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摘要：目前国内外大型火力发电厂应用的脱硫废水旋流系统运行成本较高，影响机组运行的经济性。国华港电工程对废水旋流系统的传统设计进行优化，并对优化工艺提出合理性的概述，针对具体设备的优化成本进行对比分析说明，得出了更科学，更经济的脱硫系统技术，为火力发电厂的节能优化提供了宝贵经验。
关键词：脱硫系统；废水旋流；优化设计
作者简介：邵明勇（1971-），男，内蒙古通辽人，神华江苏国华陈家港发电有限公司灰硫检修主管，工程师；於晓博（1977-），男，辽宁锦州人，神华江苏国华陈家港发电有限公司锅炉运行主管，工程师。（江苏 盐城 224631）
中图分类号：TM628 文献标识码：B 文章编号：1007-0079（2011）12-0121-02
石灰石-石膏湿法脱硫技术是国内外应用最广泛、最成熟的烟气脱硫技术，自2003年以后新建机组的脱硫系统基本采用此技术。我国的脱硫技术是从国外引进，由于该技术自2003年以前应用较少，实践经验基本没有，所引进的国外技术国内专业设计人员由于脱硫系统的亟待快上，还没有进行认真消化，故而，在系统参数设计和设备布置及设备选型等方面均留有较大冗余度，这是烟气脱硫工程造价较高的一个重要因素。随着我国烟气脱硫产业广泛应用，降低脱硫投资造价、降低运行成本就已成为一个亟待共同努力的课题。本文就脱硫工程废水旋流系统的设计优化进行浅析。
一、脱硫废水旋流系统布置设计优化
脱硫废水是燃煤电厂烟气湿法脱硫后排放的工艺废水。吸收塔的石膏浆液通过水力漩流器浓缩，浓缩后的石膏液进入真空皮带脱水机，水力漩流器分离出来的溢流液一部分返回吸收塔循环使用，另一部分进入废水漩流器，废水漩流器分离出来的溢流液进入废水处理系统。
对烟气脱硫装置中废水旋流分离系统进行优化设计，根据石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压是否满足废水旋流器入口压力与管道水头损失之和的条件，提出了两种优化布置方案，达到简化设计、降低设备投资和运行成本的目的。
1.废水旋流系统的传统设计（图1）
脱硫废水旋流系统的传统设计是：吸收塔石膏浆液经石膏浆液旋流器分离后，底流自流进入真空皮带脱水机脱水后得到副产品石膏，而溢流则进入废水旋流分离系统。传统布置方案是：将废水给料箱、给料泵、旋流器布置在同一层，石膏浆液旋流器的溢流通过废水给料箱缓冲，再由废水给料泵升压后进入废水旋流器进行固液分离，经废水旋流分离系统分离后得到约1%的溢流和约10%的底流，1%的溢流经过废水箱收集再经废水泵提升输送到废水处理站进行处理，10%的底流则返回吸收塔。这种工艺流程存在设计复杂，废水旋流系统设备投资大、运行成本高等缺点。
2.废水旋流系统的优化设计
废水旋流分离系统中，一般将石膏浆液旋流器布置在高标高楼层，废水旋流器布置在低标高楼层，对处于二者之间的废水给料箱、废水给料泵，可根据脱硫工程具体情况进行优化设计和布置。
（1）当石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压能克服废水旋流器入口压力与管道水头损失之和时，这时石膏浆液旋流器的溢流可自流进入废水旋流器，因此可撤去废水给料箱和废水给料泵2个设备。
（2）当石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压不能克服废水旋流器入口压力与管道水头损失之和时，可以采取2种工艺布置：一种是将废水给料箱与石膏浆液旋流器布置在同一高标高楼层，废水给料泵和废水旋流器布置在同一低标高楼层；另一种是石膏浆液旋流器、废水给料箱、废水给料泵依次布置在同一高标高楼层，废水旋流器布置在低标高楼层。这两种布置方法都可以降低废水给料泵的扬程，从而降低废水旋流分离系统的运行成本。上述石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压，废水旋流器入口压力与管道水头损失可通过计算和在工程现场测量得到。
