浙江省火電廠石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行分析

樂園園，金東春，張 巖，曹志勇

（浙江省電力試驗研究院， 杭州 310014）

浙江電網(wǎng)設(shè)備評估與運(yùn)行分析

浙江省火電廠石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行分析

樂園園，金東春，張 巖，曹志勇

（浙江省電力試驗研究院， 杭州 310014）

對 2009 年浙江省內(nèi)火電廠石灰石濕法脫硫裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行了分析，重點介紹了系統(tǒng)的主要運(yùn)行參數(shù)調(diào)控、經(jīng)濟(jì)性、脫硫廢水處理以及化學(xué)分析現(xiàn)狀。通過調(diào)研評估，認(rèn)為浙江省內(nèi)火電廠在脫硫運(yùn)行參數(shù)調(diào)控上總體不錯， 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，但個別廠在吸收塔 pH 值、 GGH 差壓控制等方面存在一些問題，建議在今后的運(yùn)行和改造中予以解決。

石灰石濕法；脫硫裝置；運(yùn)行；分析

石灰石濕法脫硫是技術(shù)成熟、高效的脫硫方法，目前已全面應(yīng)用于燃煤電廠，成為我國電力行業(yè)減排 SO2的主要手段。截至 2009 年底， 浙江省內(nèi) 19個主力燃煤電廠中已投運(yùn)石灰石濕法脫硫裝置 32套。近年來，為了提高脫硫裝置的投用率和效率，浙江省內(nèi)火電廠進(jìn)行了多項設(shè)備改造和運(yùn)行優(yōu)化，并取得了一定的經(jīng)驗和成果。為了更好地了解浙江省內(nèi)當(dāng)前濕法脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對省內(nèi)部分濕法脫硫裝置開展了專項評估，評估內(nèi)容主要包括脫硫參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行合理性、脫硫運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、脫硫廢水的處理以及脫硫化學(xué)分析這4個方面。

本次調(diào)研的 32套石灰石濕法脫硫裝置中，有 11 套系統(tǒng)須執(zhí)行 95%的脫硫考核效率， 其余均要求 90%~92%。這些電廠 2009 年間燃用的煤種基本穩(wěn)定，其中4個電廠燃用煤種的平均硫份接近或超過 1%，3 個廠在 0.5%左右， 其它都在0.7%~0.85%之間。 歷史曲線表明， 大部分廠煙道入口 SO2濃度在 1 000~3 000mg/m3范圍內(nèi)波動，個別廠波動范圍較大， 低至 500 mg/m3， 高的達(dá)到 4 000mg/m3， 短時有超過設(shè)計的情況。

1 運(yùn)行參數(shù)分析

1.1 吸收塔 pH 值

除 1臺爐因供漿調(diào)閥故障，對 pH 值只能采用人工調(diào)節(jié)方式外，其它脫硫系統(tǒng)都采用自動方式。 大部分系統(tǒng)的 pH 值設(shè)定和運(yùn)行范圍都較窄，基本在 5.2~5.4， 有個別廠范圍較寬，低值至4.5， 高值達(dá) 5.8。 對照設(shè)定和運(yùn)行值，大部分系統(tǒng)實際 pH 值與設(shè)定 pH 值跟蹤情況較好， 兩者偏差一般在 0.2 以內(nèi)， 說明自動調(diào)節(jié)品質(zhì)良好。

1.2 吸收塔漿液密度

漿液密度大部分控制在 1 100~1 130 kg/m3，個別相對偏低的設(shè)定在 1 080~1 120 kg/m3， 最低達(dá)到 1 060 kg/m3， 個別偏高， 接近或超過 1 150 kg/m3。 密度控制過低或過高時， 相應(yīng)石膏水分超過 10%的較多。 高密度還會使系統(tǒng)堵塞和結(jié)垢的風(fēng)險加大。鑒于吸收塔密度值的準(zhǔn)確性對運(yùn)行控制的影響較大，大部分廠都對吸收塔在線表計每日進(jìn)行一次人工比對。通過及時校準(zhǔn)，使吸收塔密度計的偏差基本控制為 20 kg/m3。 調(diào)研中曾發(fā)現(xiàn)某廠 2號吸收塔漿液密度 DCS顯示值比實測值高 60 kg/m3， 如此大的偏差已使在線表失去監(jiān)測意義，需要及時校準(zhǔn)表計或換型改造。

