李 斌 盧海中 朱冠華

上海上電電力運(yùn)營有限公司

0 引言

目前，我國大氣污染形勢嚴(yán)峻，在能源結(jié)構(gòu)方面，仍是以燃煤機(jī)組為主，而燃煤機(jī)組是SO2等大氣污染物的主要排放源［1］，控制燃煤電廠SO2排放對治理大氣污染有著舉足輕重的作用。面對日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，煙氣脫硫成本隨之增加，已成為電廠運(yùn)行成本的大戶。

1 某電廠320 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)整體概述

1.1 系統(tǒng)概況

工程4×320 MW 機(jī)組中(#1、#2)FGD 系統(tǒng)采用日本石川島播磨（IHI）公司的濕式石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝。(#3、#4)FGD系統(tǒng)采用中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司的濕式石灰石——石膏法煙氣脫硫工藝。

四套FGD裝置燃煤鍋爐配套運(yùn)行，采用一爐一塔，能處理從鍋爐排出的100%的煙氣量，脫硫效率≥95%，系統(tǒng)可利用率>99%。整套FGD 系統(tǒng)包括煙道及吸收系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)（公用）、石膏脫水系統(tǒng)（公用）、廢水處理系統(tǒng)（公用）、輔助公用系統(tǒng)“5 個(gè)子系統(tǒng)”。其中，煙道及吸收系統(tǒng)分別與鍋爐形成單元布置，增壓風(fēng)機(jī)設(shè)有進(jìn)口擋板、出口擋板，以及旁路擋板，增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板按照60%BMCR工況的煙氣量進(jìn)行設(shè)置。

1.2 工藝簡介

煙氣脫硫吸收劑石灰石（CaCO3）通過吸收劑制備系統(tǒng)完成制粉、制漿，達(dá)到一定濃度的石灰石漿液被送至吸收塔內(nèi)，而后通過漿液循環(huán)泵將漿液送至吸收塔上部的螺旋漿液噴淋裝置，使?jié){液形成霧狀并由上而下對煙氣洗滌和脫硫。鍋爐吸風(fēng)機(jī)排出的原煙氣通過FGD 進(jìn)口擋板經(jīng)軸流式增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入煙氣－煙氣換熱器（GGH），經(jīng)降溫后進(jìn)入吸收塔，煙氣由下而上與吸收塔上部由上而下的霧狀漿液充分接觸完成化學(xué)反應(yīng)除去SO2后形成凈煙氣，并經(jīng)吸收塔頂部的二級除霧器除去煙氣中的霧滴，而后煙氣進(jìn)入GGH冷端吸熱升溫，經(jīng)FGD出口擋板由煙囪排入大氣，而吸收SO2后形成的亞硫酸鈣（CaSO3）漿液沉降至漿液池內(nèi)，在攪拌器攪拌的同時(shí)被不斷鼓入的空氣氧化生成二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）石膏漿液。石膏漿液則由吸收塔排漿泵送至石膏脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理，生成含水率<10%的石膏送至倉庫儲(chǔ)藏，而脫水處理所產(chǎn)生的廢液一部分作為漿液配制用水，一部分送至廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，經(jīng)過澄清、中和最后排放。

2 節(jié)能優(yōu)化措施

FGD 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不僅直接關(guān)系主機(jī)安全，也直接關(guān)聯(lián)能否完成節(jié)能減排量化目標(biāo)。當(dāng)前，煤炭價(jià)格保持上漲態(tài)勢，采購燃煤的灰份和硫含量不斷增大，導(dǎo)致運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用同步增加，因此很有必要深度內(nèi)部挖潛，不斷提高FGD 系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)水平，加強(qiáng)精細(xì)化管理。

2.1 節(jié)電措施

2.1.1 保持適當(dāng)?shù)奈账?nèi)漿液密度和液位

吸收塔內(nèi)漿液密度越大，液位越高，漿液循環(huán)泵入口壓力越大，電流越大。密度過大時(shí)，一是保持石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行，二是通過除霧器補(bǔ)水，三是限制補(bǔ)漿。液位太高時(shí)，亦需限制除霧器補(bǔ)水，但液位過低會(huì)直接影響氧化反應(yīng)空間。吸收塔內(nèi)漿液密度和液位直接影響系統(tǒng)的脫硫效率，在工況調(diào)整過程中，必須綜合考慮能否保證SO2達(dá)標(biāo)排放。