与传统工艺相比，优化设计后可节约废水给料箱和给料泵的投资费用约10万元，节约废水给料泵电耗约5kW/h。
3.国华港电工程废水旋流系统的优化设计和设备布置方案（图2）
国华港电工程是2×660MW超超临界机组，各配一套烟气脱硫装置，采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺；吸收剂为石灰石浆液，采用外购成品石灰石，厂内自设石灰石湿磨系统方案；脱硫副产品——脱硫石膏按脱水后综合利用或抛弃处理。
国华港电在综合考虑并在研讨其他优化项目的基础上，再次进行了设计优化：取消废水箱及废水输送泵，脱硫工艺废水直接排入废水滤液箱。其脱硫废水设备布置方案优化选择为：脱硫废水处理所有设备均放在室内，其中废水滤液池、浓缩澄清池、出水箱、石灰石粉仓、污泥缓冲箱、石灰石乳制备装置布置在脱硫废水处理间±0.00m层；中和箱、沉淀箱、絮凝箱和污泥脱水设备布置在脱硫废水处理间12.00m层；盐酸加药装置、有机硫加药装置、混凝剂加药装置、助凝剂加药装置、石灰石计量装置布置在脱硫废水处理车间19.00m层；运送泥饼的车可进入脱硫废水处理间内，泥饼直接从二楼卸入运泥车内。
二、废水系统设备选型
国华港电工程专业技术人员在经过多个运行项目的调研和论证，就设备选型方面通过设计人员的重新核算优化设计如下。
（1）脱硫废水系统出力原设计为18m3/h，设计人员经过详细计算及其他项目的实际运行经验进行设计优化，将出力降低到12m3/h，节约设备投资成本50万元。
（2）原设计有废水箱及废水输送泵，优化取消节约设备投资成本约30万元。
（3）原2个9m3盐酸储存罐改为3m3；价格核减4.42万元。
（4）取消料仓配套供应粉末输送装置（含气力输送泵），用于将袋装粉末输送入料仓顶部，价格核减4.5万元。
（5）根据初设审查意见：单台真空皮带机出力为单台吸收塔石膏量的150%设计，故将初设出力由22 t/h（含水10%）降为17 t/h（含水10%）（单台吸收塔石膏量为11309.46kg/h），节约设备投资成本20万元。
（6）原设计滤饼冲洗系统与滤布冲洗系统单独配置，现将滤饼冲洗系统与滤布冲洗系统合并，即取消滤饼冲洗系统，即滤饼冲洗水泵4台、滤饼冲洗水箱组件2套（滤饼冲洗水箱2台、滤饼冲洗水泵前后及滤饼冲洗水箱排空电动衬胶蝶阀10台、滤饼冲洗水箱入口浮球阀2台、滤饼冲洗水泵出口压力表隔膜阀2台、滤饼冲洗水箱补水衬胶手动蝶阀2台、滤饼冲洗水箱滤布冲洗水箱液位开关2台、滤布冲洗水压力表2台），相应的备品备件中滤饼冲洗水泵机械密封1套，价格核减15.08万元。增加滤布冲洗水泵流量（流量由10.8 m3/h增加到15m3/h）价格不作调整。
三、结论
本文提出的脱硫废水旋流分离系统的优化设计，通过工程现场的数据测量和计算，根据石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压是否满足废水旋流器入口压力与管道水头损失之和的判断条件，调整废水旋流系统布置，达到简化设计、降低设备投资和运行成本的目的。目前该优化设计方案已应用到10余套烟气脱硫工程，效果良好。
国华港电工程在上述优化的基础上再次进行优化（取消废水箱及废水输送泵，脱硫工艺废水直接排入废水滤液箱等），不仅节约了设备投资成本，还取消了输送泵的电能产生。尤其在设备选型方面使其更科学更经济，充分体现出国华港电是落实成本领先战略，控制投资，降低造价，提升经济性指标，建设全寿命周期效益最大化的、具有永续竞争能力的发电企业。
参考文献：
[1]缪应祺.废水生物脱硫机理及技术[M]. 北京:化学工业出版社,2004.
[2]孙克勤,钟秦.火电厂烟气脱硫系统设计建造及运行[M].北京:化学工业出版社,2005.