1.3 吸收塔液位

吸收塔液位控制的總體情況比較理想，大部分液位波動小于 80 cm，但液位偏低的較多，如有些系統(tǒng)吸收塔溢流口高度為 8.5m， 而實際運(yùn)行液位在 6.85~7.81m。由于泡沫的影響，只能將吸收塔液位控制較低，對這些系統(tǒng)可考慮使用消泡劑。

1.4 吸收塔化學(xué)分析參數(shù)

大多數(shù)系統(tǒng)的吸收塔 Cl-在 10 000 mg/L 以下， 有 2 個廠在 15 000mg/L 左右， 主要與這 2個廠目前脫硫廢水需要處理后外排，系統(tǒng)處理容量受限有關(guān)。 一般塔內(nèi) CaCO3和石膏均小于 3%，有個別系統(tǒng)超過該值， 且含量最高曾超過 20%，主要原因是系統(tǒng)供漿閥故障無法投自動，石灰石加入過量。由于汽蝕腐蝕、葉輪磨損，循環(huán)泵出力較投運(yùn)初期有不同程度下降， CaCO3含量較投運(yùn)初 期 有所升 高 的 現(xiàn) 象較普 遍 。 CaSO3·1/2H2O 目前均在 0.5%以下， 說明氧化風(fēng)容量足夠。

1.5 增壓風(fēng)機(jī)入口壓力

增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)大多采用自動控制方式。除有1個廠采用旁路擋板壓差控制方式外，其它都采用風(fēng)機(jī)入口壓力控制。增壓風(fēng)機(jī)設(shè)備目前主要有3類：動葉可調(diào)的為大多數(shù)，少量為靜葉可調(diào)、變頻和水阻調(diào)速。從增壓風(fēng)機(jī)前的負(fù)壓實際波動情況看，無論采用何種風(fēng)機(jī)型式，在升降負(fù)荷和平穩(wěn)負(fù)荷時，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力都能控制在要求范圍內(nèi)， 波動一般在－600~＋300 Pa，個別廠低至－800 Pa。 采用擋板壓差控制方式時， 由于設(shè)置人工偏置， 爐與爐之間差異較大， 高的大于－500 Pa， 低的－200 Pa， 低負(fù)荷下如偏置始終設(shè)置較大則經(jīng)濟(jì)性欠佳。評估中均未發(fā)現(xiàn)因負(fù)壓調(diào)整失衡對主機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重影響的情況。

1.6 GGH（氣-氣換熱器）壓差

脫硫系統(tǒng)中絕大部分有 GGH 配置。 多數(shù)壓差可控制在單側(cè) 550 Pa 以下， 但有幾臺 300 MW機(jī)組出現(xiàn)單側(cè)大于 1 000 Pa 的情況。 目前各廠都采用多種方式相結(jié)合的吹掃方式，大部分主吹掃采用壓縮空氣， 一般每班 1~2 次， 有 1 個廠已實現(xiàn)連續(xù)吹掃；有3個廠用蒸汽代替壓縮空氣。高壓水沖洗均作為輔助方式，大部分廠采用在線沖洗， 基本保持每月 1~3 次， 有 3 個廠每月 1 次離線沖洗，也能滿足要求，不影響投用率。個別單側(cè)差壓大于 1 000 Pa 的用在線沖洗無法緩解， 當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)等出力受影響時，還需要進(jìn)行離線人工沖洗。從效果看，壓縮空氣定期吹掃前后的壓差變化大多不明顯，這一方式顯然只能緩解新塵垢的形成，而連續(xù)吹掃的效果則更好。壓差難以降低的原因主要與 GGH 本身的構(gòu)造有關(guān)，如換熱片較厚密、沖洗不全面等。目前這些廠正在逐步進(jìn)行吹掃沖洗方式的調(diào)整，并對換熱片改造作可行性研究。