2.1.2 優(yōu)化漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式

入口SO2濃度較低且保持穩(wěn)定，在確保SO2達(dá)標(biāo)排放的情況下，可以通過盡量減少漿液循環(huán)泵的投運(yùn)時(shí)間和投運(yùn)臺(tái)數(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)約廠用電。運(yùn)行人員可根據(jù)入爐煤質(zhì)和鍋爐負(fù)荷不同工況選擇漿液循環(huán)泵運(yùn)行最佳組合，從而確保脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，提高節(jié)能效益（見圖1）。

圖1 優(yōu)化漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式

2.1.3 氧化風(fēng)機(jī)的電耗主要與氧化風(fēng)量有關(guān)

風(fēng)量調(diào)整應(yīng)根據(jù)塔內(nèi)漿液化學(xué)成分的分析結(jié)果進(jìn)行，當(dāng)漿液里的SO2－3含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不必再加大氧化風(fēng)量。 同時(shí)，在運(yùn)行過程中，應(yīng)及時(shí)根據(jù)氧化風(fēng)機(jī)電流的變化判斷風(fēng)機(jī)入口或出口噴嘴有無堵塞，如有應(yīng)及時(shí)清理和沖洗。此外，氧化風(fēng)機(jī)的出口壓力與吸收塔液位、漿液密度成正比［2］，應(yīng)保持合理的吸收塔液位、漿液密度，以促進(jìn)氧化風(fēng)機(jī)節(jié)電運(yùn)行。

2.2 節(jié)水措施

2.2.1 回收利用內(nèi)、外部水源

減少新鮮工藝水補(bǔ)水，最大程度地實(shí)現(xiàn)水往復(fù)循環(huán)。FGD 系統(tǒng)的用水分工藝水和工業(yè)水兩個(gè)部分，其中工藝水主要用途包括各塔罐箱補(bǔ)水、除霧器沖洗和管道沖洗以及泵的機(jī)封潤滑水。工藝水的使用量基本決定整個(gè)FGD 系統(tǒng)用水量平衡。在除霧器壓差允許的情況下，吸收塔液位控制盡量采用濾液水，但應(yīng)從濾液水箱出一定流量的廢水，以保證石膏中Cl－、飛灰、惰性物質(zhì)顆粒等的達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部水資源的梯級利用，并加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)控，否則可能會(huì)導(dǎo)致塔內(nèi)漿液惡化，漿液置換時(shí)間縮短，除霧器結(jié)垢堵塞。此外，應(yīng)完善FGD 系統(tǒng)區(qū)域的排水收集系統(tǒng)，雨水回收利用，代替部分脫硫水源，保持溝道暢通。

2.2.2 優(yōu)化除霧器沖洗方式

在除霧器壓差穩(wěn)定允許的情況下，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷段，改變以往的傳統(tǒng)沖洗模式，采取不同的沖洗頻率，較優(yōu)化前降低水耗30%,節(jié)水效果明顯。具體措施如下：

1）機(jī)組負(fù)荷<200 MW 時(shí)，吸收塔除霧器每6 h沖洗一次；

2）機(jī)組負(fù)荷200～250 MW時(shí)，吸收塔除霧器每5 h沖洗一次；

3）機(jī)組負(fù)荷>250 MW 時(shí)，吸收塔除霧器每4 h沖洗一次；

4）吸收塔漿液起泡或除霧器壓差有上升趨勢時(shí)，吸收塔除霧器沖洗恢復(fù)至每4 h沖洗一次。

2.3 節(jié)約脫硫劑（石灰石）措施

2.3.1 選用品質(zhì)好的石灰石原料

石灰石品質(zhì)的優(yōu)劣決定著石灰石耗量的大小。石灰石中CaCO3的含量一般不應(yīng)低于90%。石灰石品質(zhì)對脫硫效率，副產(chǎn)品石膏質(zhì)量起著重要的作用，石灰石的硬度降低，將會(huì)大幅度的降低石灰石破碎及漿液制備的單耗，節(jié)約運(yùn)行成本。

