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脱硫为什么要用罗茨风机或空气悬浮风机

作者:瑞柘风机小编时间:2021-08-31 14:13 次浏览

信息摘要:

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺以石灰石(主要成分为CaCO3)浆液作为烟气中二氧化硫的吸附剂,该工艺具有操作弹性大、负荷适应性强、脱硫效率高、运行可靠等优点,是目前技术最成熟、...

  

开场白。

  石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺以石灰石(主要成分为CaCO3)浆液作为烟气中二氧化硫的吸附剂,该工艺具有操作弹性大、负荷适应性强、脱硫效率高、运行可靠等优点,是目前技术最成熟、应用最广泛的一种烟气脱硫技术。

  二灰石浆经破碎研磨后与水混合,制得含固量为25%~30%的石灰石浆液,在吸收塔内,烟气与石灰石-石膏浆进行气液接触,烟气中的二氧化硫(SO2)与浆液中的碳酸钙(CaSO3)反应生成亚硫酸钙(CaSO3),CaSO3与氧进一步反应生成石膏(CaSO4·2H2O),最终达到脱除SO2的目的。

   为充分利用石灰石-石膏湿法烟气脱硫副产物,改善脱硫石膏的品质,在烟气脱硫系统中广泛采用强制氧化工艺。氧化塔风机给吸收塔浆池提供足够的氧化气,将脱硫反应产生的半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)氧化成硫酸钙,然后结晶成石膏。烟气脱硝系统中,氧化风机大多采用罗茨风机来满足脱硫系统对氧化风量、高压升的工艺要求。但是罗茨风机存在噪声大、能耗高的问题,因此,需要对现有氧化空气系统进行降噪节能改造。

  1.氧化空气系统的问题。

  火力发电厂的脱硫氧化风机大部分选用罗茨鼓风机罗茨鼓风机属于容积式气体压缩机,其工作原理是通过一对转子啮合把进气口与排气口分开,而在箱体中,互作反向匀速旋转,使气体从吸气口排出。罗茨风机结构简单,排风稳定,但能耗高,噪声大,故障率高。

  1.1能源消耗大。

  罗茨风机的输送风量比较稳定,基本上保持不变,罗茨风机的出口压力主要受脱硫吸收塔浆池液位和浆液密度的影响,在脱硫系统稳定运行时,罗茨风机输出功率基本稳定。在长时间运行于负载较低或硫含量较低的情况下,吸收塔内的氧化空气会被输送到吸收塔,造成能源浪费。另外,罗茨风机转子间及转子与气缸间的间隙会引起煤气泄漏,进一步降低工作效率。

  1.2噪音大。

  罗茨风机因气体周期性压力脉动、气体湍流等原因,在运行过程中会产生气动力性噪声,其强度高,危害大。实践中发现罗茨风机噪声强度超过100dB,严重超过85dB的生产车间噪声限值,严重影响操作人员的职业健康。因此,罗茨风机必须采用隔声罩来降低噪声,但这容易造成风机、电机在夏天温度过高,影响运行安全。

  1.3失效率高。

  罗茨风机因振动大、转动部件不平顺、转轴容易磨损等原因,造成风机皮带故障、轴承温度异常升高、风机振动异常等事故频繁发生,严重影响脱硫系统的安全运行。随著罗茨风机使用年限的增长,设备维修量逐渐增加,设备零部件更换频繁,维修费用也逐渐增加。

  

2解决问题的方法。

  近几年来,随着氧化风机节能降耗、噪声、运行可靠性的要求逐步提高,脱硫系统采用了单级高速离心风机、空气悬浮风机。

  2.1单级高速离心风机。

  单级型高速离心式鼓风机的工作原理是驱动叶轮高速旋转,使叶轮的轴向气流加速,然后进入扩压腔内减速,使动能转化为势能(压能)。因为离心式风机是通过增加最终空气的动能转换成空气的压力能量,所以单级离心风机的转速要达到数万转。

  2.2气浮永磁变频离心风机。

  气浮永磁变频离心风机是近年来兴起的一种新型风机设备,它采用整体式结构(高速电机+离心风机),通过高转速保证风量和风压达到设计要求,并利用空气悬浮轴承使风机回转轴高速旋转时处于悬浮状态。

