湛江調順電廠油改煤后脫硫系統的運行優化

摘要：湛江調順電廠2×600MW機組油改煤后，原設計處理高含硫燃奧里油煙氣的濕法脫硫裝置改造為處理燃煤煙氣，該裝置運行中存在能耗偏高、廠用電率較大的不利情況。在現有設備基礎上，在保證煙氣污染物排放達到環保要求的前提下，通過運行參數的調整、運行操作的優化試驗，使脫硫裝置的能耗降低；脫硫系統運行故障率下降，可用率提高；提高石膏副產品質量。

關鍵詞：油改煤；濕法脫硫；運行優化；節能降耗

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0036-03

1 改造概況

1.1 改造總述

湛江調順電廠兩臺機組原燃用400號奧里乳化油S=2.85%，已配套建好一爐一塔制兩套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置。現因奧里油供應問題，將其改造成為燃煤機組。根據環評要求取消旁路煙道，在對原有脫硫系統改動最小、盡量利用原有系統及設備的前提下，脫硫率保證值將不低于95%時系統所能適應的入口煙氣SO2濃度最大值為4400mg/Nm3及其對應燃煤硫分Sar為1.98%、出口SO2排放濃度不大于200mg/Nm3。兩臺機組分別于2011年8月、10月份投產發電。

1.2 改造后系統簡介

改造后FGD系統采用濕式強制氧化、石灰石-石膏回收工藝，一爐一塔制，吸收塔采用的逆流噴淋空塔。整個工藝系統主要分為：煙氣系統、SO2吸收系統、石膏脫水系統、排空及漿液拋棄系統、廢水處理系統、石灰石漿液配制系統、工藝水和壓縮空氣系統。

2 改造后現狀分析

經過改造后一年多的運行，對脫硫裝置歷史數據和運行參數的分析和研究，湛江調順電廠2×600MW機組脫硫裝置主要存在以下需要優化的地方：

2.1 自動化程度偏低

投運的兩套脫硫裝置，其DCS系統中，除了除霧器沖洗為自動外，所有操作均為手動，所有設備的順控程序均未投入使用，增加了操作難度和誤操作的幾率。特別是GGH的蒸汽吹掃也沒有投自動，且高壓水沖洗不可用，對FGD的穩定運行存在較大風險，在脫硫旁路取消的背景下，整套脫硫裝置的運行可靠性相應提高至與發電主機相同的程度，因此脫硫裝置現狀成為整個電廠的安全生產的“短板”。

2.2 測量儀表準確性

脫硫DCS顯示儀表參數與實際測量值存在較大偏差。比較重要的如吸收塔漿液密度較實際值偏高2%；石灰石漿液密度偏低2%；煙氣流量和壓力誤差較大；除霧器壓差不準確；GGH壓差不準確等。給操作人員增加了工作難度，也使經濟運行、事故預防難度加大。

2.3 操作參數控制

兩套脫硫系統的基本控制策略還是設計合理，在幾乎完全是操作員盤面手動的情況下，脫硫系統運行穩定，脫硫效率維持在95%以上，保持了較低的故障率。但是仍然存在某些參數的設定不太合理，人為增加了操控的難度，如漿液密度控制、pH值控制、真空皮帶脫水機運行參數等。

2.4 石膏品質

根據優化試驗前三個月石膏化驗數據，水分13.2%，純度88%，品質較低。而原設計要求石膏純度高于或等于90%，自由水分不高于10%。

2.5 能耗

漿液系統絕大部分設備均為油改煤之前的舊有設備，由于燃煤平均含硫最高僅1.98%，較之原設計下降50%，使得轉動設備普遍容量均過大，能耗偏高，脫硫廠電率達到1.65%。

3 優化試驗措施

3.1 煙氣系統

GGH的運行安全直接關系到脫硫裝置乃至電廠的正常運轉，GGH運行中容易堵塞，高壓沖洗水泵原運行方式是GGH壓降明顯增加后投用，但此時往往已經無法阻止堵塞的進一步加劇。由于GGH在歷史運行過程中，高壓水泵啟動條件設置過高等原因，使得GGH沖洗效果不理想，即使沖洗后壓差正常，往往在短期內壓差又迅速上升。加強GGH的吹掃：蒸汽吹掃順控程序改為，間隔時間定為16小時一次。高壓沖洗水泵沖洗原規程為根據GGH壓差進行，現改為15天沖洗一次，沖洗時間12min，按照GGH沖洗轉速，保證至少6圈沖洗，此吹掃選擇負荷較高時進行，至少大于450MW。經過此優化，GGH壓差能夠控制在設計范圍，2012年#2機組最長運行周期已達6個月。

3.2 吸收系統

3.2.1 參數控制。吸收系統的參數控制，對于石膏品質的控制以及漿液的穩定極為重要。根據2臺機組運行的實際情況，確定如下參數：

（1）pH值控制在5.0～5.6之間，減少吸收塔結垢，穩定石膏結晶。原來經常pH值高達6.2，對石膏生長極為不利。

（2）漿液密度控制在1130～1180kg/m3范圍。原密度范圍1140～160kg/m3，由于范圍過窄，燃煤含硫高時，造成皮帶脫水系統頻繁啟動，影響設備壽命，增加能耗。

（3）吸收塔液位控制在9.5～10.2m。

（4）石灰石漿液補充量，原為手動控制，而優化試驗使用添加劑后，pH值響應緩慢，再根據pH值調節石灰石漿液流量發生較為嚴重的滯后。控制方式改造成自動調節，并安裝參考值模塊，該參考值（m3/h）定義為：

