600MW機組煙氣脫硫裝置運行優化與技術改造

龍劍輝

（永清環保股份有限公司 湖南長沙 410330）

1 工程概況

某電廠裝機容量按2×600MW機組設計，于2007年7月開工建設，同步建設煙氣脫硫裝置。鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG1900/25.4-Ⅱ1型超臨界參數變壓直流本生型鍋爐，單爐膛，Π型鍋爐，前后墻對沖燃燒方式，一次再熱，每臺爐共配有24個BHDB公司生產的HT-NR3型旋流煤粉燃燒器。脫硫裝置均采用濕式石灰石/石膏法，按一爐一塔全煙氣脫硫配置。濕法煙氣脫硫工藝流程是原煙氣從引風機引出進入FGD，煙氣在吸收塔內逆流向上與噴淋下來磨細的石灰石懸浮液接觸，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及加入的氧化空氣進行化學反應，最后生成二水石膏，脫硫后的凈煙氣經除霧器，再經GGH升溫后通過煙氣排入大氣[1]。煙氣脫硫裝置由于2010年完成試運行，由于燃燒煤質發生變化以及原脫硫系統存在缺陷等原因，裝置存在脫硫效率低、石膏漿液亞流酸鈣含量高、脫水不正常等問題，導致脫硫效率不能滿足環保要求，脫硫后凈煙氣不能達標排放，在對脫硫系統運行優化的基礎上，進一步對脫硫裝置進行技術改造，以保證煙氣排放符合環保要求。

2 脫硫裝置存在的問題

通過對機組脫硫運行情況的考察及對歷史數據、近期煤質分析數據、吸收塔循環漿液分析數據及石膏品質分析數據的分析，脫硫系統存在以下問題。

2.1 吸收塔系統

2.1.1 吸收塔實際液位比顯示液位偏低，直接導致循環漿液氧化不充分，造成漿液中亞硫酸鈣濃度偏高，影響脫硫吸收效率，同時引起脫水困難和脫水系統故障；另外當液位低于吸收塔變徑段時，會產生煙氣紊流，導致吸收塔內煙氣分布不均勻，脫硫效率下降；降低了漿液在吸收塔內的停留時間，影響結晶及氧化。

2.1.2 吸收塔漿液密度控制偏高，DCS顯示及取樣測量均達到1350～1450kg/m3，密度過高影響氧化硫的吸收，降低脫硫效率，同時導致對設備及管道的磨損加劇，系統能耗增加。

2.1.3 吸收塔pH控制不穩定，波動較大，pH值過高或過低都會不利于系統正常運行。pH值過低時影響SO2的吸收，導致脫硫效率下降；pH值過高會影響氧化效率，導致石膏漿液亞硫酸鈣與碳酸鈣含量偏高[2]。

2.2 煙氣系統

2.2.1 通過分析入爐煤硫分分析數據，Sar=1.12～1.39，計算煙氣中SO2濃度應在3500mg/Nm3以下，而煙氣在線監測裝置顯示數據在5500～6100 mg/Nm3之間，測量不準確。

2.2.2 GGH原煙氣與凈煙氣單側壓差均達到1000Pa以上，超過設計值，GGH存在堵塞現象，導致系統能耗增加。

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2.3 脫水和廢水系統

脫水系統運行不正常，僅有一臺脫水皮帶能運行且還不能連續穩定運行，脫水效率達不到設計要求，導致吸收系統產生的石膏不能及時排出，吸收塔密度無法控制在合理范圍。

廢水處理系統沒有運行，導致吸收塔內重金屬離子和氯離子產生富集現象，導致石灰石漿液活性降低，降低了吸收效率，同時氯離子濃度偏高會加劇對系統設備的腐蝕[3]。

3 異常工況調整

由于煤質原因，原煙氣SO2入口濃度嚴重超標，電廠采取了多種應對措施，但由于裝置長期超處理能力運行，系統幾近癱瘓。我們對系統進行現場分析，摸索實際運行工況，在當前工況下保證系統安全正常運行。經過對現場勘查和數據分析發現，電廠為了保證出口的達標排放，通過提高吸收塔石灰石漿液補給量，保證pH值在一個較高的水平維持系統運行，但由于系統氧化能力無法同步提高，造成漿液氧化不足，亞硫酸鈣含量超標，漿液品質惡化。由于石膏漿液品質惡化，造成脫水系統運行不正常，石膏含水量過高，影響脫水系統的安全連續運行。脫水系統不正常，引起吸收塔漿液密度升高，又影響吸收塔漿液氧化與吸收能力，形成惡性循環，導致裝置癱瘓。

3.1 第一天運行調整

原因分析：由于現階段用的煤含硫量比較高，導致原煙氣SO2嚴重超過吸收塔SO2設計的處理能力，其中氧化風機的處理能力和脫水系統的處理能力成為最大的瓶頸。氧化風機不能提供足夠的氧從而導致漿液品質變壞。低品質的漿液非常不利于漿液的脫硫效果。而脫水系統的問題則導致漿液密度過高，過高的密度也不利于漿液的氧化效果和對SO2的吸收，整個系統處于一個惡性循環中，為此需要解決三個問題：(1)解決入口原煙氣二氧化硫含量高的問題。(2)增加氧化效果。(3)降低漿液密度。

調整措施：(1)降低石灰石漿液入口流量，維持pH值在4.5~4.8左右。目的是降低吸收塔漿液密度，同時也能適度降低亞硫酸鈣的含量，有利于改善漿液的品質。(2)提高吸收塔液位。較高的液位能延長氧化空氣在漿液中的反應時間，提高氧化效果。(3)增開一臺脫水皮帶機(4)增加鍋爐側的氧含量。