1.7 制漿參數(shù)

從日常自測數(shù)據(jù)看，石灰石來粉基本能滿足要求， CaCO3純度都大于 90%， 63 μm 過篩率大于 90%， 45 μm 過篩率大于 80%。 只有極個別廠能采用自動制漿，一般均采用手動控制。實際密度在 1 170~1 300 kg/m3， 均能滿足吸收塔反應(yīng)需要。石灰石漿液密度計堵塞情況較普遍，造成密度計數(shù)據(jù)可靠性受影響。日常比對偏差大多在20 kg/m3， 個別偏差 較大， 有的超 過 100 kg/m3。除了增加密度比對頻次，有些廠已考慮對密度計增加在線定期沖洗以緩解表計堵塞的現(xiàn)狀。

1.8 脫水參數(shù)

約有半數(shù)電廠對石膏餅厚度采用自動控制方式。 石膏含水率都能控制在 13%以下。皮帶真空度大多在－60 kPa 以下， 個別已接近-80 kPa 的系因濾布臟污而需要更換。 石膏厚度基本控制在20 mm左右，但有些監(jiān)測值較實際偏小，或數(shù)據(jù)波動大，這種情況多半是由于厚度儀探頭位置靠前，檢測的部位有時并不是全干石膏，當(dāng)有流動過來的漿液時會對監(jiān)測值產(chǎn)生擾動，因此要調(diào)整探頭位置。石膏黑度方面，個別廠表層較黑，一般與電除塵效果不佳、煙塵影響或石灰石品質(zhì)不佳有關(guān)。 在石膏利用中對 Cl-含量沒有要求的電廠，從系統(tǒng)水平衡考慮可以不投用濾餅沖洗。

2 經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 設(shè)備節(jié)能運(yùn)行

在保證 SO2排放達(dá)標(biāo)的前提下， 根據(jù)負(fù)荷和進(jìn)口 SO2濃度的變化情況， 選擇投運(yùn)不同的循環(huán)泵臺數(shù)及不同高度的噴淋層，以達(dá)到脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，已成為采用最多的節(jié)能方式。目前有近半電廠進(jìn)行過該試驗， 但實際采用 SO2質(zhì)量流量為依據(jù)的并不多，運(yùn)行人員基本憑經(jīng)驗和對負(fù)荷的預(yù)測及綜合效率現(xiàn)狀決定泵組的啟停。硫份低的廠基本可長時間停運(yùn)低揚(yáng)程泵，而硫份偏高同時考核效率又為 95%的廠則基本不具備停運(yùn)條件。在啟停泵較頻繁的廠中出現(xiàn)過最底層循環(huán)泵對應(yīng)噴嘴結(jié)垢較多，而其它系統(tǒng)尚未出現(xiàn)普遍結(jié)垢的情況。循環(huán)泵組合運(yùn)行可能使管道噴嘴結(jié)垢堵塞的問題還有待觀察。

增壓風(fēng)機(jī)節(jié)能目前主要依靠風(fēng)機(jī)自身的節(jié)能型式，如變頻風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷下節(jié)能效果明顯，水阻調(diào)速啟用時也有一些效果。部分電廠對增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行的方式做過試驗，但都未付諸應(yīng)用，仍采用增壓風(fēng)機(jī)前負(fù)壓定值控制。采用旁路擋板壓差控制調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)出力，根據(jù)負(fù)荷調(diào)整差壓設(shè)定值，但由于引入人工偏置未能和引風(fēng)機(jī)及時匹配。有個別增壓風(fēng)機(jī)前負(fù)壓偏大，低負(fù)荷下不經(jīng)濟(jì)。