2.3.2 確定合理的pH值控制范圍

優(yōu)化漿液的pH 值，合理選擇鈣硫比等措施可以直接影響脫硫效率。一般而言，pH 值越高，SO2向液膜主體擴(kuò)散的速率越快，傳質(zhì)系數(shù)就越大，有利于促進(jìn)SO2的吸收，但是容易造成漿液沉淀、堵塞系統(tǒng)。同時(shí)，石膏中的CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)也越高，相應(yīng)增大了鈣硫比，造成石灰石耗量的增加。pH 值越小，漿液酸性越強(qiáng)，酸性氣體SO2就越難被吸收，造成脫硫率下降。因此，確定合理的pH 值控制范圍就成為濕法脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

控制脫硫塔漿液pH值在5.0%～5.6%，保持脫硫劑的利用率通常自動(dòng)調(diào)節(jié)的pH 設(shè)定值為5.2%～5.3%為最佳。適當(dāng)降低pH 值，減少供漿量，避免造成石灰石細(xì)粉無謂浪費(fèi)。

3 節(jié)能降耗管理措施

3.1 加強(qiáng)部門之間的溝通協(xié)作

發(fā)電部、檢修部、燃供部和策劃部等脫硫管理部門應(yīng)加強(qiáng)溝通，明確權(quán)責(zé)，協(xié)同管理，共同保障FGD系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。相關(guān)人員要重點(diǎn)提高入廠石灰石粉和燃煤品質(zhì)的保障水平，加強(qiáng)對水質(zhì)的監(jiān)控，嚴(yán)格設(shè)備消缺管理與考核，全面提高設(shè)備的健康水平，徹底解決設(shè)備限出力或帶病運(yùn)行的問題。

3.2 完善FGD 系統(tǒng)指標(biāo)考核體系

進(jìn)一步完善既有效節(jié)能降耗又切實(shí)可行的考核指標(biāo)體系，通過對FGD 系統(tǒng)運(yùn)行過程中機(jī)組負(fù)荷、燃煤硫含量、出入口煙氣流量和SO2濃度、脫硫效率石膏品質(zhì)、設(shè)備電耗、水質(zhì)和用水量、石灰石粉品質(zhì)和用量等主要參數(shù)的長期監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)分析，探索各參數(shù)之間的作用規(guī)律，明確影響脫硫效率和石膏品質(zhì)的主要因素，探討在達(dá)標(biāo)排放基礎(chǔ)上的最低電耗、水耗、粉耗，確定不同工況下各參數(shù)的最佳范圍和調(diào)整方式，建立以系統(tǒng)內(nèi)的電耗、水耗、粉耗，出口SO2濃度，石膏品質(zhì)為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)的考核指標(biāo)體系。

3.3 加強(qiáng)員工技能培訓(xùn)和職業(yè)道德教育

加強(qiáng)對運(yùn)行人員的培訓(xùn)，通過對脫硫運(yùn)行規(guī)程和其他FGD系統(tǒng)技術(shù)資料的組織學(xué)習(xí)，不斷提高運(yùn)行人員崗位技能。建立班組之間學(xué)習(xí)交流機(jī)制，分享FGD系統(tǒng)調(diào)整優(yōu)化技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)改變個(gè)人或班組的不當(dāng)操作習(xí)慣。同時(shí)，要注重提高員工職業(yè)道德，增強(qiáng)部門凝聚力，激發(fā)員工工作積極性，為保障FGD 系統(tǒng)的長期穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

4 結(jié)束語

石灰石—石膏濕法FGD 系統(tǒng)龐大復(fù)雜，既有為實(shí)現(xiàn)SO2脫除反應(yīng)的大量機(jī)械設(shè)備，又有為提高自動(dòng)化程度的大量在線監(jiān)控儀表，運(yùn)行過程能耗較大，脫硫成本控制關(guān)系整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而整個(gè)FGD 系統(tǒng)復(fù)雜工藝過程和自動(dòng)化控制對運(yùn)行及管理具有較高要求。本文針對FGD系統(tǒng)工藝特點(diǎn)、流程及存在的主要問題，通過對FGD系統(tǒng)長期運(yùn)行工況進(jìn)行總結(jié)分析，合理制定節(jié)能降耗措施，使脫硫系統(tǒng)環(huán)保、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，最大限度地降低系統(tǒng)的廠用電率，降低脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，拓寬企業(yè)的節(jié)能降耗空間。