運行結果：通過采取上述措施，漿液品質得到有效扭轉。但吸收塔漿液密度下降不明顯，2#塔的密度還有上升的趨勢。

運行操作基本上延續上一個班的方式，稍微提高了石灰石漿液的補給，運行結果：(1)漿液的品質進一步改善。(2)漿液密度2臺塔均有下降。(3)pH值一直處于偏低狀態運行。

調整效果：現階段漿液品質得到有效的改善和提高，密度得到控制，系統已經處于良性的運行狀態，可以逐漸加大石灰石漿液的入塔流量，同時控制pH值不高于5。

3.3 第三天運行調整

在增加石灰石漿液供給的情況下，PH值沒有得到明顯的提高，密度略有下降，凈煙氣SO2含量均有降低。分析認為：漿液品質基本達到正常水平，在保證漿液品質的前提下，可以適當在增加石灰石漿液的補給。

經過三天的調整，漿液品質得到改善，亞硫酸鈣含量已經低于1.66%，漿液品質已經正常。漿液密度明顯下降，能夠控制在設計范圍內，系統恢復正常運行。

4 運行優化措施

吸收塔脫硫效率的主要擾動因素：原煙氣量、進口二氧化硫濃度、吸收塔內的pH值、石灰石漿液與煙氣比值等[4]，在對各擾動因素進行充分深入研究的基礎上，針對脫硫系統存在的問題，在運行中采取下述運行優化措施。

4.1 適當提高吸收塔液位，控制吸收塔實際液位至少在吸收塔變徑段上方，適當維持吸收塔高液位的運行狀態，高液位有利于提高漿液的氧化效果。但同時需嚴密監視防止吸收塔漿液倒灌入原煙氣煙道。4.2校驗吸收塔漿液密度計，控制吸收塔漿液密度在1080～1150 kg/m3，最高不應超過1300 kg/m3，保證測量裝置準確可靠。

4.3 PH值控制在5.3～5.9范圍內，通過試驗找出一個pH值最佳控制點，按此最佳控制點對石灰石漿液加入系統進行自動調節，維持穩定的供液流量和pH值、脫硫效率等參數控制。

4.4 維持漿液循環泵在正常工況運行，保證液氣比；根據GGH總壓降調整GGH吹掃頻率，降低GGH運行阻力。

4.5 解決脫水系統存在的問題，保證脫水系統正常運行，使吸收塔密度能維持在正常狀態。正常運行廢水處理系統，穩定吸收塔漿液中重金屬離子和氯離子含量。

4.6 在現有的運行模式下，逐漸提高吸收塔供漿流量，提高FGD系統的脫硫能力，并密切監視脫水系統運行情況，加強吸收塔漿液的分析頻率，保證吸收塔漿液品質在正常范圍內。

4.7 適當保持吸收塔漿液的一個低密度運行狀態。在非正常時期應當保持低的漿液密度，為提高脫硫效率和應付設備問題留有更多的操作余地和回旋空間。

5 技術改造措施

上述的運行調整優化措施只能在煤質變化不大，含硫量超標20%范圍內實現達標排放，但隨著煤質的變化，原煙氣二氧化硫含量經常達到設計值保證值的80%以上，特別是隨著國家新排放標準的實施，對脫硫系統進行改造已是迫在眉捷。在對系統進行全面分析和充分論證的基礎上，采取以下改造措施。

5.1 煙氣系統改造：吸收塔出口凈煙道抬高5.6m；吸收塔出口至GGH入口凈煙道彎頭處加設導流板。

5.2 吸收塔本體改造。吸收塔本體在+33.220處切開，新加5.6m高筒體，+33.220以上部分保持不變整體抬升5.6m。對原吸收塔地基基礎、樁基荷載、吸收塔塔壁強度校核并采取加固措施。改造濾液至吸收塔入口管口及相關管道，改造石灰石漿液至吸收塔管道及相應管件。

5.3 吸收塔內件改造。每座吸收塔增加2層噴淋層。更換原有噴淋系統，全部更換原有噴淋層噴嘴，改造后四層噴淋層噴嘴布置方式為“雙向空心切向噴嘴/單向空心切向噴嘴”綜合布置，提高噴嘴入口霧化壓力和霧化效果。在吸收塔煙氣入口增加偏轉環。

5.4 加設吸收塔附漿池,每塔加設一座附漿池。

5.5 吸收塔循環系統，單塔加設2套吸收塔循環系統，包括2臺吸收塔循環泵及相應的管道、管件和閥門等。對現有漿液循環泵房進行擴建改造，利舊改造A/B/C/D漿液循環泵，改造后4臺漿液循環泵總流量不小于88000 m3/h。利舊漿液循環泵按照原漿液循環泵葉輪規格型號更換葉輪。

5.6 氧化空氣系統，采用離心式氧化風機，為吸收塔提供足夠的氧化空氣。改造原有氧化空氣分布方式，由噴槍式改為管網式。

6 改造效果

脫硫系統改造措施于2013年5月8日實施完成，經調整試運系統于6月28日正式完成168h試運行，改造后各主要技術指標優良，煙氣脫硫率平均98.9%，脫硫裝置煙氣入口二氧化硫含量平均為7875 mg/Nm3，出口二氧化硫含量平均為86mg/Nm3，低于國家規定的排放標準，達到了脫硫裝置改造要求，滿足了機組滿負荷運行需要，取得了較好的社會效益，為同類型機組煙氣脫硫裝置改造積累了經驗。

[1]閻維平.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行與控制[M].中國電力出版社,2005.

[2]周至祥,段建中,薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊[M].中國電力出版社,2006.

[3]徐寶東,程冶方.煙氣脫硫工藝手冊[M].化學工業出版社,2012.