大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司特許經(jīng)營分公司 賀鑫

燃煤機組全面實施超低排放改造后，脫硫水平衡較改造前發(fā)生了變化，主要表現(xiàn)在進入系統(tǒng)的必需水量增加，吸收塔液位持續(xù)高位運行。本文重點分析了該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并從運行調(diào)整和設(shè)備改造兩方面提出了建議措施，具有一定的實踐意義。

前言

2015年12月2日，國務(wù)院總理李克強主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，會議決定全面實施燃煤電廠超低排放，中國大唐集團公司在2015年研究制定了《中國大唐集團公司燃煤電廠煙氣污染物超低排放技術(shù)改造指導(dǎo)意見》，明確了現(xiàn)有排放標準下各種超低排放改造技術(shù)路線。結(jié)合超低排放改造“提速擴圍”要求，將年計劃由19臺調(diào)增到58臺且全部達到預(yù)期改造效果。截至2018年11月，大唐集團超低排放機組占煤電機組容量的93%，在五大發(fā)電集團中比例最高。

設(shè)備概述

大唐集團下屬華北某60萬千瓦機組積極響應(yīng)政策號召，于2015年10月進行了環(huán)保超低排放改造，主要工作是在原來的吸收塔之前串聯(lián)一臺預(yù)洗塔，并在預(yù)洗塔和吸收塔頂部加裝高效除霧器。設(shè)計入口最大二氧化硫濃度：3300毫克/標準立方米（dry，6%O2），設(shè)計硫分1.315%，F(xiàn)GD為帶就地強制氧化的一爐兩塔設(shè)計，單元機組分別對應(yīng)串聯(lián)的預(yù)洗塔和吸收塔，預(yù)洗塔配置兩臺漿液循環(huán)泵，吸收塔配置三臺漿液循環(huán)泵，脫硫效率不小于98.5%，脫硫裝置可利用率為95%，2套脫硫系統(tǒng)最大石膏產(chǎn)生量為每小時58噸。脫硫劑為石灰石，副產(chǎn)品石膏（CaSO4·2H2O）純度＞90%。石膏脫水采用真空皮帶脫水機，廢水處理采用離心式脫泥機。

自脫硫擴容串塔和超低排放改造后，單套脫硫系統(tǒng)運行時出現(xiàn)了預(yù)洗塔、吸收塔液位持續(xù)高漲的現(xiàn)象，即單塔運行時脫硫水平衡破壞，進入系統(tǒng)的水量超出系統(tǒng)攜帶水量，運行人員只有通過外排漿液至新建沉淀池來維持吸收塔液位，一方面造成水資源浪費，導(dǎo)致脫硫水耗增加，另一方面給沉淀池的后續(xù)運行維護工作帶來一系列問題。

原因分析

本文研究對象3號脫硫系統(tǒng)超低排放改造工程選擇了大唐環(huán)境研發(fā)的脫硫除塵一體高效除霧器，該除霧器采用折板原理增強煙氣中液滴的吸附能力，進而將液滴中攜帶的粉塵和雜質(zhì)清除，液滴如冷飲機般再次返回吸收塔和預(yù)洗塔中，最終達到粉塵濃度＜10毫克/標準立方米的效果。高效除塵導(dǎo)致了煙氣攜帶水分的減少，查閱歷史數(shù)據(jù)可知，超低排放改造前后60萬千瓦工況下煙氣出口濕度分別為9.3%和8.2%。另外，超低排放改造前，煙塵表經(jīng)常出現(xiàn)由于煙氣含水率高引起紅外測量不準的現(xiàn)象，改造后由于煙氣含水大幅下降，測量不準的情況得到了杜絕。這是超低排放改造導(dǎo)致吸收塔液位持續(xù)高位運行的根本原因。

超低排放改造新增了高效除霧器，共增加了四層合計24個除霧器沖洗水門，其中預(yù)洗塔和吸收塔分別新增12個，根據(jù)沖洗邏輯，每個沖洗水閥門開啟時間為1分鐘，預(yù)洗塔沖洗流量在120立方米/小時至135立方米/小時之間，吸收塔沖洗流量在140立方米/小時至160立方米/小時之間，流量取平均數(shù)計算，等同于增加了（127.5+150）×12÷60=55.5立方米，預(yù)洗塔直徑15米，吸收塔直徑16.5米，此55立方米水可以單獨使預(yù)洗塔液位增加0.32米，單獨使吸收塔液位增加0.23米，這是超低排放改造前后水平衡無法保持的主要原因。

單套脫硫系統(tǒng)運行時，公用系統(tǒng)如石膏脫水系統(tǒng)各沖洗水、設(shè)備機封冷卻水、保潔地面沖洗水進入了單套系統(tǒng)，這是為什么兩套同時運行時可以保持吸收塔水位平衡而單套卻無法保持的原因。

石膏脫水系統(tǒng)根據(jù)吸收塔密度來決定是否投運，單套脫硫系統(tǒng)運行時會出現(xiàn)密度低停運石膏脫水系統(tǒng)的情況，但是雙塔運行時由于兩塔負荷不同導(dǎo)致密度不同，基本可以確保石膏脫水系統(tǒng)連續(xù)運行，因此單塔運行時相當(dāng)于減少了石膏結(jié)晶水和自由水的攜帶，這是單、雙塔水平衡不同的重要原因。