部分采用氧化風(fēng)機(jī)兩用一備方式的電廠進(jìn)行了氧化風(fēng)機(jī)停運(yùn)試驗，但只有1個廠因進(jìn)口硫份較低，可采用1臺運(yùn)行的方式，其它都沿用開啟2臺的做法。其主要原因為氧化風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裕量較小，如為節(jié)能停用1臺，在負(fù)荷波動時可能會出現(xiàn)需頻繁啟停的現(xiàn)象，會影響6 kV 電氣設(shè)備的壽命。

2.2 電耗、 粉耗、 水耗

在脫硫廠用電率方面， 以 125 MW 機(jī)組且 2爐 1 塔、 有 GGH 的廠為最高， 達(dá) 1.8%左右， 其次是 300 MW 機(jī)組且 GGH 壓差控制差、增壓風(fēng)機(jī)出力較高的， 廠用電率在 1.4%左右。 其它廠基本在 1%~1.2%，同類型系統(tǒng)間差異不是太大。

從石膏分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果看， Ca/S 基本能控制在設(shè)計值的 1.03 水平， 個別廠出現(xiàn)異常偏高的原因是供漿自動無法投用， 塔內(nèi) CaCO3過量而導(dǎo)致石膏中 Ca/s相應(yīng)偏大。 “噸 SO2脫除量粉耗”基本在 2.1~2.2 t/t左右。 因為實際統(tǒng)計的是石灰石量，因各廠每批次石灰石粉純度、細(xì)度和活度可能存在差異，所以同類系統(tǒng)粉耗略有差距也屬正常。

各廠在脫硫系統(tǒng)的節(jié)水方面也開展了一些工作，主要是針對設(shè)備用水的回收和廢水用作脫硫工藝水。大部分廠的增壓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵冷卻水基本都回收至工藝水箱，或和軸封水經(jīng)區(qū)域漿池回到吸收塔。個別廠將氧化風(fēng)機(jī)冷卻水排入地溝，造成一定浪費(fèi)。利用廢水作工藝水的廠尚不多，有的廠利用生活污水作脫硫工藝水，正常時每月可利用 15 000 t污水， 有的廠將二類廢水處理后回用到脫硫工藝水，也有個別廠將渣溢水處理后部分回用到工藝水箱， 回用量約占所有用水的 1/3左右。從實際運(yùn)行情況看，在相應(yīng)的控制條件下，廢水引入脫硫系統(tǒng)都未對系統(tǒng)運(yùn)行造成大的影響，因此廢水用作脫硫工藝水是有前景的。那些設(shè)備用水回用措施較多且有廢水利用作工藝水的系統(tǒng)， “噸 SO2脫除量水耗” 明顯比同類系統(tǒng)低， 在 20 t/t左右。水耗值大于 30 t/t的系統(tǒng)與無 GGH 配置有關(guān)。有的廠因地下管路存在泄漏，統(tǒng)計水量大于實際使用量，也存在部分點位流量計不準(zhǔn)確造成統(tǒng)計數(shù)據(jù)偏差。

3 脫硫廢水的排放處理

除4個廠外，其它發(fā)電廠在設(shè)計的脫硫系統(tǒng)中都配置了廢水處理裝置，且處理模式相同，采用中和、絮凝、澄清工藝，調(diào)整 pH 值，去除重金屬、有機(jī)硫。這些系統(tǒng)運(yùn)行一段時間后普遍出現(xiàn)進(jìn)水含固態(tài)量較高，使澄清器、污泥泵、板框壓濾機(jī)污泥處理設(shè)施負(fù)擔(dān)加重，石灰乳加藥系統(tǒng)容易堵塞，導(dǎo)致設(shè)備故障率較高，以致電廠只能停運(yùn)廢水處理系統(tǒng)，轉(zhuǎn)而尋求別的排放方式。目前只有2個廠的廢水是經(jīng)處理后直接排放 （到河或海），其余的都進(jìn)入渣水閉式循環(huán)系統(tǒng)或水力沖灰渣系統(tǒng)。