[3]孙克勤.电厂烟气脱硫设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2007.
（责任编辑：苏宇嵬）
关键词：脱硫系统；废水旋流；优化设计
作者简介：邵明勇（1971-），男，内蒙古通辽人，神华江苏国华陈家港发电有限公司灰硫检修主管，工程师；於晓博（1977-），男，辽宁锦州人，神华江苏国华陈家港发电有限公司锅炉运行主管，工程师。（江苏 盐城 224631）
中图分类号：TM628 文献标识码：B 文章编号：1007-0079（2011）12-0121-02
石灰石-石膏湿法脱硫技术是国内外应用最广泛、最成熟的烟气脱硫技术，自2003年以后新建机组的脱硫系统基本采用此技术。我国的脱硫技术是从国外引进，由于该技术自2003年以前应用较少，实践经验基本没有，所引进的国外技术国内专业设计人员由于脱硫系统的亟待快上，还没有进行认真消化，故而，在系统参数设计和设备布置及设备选型等方面均留有较大冗余度，这是烟气脱硫工程造价较高的一个重要因素。随着我国烟气脱硫产业广泛应用，降低脱硫投资造价、降低运行成本就已成为一个亟待共同努力的课题。本文就脱硫工程废水旋流系统的设计优化进行浅析。
一、脱硫废水旋流系统布置设计优化
脱硫废水是燃煤电厂烟气湿法脱硫后排放的工艺废水。吸收塔的石膏浆液通过水力漩流器浓缩，浓缩后的石膏液进入真空皮带脱水机，水力漩流器分离出来的溢流液一部分返回吸收塔循环使用，另一部分进入废水漩流器，废水漩流器分离出来的溢流液进入废水处理系统。
对烟气脱硫装置中废水旋流分离系统进行优化设计，根据石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压是否满足废水旋流器入口压力与管道水头损失之和的条件，提出了两种优化布置方案，达到简化设计、降低设备投资和运行成本的目的。
1.废水旋流系统的传统设计（图1）
脱硫废水旋流系统的传统设计是：吸收塔石膏浆液经石膏浆液旋流器分离后，底流自流进入真空皮带脱水机脱水后得到副产品石膏，而溢流则进入废水旋流分离系统。传统布置方案是：将废水给料箱、给料泵、旋流器布置在同一层，石膏浆液旋流器的溢流通过废水给料箱缓冲，再由废水给料泵升压后进入废水旋流器进行固液分离，经废水旋流分离系统分离后得到约1%的溢流和约10%的底流，1%的溢流经过废水箱收集再经废水泵提升输送到废水处理站进行处理，10%的底流则返回吸收塔。这种工艺流程存在设计复杂，废水旋流系统设备投资大、运行成本高等缺点。
2.废水旋流系统的优化设计
废水旋流分离系统中，一般将石膏浆液旋流器布置在高标高楼层，废水旋流器布置在低标高楼层，对处于二者之间的废水给料箱、废水给料泵，可根据脱硫工程具体情况进行优化设计和布置。
（1）当石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压能克服废水旋流器入口压力与管道水头损失之和时，这时石膏浆液旋流器的溢流可自流进入废水旋流器，因此可撤去废水给料箱和废水给料泵2个设备。
（2）当石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压不能克服废水旋流器入口压力与管道水头损失之和时，可以采取2种工艺布置：一种是将废水给料箱与石膏浆液旋流器布置在同一高标高楼层，废水给料泵和废水旋流器布置在同一低标高楼层；另一种是石膏浆液旋流器、废水给料箱、废水给料泵依次布置在同一高标高楼层，废水旋流器布置在低标高楼层。这两种布置方法都可以降低废水给料泵的扬程，从而降低废水旋流分离系统的运行成本。上述石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压，废水旋流器入口压力与管道水头损失可通过计算和在工程现场测量得到。
