李秀忠

(華電國際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271113)

提高電廠脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率方法分析

李秀忠

(華電國際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271113)

投運(yùn)率是脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)，也是環(huán)保參數(shù)考核的重要指標(biāo)。通過多年來的運(yùn)行操作及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合某發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況以及其他因素對(duì)脫硫投運(yùn)率的影響，闡述了各種異常情況發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象及解決方法，并給出了提高脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率的方法。

脫硫系統(tǒng)；投運(yùn)率；環(huán)保參數(shù)

1 某電廠脫硫系統(tǒng)概況

某電廠4×300?MW機(jī)組采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝，分別為一爐一塔設(shè)計(jì)，其脫硫系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。自脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來，脫硫設(shè)施投運(yùn)率超過99?%、脫硫效率保持在95?%以上。運(yùn)行中，4套全煙氣量處理的濕式石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)全煙氣量脫硫時(shí)，脫硫后煙氣溫度不低于80?℃。在校核煤種工況下，確保FGD裝置排放的SO2濃度不超標(biāo)；當(dāng)FGD裝置入口煙氣SO2濃度比設(shè)計(jì)煤種增加25?%時(shí)，仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

整套系統(tǒng)于2008年12月底完成安裝調(diào)試，現(xiàn)通過技改，已經(jīng)拆除了增壓風(fēng)機(jī)、旁路擋板及GGH系統(tǒng)，新增了二級(jí)吸收塔及濕式除塵系統(tǒng)。吸收塔系統(tǒng)是影響脫硫效率的核心部件，其自下而上可分為氧化結(jié)晶區(qū)、吸收區(qū)、除霧區(qū)3個(gè)主要功能區(qū)。煙氣通過吸收塔入口從漿液池上部進(jìn)入吸收區(qū)。在吸收塔內(nèi)，熱煙氣自下而上與漿液(3層噴淋層)接觸發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)，并被冷卻。此漿液由各噴淋層多個(gè)噴嘴層噴出，漿液(含CaSO4、CaSO3、未反應(yīng)的CaCO3、惰性物質(zhì)、飛灰和各種溶質(zhì))從煙氣中吸收SOX以及其他酸性物質(zhì)。在液箱中，SOX與CaCO3反應(yīng)，生成CaSO3。CaSO3由設(shè)置在漿液池中的氧化空氣分布系統(tǒng)氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。

圖1 某電廠脫硫系統(tǒng)工藝流程

2 脫硫系統(tǒng)的監(jiān)控與運(yùn)行管理

2.1 脫硫系統(tǒng)異常分析及設(shè)備檢修周期的計(jì)算

(1)?利用“數(shù)字化管理”進(jìn)行脫硫系統(tǒng)異常分析。加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)性能監(jiān)控，強(qiáng)化脫硫系統(tǒng)參數(shù)異常分析。通過對(duì)除霧器差壓、吸收塔漿液密度等影響脫硫系統(tǒng)運(yùn)行安全關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)視與分析，開展脫硫系統(tǒng)除霧器堵塞情況分析，確定脫水系統(tǒng)運(yùn)行的最佳方式，促進(jìn)主要能耗指標(biāo)的持續(xù)優(yōu)化。

(2)?利用“數(shù)字化管理”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表及設(shè)備檢修周期的預(yù)測。借助先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，做好運(yùn)行調(diào)整、數(shù)據(jù)分析等工作，實(shí)現(xiàn)全過程監(jiān)控。這既方便環(huán)保指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)上報(bào)和檢修周期的分析統(tǒng)計(jì)，又為設(shè)備臺(tái)賬提供便捷的歷史查詢統(tǒng)計(jì)，確保環(huán)保參數(shù)監(jiān)視與調(diào)整的便捷化、數(shù)字化、程序化，為脫硫系統(tǒng)設(shè)備的綜合分析提供了可靠的依據(jù)。

2.2 完善生產(chǎn)管理機(jī)制

該廠制定并完善了《××發(fā)電廠環(huán)保管理考核實(shí)施細(xì)則》，從管理機(jī)制、運(yùn)行維護(hù)、環(huán)保技改等3個(gè)方面提升“綠色發(fā)電”能力。通過積極履行國有企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，明確環(huán)保工作監(jiān)督匯報(bào)、檢修、運(yùn)行等系列控制程序，鼓勵(lì)員工多提環(huán)保合理化建議，全面提高環(huán)保設(shè)施運(yùn)維水平，確保了設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放。

2.3 綜合管理，提高脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率

該廠加強(qiáng)對(duì)脫硫、脫硝、電除塵等環(huán)保設(shè)施的綜合管理和維護(hù)，從環(huán)保指標(biāo)、系統(tǒng)可靠性、參數(shù)異常、硫份分析、設(shè)備節(jié)能等方面，對(duì)所屬環(huán)保設(shè)備進(jìn)行全面分析梳理，保障數(shù)據(jù)監(jiān)測傳輸準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)。同時(shí)，從源頭上控制污染，將配煤摻燒工作與環(huán)保設(shè)施管理有機(jī)結(jié)合，綜合考慮機(jī)組負(fù)荷、入爐煤硫分等因素，科學(xué)合理地進(jìn)行配煤摻燒等操作，確保脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。另外，通過加強(qiáng)巡回檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)重大缺陷，避免出現(xiàn)脫硫系統(tǒng)故障停運(yùn)，提高脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)率。