從排放效果看，隨灰渣一同排入海邊灰場或山谷灰?guī)欤醪椒磻?yīng)沉降后以滲透水形式排放，灰場滲透水指標(biāo)都能達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。排入渣脫水倉的電廠中出現(xiàn)了淅水元件堵塞影響析渣的情況。出現(xiàn)這種情況的原因主要有 2 個：一是這些廠脫硫廢水相對整個渣系統(tǒng)循環(huán)水量和補(bǔ)水量偏大， 例如某廠有 4 臺 600 MW 機(jī)組， 脫硫廢水約30 t/h， 瞬間排入渣系統(tǒng)， 細(xì)小發(fā)粘的顆粒物集中進(jìn)入后，很快將脫水倉元件堵塞；二是排入位置的影響，直接進(jìn)入脫水倉分配槽問題較多，如果先進(jìn)沖渣溝再排入脫水倉，就會有一個預(yù)混合的過程，水質(zhì)得到均調(diào)緩沖，排入后造成堵塞的影響就較小。目前這些廠都在進(jìn)行試驗改造，通過增加預(yù)沉池，降低廢水含固率。

4 脫硫化學(xué)分析

脫硫化學(xué)分析對象和項目較多，包括石灰石粉、石灰石漿液、吸收塔漿液、石膏、旋流站溢流和底流、工藝水及廢水等幾方面。各廠對前4項分析開展較多， 個別廠因缺少藥劑而未對 Ca-SO4·2H2O 進(jìn) 行 測 試 ， 也 有 電 廠 只 在 三 產(chǎn) 實 驗 室開展石灰石粉細(xì)度、石膏純度分析。分析頻次方面，大部分電廠對在線 pH 計和密度計的比對為1 次/日， 個別 1~2 次/周， 有些廠則將密度比對的工作劃歸運(yùn)行。吸收塔漿液中各項指標(biāo)的檢測基本都能達(dá)到至少 1 次/周。 據(jù)了解， 這些表計比對和周期分析數(shù)據(jù)都能通過各種渠道及時提供給運(yùn)行人員，為運(yùn)行人員提供參考。在調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)個別吸收塔漿液取樣管頻繁堵塞，導(dǎo)致無法開展?jié){液分析，需要通過改造盡快恢復(fù)。

5 存在問題和建議

（1）部分電廠 pH 值的運(yùn)行范圍偏大， 對脫硫系統(tǒng)運(yùn)行較為不利。主要表現(xiàn)為石灰石漿液加入量瞬間波動， 容易誘發(fā)進(jìn)入盲區(qū)， 同時 CaCO3含量不易控制在經(jīng)濟(jì)范圍。建議這些電廠通過試驗進(jìn)行細(xì)化微調(diào)， 確定相對較小的 pH 值運(yùn)行范圍， 在 pH 值自動調(diào)控可靠的情況下，可減少人為的主觀調(diào)控。

（2）從 CaCO3的利用和 CaSO3的氧化效果考慮，建議吸收塔液位控制偏低的廠進(jìn)行上調(diào)試驗，查找并消除泡沫突出現(xiàn)象，同時也可選用合適的消泡措施，再將液位上調(diào)。

（3）GGH 差壓上升較快以致需離線沖洗處理已成為影響脫硫投用率的主要因素。建議電廠結(jié)合 GGH 的結(jié)構(gòu)特點以及其它廠在差壓控制中的經(jīng)驗，進(jìn)行吹掃和沖洗方式的調(diào)整，同時進(jìn)行換熱片改造的可行性論證，使差壓能控制在相對理想的范圍。

（4）脫硫系統(tǒng)在線 pH 計、 密度計的可靠性應(yīng)受到重視。目前有些電廠表計偏差較大，一方面與表計選型有關(guān)，希望儀控人員能通過調(diào)研、交流加以改進(jìn)；另一方面也與管道、表計沖洗不足以致堵塞頻繁有關(guān)，應(yīng)該考慮增加沖洗或優(yōu)化表計安裝位置。日常的比對很有必要，有些電廠每周一次偏少，應(yīng)視情況加大頻次。