与传统工艺相比，优化设计后可节约废水给料箱和给料泵的投资费用约10万元，节约废水给料泵电耗约5kW/h。
3.国华港电工程废水旋流系统的优化设计和设备布置方案（图2）
国华港电工程是2×660MW超超临界机组，各配一套烟气脱硫装置，采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺；吸收剂为石灰石浆液，采用外购成品石灰石，厂内自设石灰石湿磨系统方案；脱硫副产品——脱硫石膏按脱水后综合利用或抛弃处理。
国华港电在综合考虑并在研讨其他优化项目的基础上，再次进行了设计优化：取消废水箱及废水输送泵，脱硫工艺废水直接排入废水滤液箱。其脱硫废水设备布置方案优化选择为：脱硫废水处理所有设备均放在室内，其中废水滤液池、浓缩澄清池、出水箱、石灰石粉仓、污泥缓冲箱、石灰石乳制备装置布置在脱硫废水处理间±0.00m层；中和箱、沉淀箱、絮凝箱和污泥脱水设备布置在脱硫废水处理间12.00m层；盐酸加药装置、有机硫加药装置、混凝剂加药装置、助凝剂加药装置、石灰石计量装置布置在脱硫废水处理车间19.00m层；运送泥饼的车可进入脱硫废水处理间内，泥饼直接从二楼卸入运泥车内。
二、废水系统设备选型
国华港电工程专业技术人员在经过多个运行项目的调研和论证，就设备选型方面通过设计人员的重新核算优化设计如下。
（1）脱硫废水系统出力原设计为18m3/h，设计人员经过详细计算及其他项目的实际运行经验进行设计优化，将出力降低到12m3/h，节约设备投资成本50万元。
（2）原设计有废水箱及废水输送泵，优化取消节约设备投资成本约30万元。
（3）原2个9m3盐酸储存罐改为3m3；价格核减4.42万元。
（4）取消料仓配套供应粉末输送装置（含气力输送泵），用于将袋装粉末输送入料仓顶部，价格核减4.5万元。
（5）根据初设审查意见：单台真空皮带机出力为单台吸收塔石膏量的150%设计，故将初设出力由22 t/h（含水10%）降为17 t/h（含水10%）（单台吸收塔石膏量为11309.46kg/h），节约设备投资成本20万元。
（6）原设计滤饼冲洗系统与滤布冲洗系统单独配置，现将滤饼冲洗系统与滤布冲洗系统合并，即取消滤饼冲洗系统，即滤饼冲洗水泵4台、滤饼冲洗水箱组件2套（滤饼冲洗水箱2台、滤饼冲洗水泵前后及滤饼冲洗水箱排空电动衬胶蝶阀10台、滤饼冲洗水箱入口浮球阀2台、滤饼冲洗水泵出口压力表隔膜阀2台、滤饼冲洗水箱补水衬胶手动蝶阀2台、滤饼冲洗水箱滤布冲洗水箱液位开关2台、滤布冲洗水压力表2台），相应的备品备件中滤饼冲洗水泵机械密封1套，价格核减15.08万元。增加滤布冲洗水泵流量（流量由10.8 m3/h增加到15m3/h）价格不作调整。
三、结论
本文提出的脱硫废水旋流分离系统的优化设计，通过工程现场的数据测量和计算，根据石膏浆液旋流器溢流与废水旋流器入口标高之差产生的静压是否满足废水旋流器入口压力与管道水头损失之和的判断条件，调整废水旋流系统布置，达到简化设计、降低设备投资和运行成本的目的。目前该优化设计方案已应用到10余套烟气脱硫工程，效果良好。
国华港电工程在上述优化的基础上再次进行优化（取消废水箱及废水输送泵，脱硫工艺废水直接排入废水滤液箱等），不仅节约了设备投资成本，还取消了输送泵的电能产生。尤其在设备选型方面使其更科学更经济，充分体现出国华港电是落实成本领先战略，控制投资，降低造价，提升经济性指标，建设全寿命周期效益最大化的、具有永续竞争能力的发电企业。
参考文献：
[1]缪应祺.废水生物脱硫机理及技术[M]. 北京:化学工业出版社,2004.
[2]孙克勤,钟秦.火电厂烟气脱硫系统设计建造及运行[M].北京:化学工业出版社,2005.
[3]孙克勤.电厂烟气脱硫设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2007.
（责任编辑：苏宇嵬）