3 脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率降低的原因及解決方法

3.1 漿液循環(huán)泵葉輪及泵殼磨損

脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，漿液循環(huán)泵中的介質(zhì)為石灰石漿液，且漿液pH值變化較大，因此對(duì)漿液循環(huán)泵的磨損在所難免。一旦漿液循環(huán)泵葉輪磨損，將減小葉輪直徑和導(dǎo)致葉輪表面凹凸，從而增加漿液泵的局部阻力損失，造成泵出力降低。特別是集流器磨損直徑變大，葉輪直徑減小導(dǎo)致的葉輪與蝸殼之間的容積損失增加，或者流道改變，均將導(dǎo)致泵的出力減小，漿液循環(huán)量減少。

漿液在泵內(nèi)高速流動(dòng)，對(duì)泵殼內(nèi)表面的沖刷磨損也是非常巨大的。經(jīng)常出現(xiàn)泵殼壁變薄、磨穿的情況。當(dāng)泵殼減薄后，經(jīng)葉輪做功后的漿液回流量相應(yīng)增加，漿液循環(huán)總量減小，壓頭降低，漿液吸收效果變差，造成脫硫效率持續(xù)降低，影響脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率。

解決方案：當(dāng)漿液循環(huán)泵葉輪及泵殼磨損嚴(yán)重時(shí)，一旦出現(xiàn)漿液循環(huán)泵電流減小、出力降低、漿液循環(huán)量減少的情況，應(yīng)停止泵的運(yùn)行，對(duì)其葉輪及泵殼進(jìn)行特殊工藝防磨處理及養(yǎng)護(hù)。當(dāng)葉輪磨損嚴(yán)重時(shí)，可根據(jù)運(yùn)行周期更換新葉輪，以保持正常漿液循環(huán)量。

3.2 漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞

吸收塔系統(tǒng)運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)漿液循環(huán)泵出力降低的情況；在排除漿液循環(huán)泵磨損等原因后，應(yīng)考慮漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞的情況。一旦以上部位堵塞，必將造成漿液循環(huán)泵出力降低、漿液流量減少、漿液噴淋擴(kuò)散半徑減小、吸收塔內(nèi)漿液噴淋不均、泵殼發(fā)熱等現(xiàn)象。此時(shí)，“煙氣走廊”的形成幾率大為增加，將造成脫硫系統(tǒng)靜煙氣SO2濃度升高，脫硫投運(yùn)率降低。該電廠3號(hào)脫硫系統(tǒng)停機(jī)后檢查堵塞物成分，均是石灰石顆粒、SiO2、樹脂鱗片、CaSO3結(jié)垢物等。

解決方案：漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞時(shí)，應(yīng)利用停機(jī)機(jī)會(huì)進(jìn)行徹底清理疏通，并建立檢查清理檔案；進(jìn)行計(jì)劃性停機(jī)檢修，以保證設(shè)備可靠性。另外，漿液循環(huán)泵停止備用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行徹底沖洗，盡可能將母管及噴頭處的漿液及其他異物沖洗干凈，防止結(jié)塊堵塞。

3.3 吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)的影響

該電廠在3號(hào)脫硫系統(tǒng)大修過程中，在吸收塔底部清理出部分樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中所含的雜質(zhì)等。為防止吸收塔內(nèi)部樹脂脫落造成的不良影響，停機(jī)后應(yīng)仔細(xì)檢查塔體內(nèi)樹脂脫落情況，并及時(shí)清理。

3號(hào)脫硫正常運(yùn)行過程中也出現(xiàn)過電除塵出口煙塵濃度超標(biāo)的情況。煙塵濃度過大，在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸機(jī)會(huì)，降低了石灰石漿液中Ca2+的溶解速率。同時(shí)，煙塵飛灰中不斷溶出的重金屬會(huì)抑制Ca2+與HSO3-的反應(yīng)。煙氣中粉塵含量持續(xù)超過設(shè)計(jì)允許量，將使脫硫率大為下降，管道內(nèi)部逐漸被沉淀的粉塵堵塞。另外，煙塵及飛灰呈堿性，當(dāng)其進(jìn)入漿液后，漿液pH值將升高。由于運(yùn)行中pH值控制不再通過Ca/S計(jì)算，而是只用pH值反饋控制，相應(yīng)減少了石灰石漿液量；但粉塵不會(huì)被消耗掉，因此造成pH值虛高，脫硫效率反而下降。