[實測煙氣量]×[煙氣中SO2濃度]×95%/64×100×

1.03/0.8/25%/[石灰石漿液密度]，石灰石漿液補充盡量按此參考值添加（圖1）。

圖1 石灰石漿液流量參考值設定公式

3.2.2 除霧器沖洗程序優化。原除霧器沖洗程序沖洗方式為每個閥門開啟1.5min，間隔3min開啟下一個閥門，一個循環為約100min，平均每小時流量42m3。此種沖洗方式不僅沖洗效果差，水耗也較高，低負荷時對水平衡壓力較大，使得不僅廢水排量較設計值增加了100%，還常常需要向事故漿液箱排漿。將除霧器沖洗程序改為所有閥門連續依次各沖洗1.5min，之后間隔85min后開始下一循環，這樣沖洗效果較好，且沖洗水量可降為32m3/h。確保了除霧器壓差在正常范圍的前提下防止GGH高壓沖洗水量過大對脫硫水平衡造成干擾。

3.3 石膏脫水系統

3.3.1 石膏旋流站。由于石膏脫水系統沿用舊有設備，裕量達到了100%，為降低能耗，盡可能采用兩爐同時脫水，使用一套皮帶脫水機系統。每臺爐對應了一臺石膏旋流器，該石膏旋流器有12個旋流子，對于設計燃煤情況，旋流器同樣有100%的裕量，如每次脫水時啟用全部旋流子，固然可以很快降低漿液密度，但如此短時間的密度降低，將對石膏晶粒的生長產生很大沖擊，造成石膏品質下降。因此，每次兩爐共同脫水時，石膏旋流器應啟用6～8個旋流子，即使偶爾出現單臺爐脫水，旋流子數量也不要超過10個，控制旋流子底流濃度在45%～55%之間。磨機制漿時也同樣不得同時使用兩臺磨機，單臺磨機出力即可滿足需要。

3.3.2 真空皮帶脫水機參數控制。石膏脫水時皮帶機運行情況，據現場觀察，真空度達到-70～-60kPa，濾餅厚度15～17mm，石膏含水率達到12%以上，原因可能為：（1）石膏結晶較差；（2）石膏表面覆蓋一層顆粒度極小的粉塵等物質。

采取的優化措施為：（1）加強廢水排放。（2）加強對真空度的監視，調整脫水皮帶機頻率使其真空度盡量控制在-50kPa左右。（3）石膏脫水時控制濾餅厚度在22～27mm。（4）添加脫硫添加劑促進結晶效果。采取以上措施以后石膏的含水率由之前的13%以上穩定在10.2%以下，最低達到9.6%，保證了石膏品質。

3.3.3 石灰石漿液制備系統。經過對石灰石漿液旋流器底流和溢流的分析，底流密度1805kg/m3，溢流密度1308kg/m3，符合設計，石灰石磨制系統工作正常。但進塔石灰石漿液密度經測量為1230kg/m3，但儀表顯示為

1020kg/m3，與設計值30%的濃度有一定差距。經過排查分析，密度計測量不準的原因是密度計旁路的限流孔板由于沖刷，孔徑增大，已經無法起到限流作用，使得流過密度計的流量過小。現已將石灰石密度測量旁路的限流孔板改為截止閥，使用閥門調節確保了流過密度計的漿液流速在表計的規定范圍內。

3.3.4 脫硫系統保護邏輯。湛江調順電廠保護邏輯是由北京博奇重新編制，已經考慮到取消旁路的情況。但是由于當前部分儀表數據不準確，存在較大的誤動作風險，已經對儀表系統進行校正，對保護邏輯進行了梳理，確保了機組整體的安全運行，提高了運行可靠性。

3.4 脫硫添加劑節能試驗

脫硫添加劑具有促進SO2的直接反應，加速CaCO3的溶解，促進CaSO3迅速氧化成CaSO4，強化CaSO4的沉淀，降低液氣比，減少鈣硫比，減少水分的蒸發，對pH值有一定的緩沖作用。

湛江調順電廠脫硫裝置設計起點較高，脫硫效率必須維持在95%以上，在添加劑試驗之前，1#（2#）塔一共四臺循環泵，從未投用少于三臺，入口煙氣含硫量在1500～2000mg/Nm3時，pH值需提高至5.8以上，才可維持95%以上的脫硫效率；含硫量在3000mg/Nm3以上時，pH值需提高至6.0左右，長此以往，造成石膏純度過低，含水較高，且石灰石消耗較高。在煙氣含硫3500mg/Nm3以上時，必須投用全部四臺循環泵。使用添加劑后，大部分時間僅投用兩臺循環泵，在高達3500～4000mg/Nm3含硫時，也只需開啟三臺循環泵，且無須提高pH值。一年的運行中，pH值始終控制在5.2～5.6的范圍內。

煙氣含硫在2500mg/Nm3以下時投運兩臺漿液循環泵脫硫效率可保證95%以上，如圖2所示：

圖2

煙氣含硫在1800～4000mg/Nm3時投運三臺漿液循環泵脫硫效率可保證95%以上，如圖3所示。

據統計一臺漿液循環泵電流在90A左右。300MW時，雙泵和三泵運行時增壓風機電流平均相差8A，450MW時，雙泵和三泵運行時增壓風機電流平均相差12A。全年大約可以節電475萬度至750萬度，對于一臺爐平均日發電量31億度，相比之前脫硫廠用電率1.65%計，實現了脫硫廠用

電節能約8%～12%以上。

4 結語

在達到環保要求前提下，這一年來脫硫系統優化取得了初步成果，規范了運行參數，優化了運行規程，提升了脫硫系統穩定性，提高了自動化程度，使得脫硫裝置的能耗有明顯降低，穩定了石膏質量。

作者簡介：謝佳（1981—），女，湖南長沙人，湛江中粵能源有限公司環境工程專業助理工程師，研究方向：電廠相關的環保措施。