很多，其有增压风机以及氧化风机，但是在应用中其功率是比较大的，是脱硫系统高低压设备的主要用电设备。因锅炉负荷上下波动，那么在增压风机应用中，可以按照风机的入口压力来调整风门打开的大小或者是叶片的角度，从而保证增压风机正常出力。对于氧化风机在应用中，还应调整入口挡板的大小，通过调节的大小来决定进入吸收塔空气的总量，对于利用挡板或叶片来调节空气流量会大大的损失能量。其风机设备的特点有以下方面：流量与转速成正比，磁头与速度的二次方成正比，运行功率与速度的三次方成正比。所以，如果利用速度进行控制，当流量减少时，那么所需要的功率就会大大的降低。那么正确的方法就是取消风机调节阀或调节叶片，用变频器来控制风机的速度，让风机设备的入口压力一直持续在零之间。对于氧化风机的流量来说，可以按照吸收塔的液位来调节，但通常在氧化风管的主管上安装压力变送器，因氧化风道与吸收塔中的浆液相连，风道上的压力也能很好的反映出液位多少。利用变频调节风机的转速，保持吸收塔风管压力与液位持平，这样就能够很好的满足电技术节能的需求，更好的降低了电能的损耗[5]。

（五）水泵设备在脱硫系统中的节能措施

脱硫系统中有大量的泵类设备，很多泵类设备不能在固定的工况下长时间的运行，其负荷波动的幅度也是很大的，那么就会有一定的节能空间。

（1）假如是用调节阀控制的话，那么就一定要运用变频器对调节阀进行取代，从而进行调节流量，从而降低电耗。但是在使用中需要注意的是，与石膏浆液排放泵相连的石膏旋流器需要一个相对稳定的工作压力。那么，就有必要在石膏浆液排放泵出口或石膏旋流器进口的主管上安装压力变送器进行实时的监测，方便在调节流量的时候，能够很好的满足设备工作压力的需求[6]。

（2）水泵运行时间比较长，范围比较大。水泵在很小流量中可以很好的运行，几乎都是在水泵出口處安装回流管，从而避免水泵在小流量条件下不能正常的运行。但是对于这样的方法会导致很多的无用功或者是浪费能源。为了尽可能的减少这种不必要的浪费，可以在多台大泵的基础上设置一台变频器控制的小泵，以满足正常的工作需要。取消回水管，在水泵出口主干管上安装压力变送器，从而实时的监测水管的压力。当水量需求很小的时候，只有小泵可以低频运行，小泵的工作频率会按照需求水量的变化来进行实时的调整。随着流量的增加，主管压力将逐渐的降低。当主管压力降到设定值的最低程度时，一台或多台大型泵将逐渐的启动[7]。

（六）照明设备在脱硫系统中的节能措施

脱硫系统中的照明设备功率所占比例比较小，装机功率仅为几十千瓦左右。虽然照明的用电比较小，但如果使用的高耗能产品，长期使用下来其电能消耗也是比较可观的。那么，照明设施也有很好的节能空间。其节能措施方法有以下几点：

（1）当前，工厂里面的光源利用荧光灯是比较多的，在室外运用传统的高压钠灯以及金属卤化物灯是比较常见的。有数据表明，普通的电感镇流器荧光灯的功率需要在基本功率的基础上来提高20%;应用节能电感镇流器荧光灯的功率应提升到16%-19%之间;应用电子镇流器功率应提高到10%;金卤灯或高压钠灯功率应提高到15%-17%;节能镇流器功率提高9%-10%。此外，还可以选择高效的光源，例如用三原色荧光灯取替普通的荧光灯;用LED灯取替高压钠灯或金卤灯。从当前的普通荧光灯的光效比例来看，只有70 lm/W左右，而高压钠灯或金卤灯的光效比较低，LED的光效比在100 lm/W左右，而且有时会高达160 1m/W，对于LED等来说，其优势是非常明显的。

（2）通过时间、照明控制之间的融合，从而达到节能效果。在运用时间控制方法的时候，定时器可安装在照明控制箱上，照明和关闭时间可由PLC或DCS远程控制。当利用照度控制模式的时候，可在工作人员频繁活动的区域中来安装照度计，让每个区域中的照度信号可反馈至PLC或DCS控制系统中去，并且在利用反复的尝试，来判断出各个区域的照明灯是否都打开或者是关闭。通过这样的方法进行调整照明等的使用时间，不仅可以满足人们工作的需要，而且还能够减少不必要的浪费[8]。

总结

对于电技术节能的脱硫系统应用来说，节能主要是基于合理配置的工艺系统和运行参数的优化为重点，而对于电技术的优化来说，也可以对节能工艺系统的运用起到较好的作用。本文从多个方面进一步的分析了电技术节能脱硫系统应用中不同设备的节能措施，并且通过真实的工程来举其应用的实例，对发电厂的节能起到了很好的应用作用。

参考文献

[1]罗春，马立实，吴坚，等.脱硫系统技术（FGD）应用的初步研究[C].2019中国可持续发展论坛.2019.000（012）.123-125.

[2]马建伟，葛挺，李哲."节能减排发电调度在线监测及数据分析系统"研究与应用[J].中国科技成果，2019，011（011）：40-42.

[3]林琳.燃煤发电机组脱硫综合评价系统的研究与应用[D].天津大学.2020.000（055）：114-115.

[4]田海亮.火电厂脱硫节能减排技术改造研究与应用[J].轻松学电脑，2019， 000（001）：284-284.

[5]吕玮.关于火电厂烟气脱硫脱硝技术的节能环保问题[J].科技创新与应用， 2020，322（030）：163-164.

[6]孙少鹏，朱文中，蒋文，等.燃煤火力发电厂脱硫处理技术的研究[J].节能与环保，2019.000（017）：223-225.

[7]张瑞杰.电厂脱硫脱硝技术应用与节能环保[J].科教导刊（电子版）， 2019.000（018）：260-260.

[8]石永恒，周诗悦.对火电厂脱硫节能降耗技术的改进探讨[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2019.000（007）：00175-00175.