煙冷器投運后對于不設(shè)GGH的系統(tǒng)，實驗數(shù)據(jù)表明，60萬千瓦工況時FGD入口煙氣溫度從130攝氏度降至102攝氏度左右，煙溫的降低促使煙氣帶水能力減弱，煙氣攜帶水分從85%左右降至78%左右，更加不利于吸收塔液位的控制。

從生產(chǎn)沖洗水泵來的設(shè)備機封冷卻水無法完全返回至涼水塔中，設(shè)備機封冷卻水既可以由脫硫工藝水帶，也可以由主機生產(chǎn)沖洗水帶，冷卻回水既可以經(jīng)地溝返回吸收塔中也可以返回涼水塔中。采用階梯用水后，脫硫工藝水箱正常水源來自廢水回用水，較差的水質(zhì)會影響機封壽命，因此目前的運行方式為冷卻水來自生產(chǎn)沖洗水，回水至吸收塔中，這部分水量沒有水表可以查詢。

對應(yīng)措施

運行方式調(diào)整方面

檢查確認目前各轉(zhuǎn)動設(shè)備機封冷卻水的供水和回水，通過現(xiàn)有管路閥門調(diào)整，盡量實現(xiàn)機封冷卻水從水塔生產(chǎn)沖洗水來，再回至水塔，以減少進入FGD系統(tǒng)內(nèi)的水量。

根據(jù)除霧器差壓及時調(diào)整除霧器沖洗時間間隔，在確保除霧器安全穩(wěn)定運行的前提下盡量減少除霧器沖洗水量。根據(jù)長時間的觀察和數(shù)據(jù)分析，建議采取如下表的沖洗時間方案。

除霧器沖洗周期與差壓對應(yīng)關(guān)系表

其中當(dāng)吸收塔液位在9米以上時，一律執(zhí)行90分鐘的沖洗周期，并且為避免負荷波動引起差壓變化導(dǎo)致頻繁修改，建議相鄰兩次修改沖洗周期應(yīng)大于6小時。

單套脫硫系統(tǒng)運行時，及時關(guān)閉停運脫硫系統(tǒng)的機封冷卻水。

當(dāng)石膏品質(zhì)合格時，石膏濾液進入制漿系統(tǒng)，減少制漿系統(tǒng)所需工藝水。

單套脫硫系統(tǒng)運行時，負荷較高時，適當(dāng)降低煙冷泵的頻率，進而適當(dāng)增加脫硫入口煙溫來提高煙氣帶水量。

廢水回用水進入工藝水箱的PH值要嚴格控制，因為回用水為脫硫漿液制備提供水源，當(dāng)回用水PH值較低時，配置的漿液PH值也低，造成塔漿液持續(xù)補漿，系統(tǒng)中進入的必需水量增加。

設(shè)備維護改造方面

由于新增多層除霧器沖洗，建議通過減小現(xiàn)有沖洗噴嘴口徑來實現(xiàn)降低除霧器沖洗水水量的同時提高沖洗水壓力，在保證除霧器沖洗效果的前提下減少吸收塔必需進水量。

氧化風(fēng)機與漿液循環(huán)泵冷卻水為有壓回水，目前是流入地溝內(nèi)進入吸收塔中，可以通過管路改造為閉式回水，回至涼水塔中。

兩臺脫硫真空皮帶濾布沖洗水箱補水閥經(jīng)常發(fā)生故障，會出現(xiàn)長期溢流至地溝的問題，可以將溢流管接入集水坑，由集水泵輸送至工藝水箱。

粉制漿系統(tǒng)密度計要求精準，保證石灰石漿液密度，避免密度低補漿量增大問題。

廢水系統(tǒng)深度擴容以增加廢水排放量，進而滿足串塔后廢水排放的需求。

目前各個泵的機封水均是流入地溝，建議將這些機封水回水收集為制漿用，可通過將回水收集至制漿區(qū)地坑，地坑泵加裝管道至粉制漿。

結(jié)論

通過對相關(guān)電廠超低排放改造后脫硫運行情況的調(diào)研，均不同程度地出現(xiàn)了脫硫水耗下降，但進入吸收塔必需水量增加導(dǎo)致吸收塔水位高位運行的現(xiàn)象，尤其在單套脫硫系統(tǒng)運行時表現(xiàn)更為突出，超低排放改造對脫硫水平衡的影響已逐漸成為實際運行中不可忽視的一個難點。

破壞水平衡的根本原因是高效除霧器在除塵的過程中增加了液滴的捕捉能力，減少了煙氣攜帶水分；主要原因是新增高效除霧器所需除霧器沖洗水進入吸收塔，導(dǎo)致液位上升；另外，單套脫硫系統(tǒng)運行時公用系統(tǒng)所需水量只能進入單塔、煙冷器的投入和階梯用水改造后脫硫系統(tǒng)冷卻水運行方式的變化均對吸收塔液位上升有著輔助的影響。

從運行調(diào)整方面可以通過現(xiàn)有管路閥門切換減少進入FGD的必需水量，也可以通過及時調(diào)整除霧器沖洗周期來抑制吸收塔液位上漲，而降低煙冷器出力、控制工藝水量水源PH值達標等方法對水平衡的維持可以起到一定作用。

從設(shè)備改造方面主要通過改造設(shè)備機封冷卻水管路、提高廢水處理系統(tǒng)出力和除霧器沖洗水提壓降流量等方法來減少進入系統(tǒng)的必需水量。

實際運行中不論采取何種措施，一定要充分綜合考慮除霧器差壓和預(yù)洗塔、吸收塔液位來決定，避免造成液位過高影響脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運行。