（5）應(yīng)制定恰當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。如循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)的啟停條件，包括通過試驗得到可操作的負(fù)荷工況范圍。允許停運(yùn)時間要通過試驗確定，防止停運(yùn)時間太長造成噴淋層管道、噴嘴堵塞；停泵后的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)也應(yīng)加以規(guī)范，如循環(huán)泵長期停用后（如 24 h）， 應(yīng)先沖洗泵體和管道后再注水啟泵，以保護(hù)機(jī)械密封；要注意設(shè)備定期切換。

（6）脫硫廢水排入沖灰渣水是可行的。 排入渣水閉式循環(huán)系統(tǒng)時應(yīng)考慮水量、含固率以及緩沖能力，先降低含固量如預(yù)沉，再補(bǔ)入渣水比較好。此外監(jiān)測和跟蹤受納水體的水質(zhì)變化情況很有必要。為觀察評價設(shè)備結(jié)垢以及腐蝕情況，在一些部位可以采用掛片試樣。

（7）脫硫化學(xué)分析項目、 頻次應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實際情況進(jìn)行合理調(diào)整，如在線表計可靠性變差時應(yīng)加大頻次。建議電廠對石灰石粉和石膏指標(biāo)全面分析，這對掌握石灰石粉品質(zhì)、石膏純度現(xiàn)狀，分析脫硫運(yùn)行異常很有幫助。

6 結(jié)語

浙江省內(nèi)電廠在運(yùn)的 32套濕法脫硫系統(tǒng)2009 年運(yùn)行情況的分析表明， 脫硫運(yùn)行參數(shù)的調(diào)控總體上是不錯的，在負(fù)荷或煤種硫份變動情況下，pH 值和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力等幾個重要參數(shù)均能平穩(wěn)調(diào)控，同時采取了各項措施以緩解GGH 壓差上升， 這些對于保證脫硫效率、脫硫投用率以及主機(jī)和脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。在滿足環(huán)保要求的同時，開展各項探索，降低脫硫裝置運(yùn)行能耗，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。脫硫廢水引入渣水系統(tǒng)較好地解決了廢水的出路。鑒于設(shè)計上的差異、設(shè)備配置的優(yōu)劣以及調(diào)控方式的不同，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中尚存在一些問題，需要今后通過優(yōu)化和改造加以解決。

[1]曾 庭 華.濕 法 煙 氣 脫 硫 系 統(tǒng) 的 調(diào) 試 、 試 驗 、運(yùn) 行[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]林朝扶，陳顯輝.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu) 化 分 析[J].廣 西 電 力 ，2007，30（4）∶53-57.

[3]周祖飛.燃煤電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化[J].浙江電力，2008（5）∶41-44.

（本文編輯：龔 皓）

Operation Analysis ofWet Limestone FGD System s in Zhejiang Thermal Power Plants

LE Yuan-yuan，JIN Dong-chun， ZHANG Yan，CAO Zhi-yong
（Zhejiang Electric Power Testand Research Instiute， Hangzhou 310014，China）

This paper analyzes operation condition of wet limestone FGD systems in Zhejiang thermal power plants in 2009 and introduces the current situation of operation parameters regulation，operation economy，waste water treatment and chemical analysis.The results of investigation and assessment show that the desulfurization operational parameters regulation is satisfactory in general and economic indicators are excellent in the thermal power plants in Zhejiang province.However， some plants have the problems involving absorption tower pH value， GGH differential pressure control etc， which are expected to be solved in the future operation and retrofit.

wet limestone； FGD； operation； analysis

X701.3

： B

： 1007-1881（2010）07-0053-04

2010-02-03

樂園園（1971－）， 女， 上海人， 高級工程師， 主要從事電力環(huán)保監(jiān)督工作。