  2.3技术性能对比。

  在具体选型时,应从生产的适用性、工艺的先进性、经济的合理性等方面考虑,在具体选型时,应同时考虑风量、可调性能、电力消耗、噪声、运行维护等方面的因素。通过对罗茨风机、单级高速离心风机、空气悬浮永磁变频离心风机三种风机的技术性能对比,见表1。

不同的风机性能对比表

  表格1不同氧化类型风机技术性能对比。

  从表1可以看出罗茨风机适用于流量小、工况稳定的工况,但其噪声大、电耗高、自动化程度低、故障率高、运行维护费用高;单级高速离心鼓风机适用于流量大、有一定风量调节要求的工况,其噪声、电耗、自动化程度、故障率、运行维护成本在三种风机中均处于中等水平;空气悬浮永磁变频风机风量可调节范围大,故障率低,自动化程度高,故障率低,运行维护费用低。

  

3脱硫系统氧化风机节能改造。

  某厂300MW燃煤机组烟气脱硫系统采用一炉一塔配置的石灰石—石膏湿法高效脱硫工艺。氧化机采用罗茨风机,传动方式为带联,设备参数见表2。经过分析,罗茨风机运行效率低,噪声大(风机隔声罩外实测110dB(A))、故障率高(根据2018年统计脱硫氧化风机设备缺陷达70条),已经不适应烟气脱硫系统的运行需要,考虑到氧化风机的节能、环保等方面的要求,在2019年进行了升级改造。经过工艺对比分析,将罗茨风机替换为空气悬浮永磁变频离心风机。

罗茨风机参数表

  表2原始罗茨风机参数表。

  改进改造措施是:拆掉1台罗茨风机,换成空气悬浮式永磁变频离心风机,和罗茨风机剩下的1台风机一用一备。原氧化空气系统母管保持恒定状态,将更换氧化风机出口连接到原来氧化空气管路系统。通过1台空气悬浮式永磁变频离心风机为系统提供氧化空气。氧化风机改造后的设备性能参数见表3。

空气悬浮风机参数表

  表格3空气悬浮式永磁变频离心风机性能参数表。

  

4脱硫系统氧化风机改造后的效果分析。

  (1)对脱硫系统的影响。经过氧化扇改造后,设备运行平稳、可靠,排风量和压升能够满足脱硫系统的要求。经过改造,该吸收塔的浆液成分、石膏结晶及烟气脱硫效率没有明显变化,因此氧化风机的改造对烟气脱硫反应基本没有影响。

  (2)节约能源和能源。原脱硫氧化风机的电源电压为6kV,正常工作电流为18.2A,经计算其实际工作功率约为160.76kW,罗茨风机的比功率为0.028kW/(Nm3/h)。通过改造,空气悬浮永磁变频离心风机的平均运行功率为119.53kW,比功率为0.021kW/(Nm3/h),节能率为25.65%。这台机组的年实际运行时间为7660h,即节电315821.8kWh,按厂用电0.4253元/kWh计算,单台机组每年节约电费约13.43万元。

  (3)噪音问题。空悬式永磁变频离心风机投运后,氧化风房的实测噪声约为77dB(A),与原来的110dB(A)相比有明显的下降。

  (4)失效率。在设备投入运行一年后,氧化风机的设备故障率明显降低,运行维护工作减少,只需定期清洗过滤器。

  

总结。

  为了解决原氧化风机在实际应用中存在的诸多问题,在经过技术性能对比后,选择空气悬浮永磁变频离心风机对脱硫系统进行了节能改造。通过改造,节能率达到25.65%,单台机组每年节约电费约13.43万元,氧化风房的设备噪声由110dB(A)降至约77dB(A),设备故障率和运行维护工作明显减少。

  空气悬浮永磁变频离心风机与传统罗茨风机相比,具有风量调节范围大、噪音低、电耗小、自动化程度高、故障率低、操作维修方便等优点,可在烟气脱硫系统中进一步推广应用。

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