解決方案：該電廠在3號(hào)脫硫系統(tǒng)大修過程中，在漿液循環(huán)泵入口管上加裝不銹鋼濾網(wǎng)，阻擋了樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中所含的雜質(zhì)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，效果良好，明顯降低了噴淋系統(tǒng)出口母管及噴頭的清理周期，提高了脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率。為防止吸收塔入口粉塵濃度過高，正常運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電除塵運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，當(dāng)粉塵濃度超過設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)查明原因并消除，超標(biāo)時(shí)間較長且不能恢復(fù)正常數(shù)值時(shí)，應(yīng)申請(qǐng)停止脫硫系統(tǒng)運(yùn)行，做進(jìn)一步處理。

4 運(yùn)行參數(shù)對(duì)脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率的影響

4.1 循環(huán)漿液的pH值

脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，循環(huán)漿液的pH值是運(yùn)行人員控制的主要參數(shù)之一，也是影響脫硫系統(tǒng)效率的主要因素，該廠吸收塔漿液pH規(guī)定值為5.2～6.0。pH值是由向吸收塔中自動(dòng)補(bǔ)充的石灰石漿液量決定的，同時(shí)與機(jī)組負(fù)荷、原煙氣SO2含量等有關(guān)。吸收塔漿液pH值過低或過高，對(duì)SO2的吸收也有非常明顯的影響。當(dāng)pH值較低時(shí)，亞硫酸鹽溶解度急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，會(huì)有石膏在很短時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生并析出，產(chǎn)生硬垢，阻礙漿液對(duì)SO2的吸收。當(dāng)pH值過高時(shí)，亞硫酸鹽溶解度降低，會(huì)引起亞硫酸鹽析出，產(chǎn)生軟垢。

煙氣中SO2與吸收塔漿液的化學(xué)反應(yīng)如下：

(1)?煙氣中的SO2和HCl被噴淋漿液中的水吸收，與煙氣分離：

(2)?進(jìn)入吸收塔的石灰石在偏酸性漿液中溶解：

(3)?氧化和結(jié)晶反應(yīng)發(fā)生在吸收塔漿池中。吸收塔漿池中的pH值大約控制在5.2～6.0，吸收塔漿液池的尺寸保證能提供足夠的漿液停留時(shí)間，以完成CaSO3向CaSO4的氧化和石膏(CaSO4·2H2O)的結(jié)晶。具體反應(yīng)方程式如下：

從以上反應(yīng)中看出，提高循環(huán)漿液的pH值可直接提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。pH值過低，能提高石膏的品質(zhì)，但不能保證脫硫效率；而pH值過高，會(huì)造成石灰石粉的浪費(fèi)，降低了石膏的品質(zhì)，增加了循環(huán)漿液的密度，加大了對(duì)設(shè)備的磨損。為保證脫硫系統(tǒng)的脫硫效率，pH值在5.2～6.0是經(jīng)過考證的合理范圍。

4.2 吸收塔液位

該廠規(guī)程規(guī)定吸收塔液位正常運(yùn)行在12?m。吸收塔液位越高，循環(huán)泵入口漿液靜壓頭越高，循環(huán)泵抽取的漿液量越多，母管壓力越高，噴淋高度越高，漿液在塔內(nèi)停留時(shí)間越長，與氣體接觸的時(shí)間也相應(yīng)延長，接觸界面增加，氣體穿越氣膜/液膜界面機(jī)會(huì)增多，吸收效果更佳。同時(shí)，液位高，氧化區(qū)高度增加，氧化反應(yīng)充分，也有利于提高脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率。

4.3 煙氣量及原煙氣中的SO2含量

脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)處理煙氣量超過設(shè)計(jì)值及原煙氣中SO2的含量異常升高時(shí)，由于脫硫系統(tǒng)處理能力有限，脫硫效率將下降。這是因?yàn)殡S著入口SO2的增加，能很快打破吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平衡，造成漿液中液滴吸收SO2的能力減弱；即使在最大量補(bǔ)充石灰石漿液的情況下，pH值仍不能維持，而脫硫效率不能維持在設(shè)計(jì)范圍。此時(shí)應(yīng)及時(shí)聯(lián)系燃料科，降低燃煤的硫分或增加二級(jí)吸收塔等技改項(xiàng)目，提高脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)率。

5 結(jié)束語

通過分析，找出了影響脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率的因素，并進(jìn)行歸納總結(jié)，提出解決方案，提高了脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)率，為構(gòu)建節(jié)約型、環(huán)保型企業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1?曾庭華．火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行與節(jié)能降耗及維護(hù)檢修技術(shù)手冊(cè)[M]．北京：中國電力出版社，2011．

2?楊旭中．燃煤電廠脫硫裝置[M]．北京：中國電力出版社，2011.

3?周菊華．火電廠燃煤機(jī)組脫硫技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010.

4?盧嘯風(fēng)．石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行與事故處理[M]．北京：中國電力出版社，2009.

2015-02-16。

李秀忠(1968-)，男，技師，主要從事發(fā)電廠脫硫、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的生產(chǎn)技術(shù)工作，email:?lwzjw529@163.com。