提高電廠脫硫系統(tǒng)投運率方法分析

李秀忠

(華電國際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271113)

提高電廠脫硫系統(tǒng)投運率方法分析

李秀忠

(華電國際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271113)

投運率是脫硫系統(tǒng)的關鍵性能指標，也是環(huán)保參數(shù)考核的重要指標。通過多年來的運行操作及維護經驗，結合某發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)設備運行狀況以及其他因素對脫硫投運率的影響，闡述了各種異常情況發(fā)生時的現(xiàn)象及解決方法，并給出了提高脫硫系統(tǒng)投運率的方法。

脫硫系統(tǒng)；投運率；環(huán)保參數(shù)

1 某電廠脫硫系統(tǒng)概況

某電廠4×300?MW機組采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝，分別為一爐一塔設計，其脫硫系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。自脫硫系統(tǒng)投運以來，脫硫設施投運率超過99?%、脫硫效率保持在95?%以上。運行中，4套全煙氣量處理的濕式石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置運行穩(wěn)定。系統(tǒng)全煙氣量脫硫時，脫硫后煙氣溫度不低于80?℃。在校核煤種工況下，確保FGD裝置排放的SO2濃度不超標；當FGD裝置入口煙氣SO2濃度比設計煤種增加25?%時，仍能安全穩(wěn)定運行。

整套系統(tǒng)于2008年12月底完成安裝調試，現(xiàn)通過技改，已經拆除了增壓風機、旁路擋板及GGH系統(tǒng)，新增了二級吸收塔及濕式除塵系統(tǒng)。吸收塔系統(tǒng)是影響脫硫效率的核心部件，其自下而上可分為氧化結晶區(qū)、吸收區(qū)、除霧區(qū)3個主要功能區(qū)。煙氣通過吸收塔入口從漿液池上部進入吸收區(qū)。在吸收塔內，熱煙氣自下而上與漿液(3層噴淋層)接觸發(fā)生化學吸收反應，并被冷卻。此漿液由各噴淋層多個噴嘴層噴出，漿液(含CaSO4、CaSO3、未反應的CaCO3、惰性物質、飛灰和各種溶質)從煙氣中吸收SOX以及其他酸性物質。在液箱中，SOX與CaCO3反應，生成CaSO3。CaSO3由設置在漿液池中的氧化空氣分布系統(tǒng)氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。

圖1 某電廠脫硫系統(tǒng)工藝流程

2 脫硫系統(tǒng)的監(jiān)控與運行管理

2.1 脫硫系統(tǒng)異常分析及設備檢修周期的計算

(1)?利用“數(shù)字化管理”進行脫硫系統(tǒng)異常分析。加強脫硫系統(tǒng)性能監(jiān)控，強化脫硫系統(tǒng)參數(shù)異常分析。通過對除霧器差壓、吸收塔漿液密度等影響脫硫系統(tǒng)運行安全關鍵參數(shù)的監(jiān)視與分析，開展脫硫系統(tǒng)除霧器堵塞情況分析，確定脫水系統(tǒng)運行的最佳方式，促進主要能耗指標的持續(xù)優(yōu)化。

(2)?利用“數(shù)字化管理”進行統(tǒng)計報表及設備檢修周期的預測。借助先進的數(shù)字技術，做好運行調整、數(shù)據(jù)分析等工作，實現(xiàn)全過程監(jiān)控。這既方便環(huán)保指標的統(tǒng)計上報和檢修周期的分析統(tǒng)計，又為設備臺賬提供便捷的歷史查詢統(tǒng)計，確保環(huán)保參數(shù)監(jiān)視與調整的便捷化、數(shù)字化、程序化，為脫硫系統(tǒng)設備的綜合分析提供了可靠的依據(jù)。

2.2 完善生產管理機制

該廠制定并完善了《××發(fā)電廠環(huán)保管理考核實施細則》，從管理機制、運行維護、環(huán)保技改等3個方面提升“綠色發(fā)電”能力。通過積極履行國有企業(yè)的社會責任，明確環(huán)保工作監(jiān)督匯報、檢修、運行等系列控制程序，鼓勵員工多提環(huán)保合理化建議，全面提高環(huán)保設施運維水平，確保了設施的穩(wěn)定運行、達標排放。

2.3 綜合管理，提高脫硫系統(tǒng)投運率

該廠加強對脫硫、脫硝、電除塵等環(huán)保設施的綜合管理和維護，從環(huán)保指標、系統(tǒng)可靠性、參數(shù)異常、硫份分析、設備節(jié)能等方面，對所屬環(huán)保設備進行全面分析梳理，保障數(shù)據(jù)監(jiān)測傳輸準確、可靠、及時。同時，從源頭上控制污染，將配煤摻燒工作與環(huán)保設施管理有機結合，綜合考慮機組負荷、入爐煤硫分等因素，科學合理地進行配煤摻燒等操作，確保脫硫系統(tǒng)投運率在設計范圍內。另外，通過加強巡回檢查，及時發(fā)現(xiàn)重大缺陷，避免出現(xiàn)脫硫系統(tǒng)故障停運，提高脫硫系統(tǒng)的投運率。

3 脫硫系統(tǒng)投運率降低的原因及解決方法

3.1 漿液循環(huán)泵葉輪及泵殼磨損

脫硫系統(tǒng)運行時，漿液循環(huán)泵中的介質為石灰石漿液，且漿液pH值變化較大，因此對漿液循環(huán)泵的磨損在所難免。一旦漿液循環(huán)泵葉輪磨損，將減小葉輪直徑和導致葉輪表面凹凸，從而增加漿液泵的局部阻力損失，造成泵出力降低。特別是集流器磨損直徑變大，葉輪直徑減小導致的葉輪與蝸殼之間的容積損失增加，或者流道改變，均將導致泵的出力減小，漿液循環(huán)量減少。

漿液在泵內高速流動，對泵殼內表面的沖刷磨損也是非常巨大的。經常出現(xiàn)泵殼壁變薄、磨穿的情況。當泵殼減薄后，經葉輪做功后的漿液回流量相應增加，漿液循環(huán)總量減小，壓頭降低，漿液吸收效果變差，造成脫硫效率持續(xù)降低，影響脫硫系統(tǒng)投運率。

解決方案：當漿液循環(huán)泵葉輪及泵殼磨損嚴重時，一旦出現(xiàn)漿液循環(huán)泵電流減小、出力降低、漿液循環(huán)量減少的情況，應停止泵的運行，對其葉輪及泵殼進行特殊工藝防磨處理及養(yǎng)護。當葉輪磨損嚴重時，可根據(jù)運行周期更換新葉輪，以保持正常漿液循環(huán)量。

3.2 漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞

吸收塔系統(tǒng)運行中，經常出現(xiàn)漿液循環(huán)泵出力降低的情況；在排除漿液循環(huán)泵磨損等原因后，應考慮漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞的情況。一旦以上部位堵塞，必將造成漿液循環(huán)泵出力降低、漿液流量減少、漿液噴淋擴散半徑減小、吸收塔內漿液噴淋不均、泵殼發(fā)熱等現(xiàn)象。此時，“煙氣走廊”的形成幾率大為增加，將造成脫硫系統(tǒng)靜煙氣SO2濃度升高，脫硫投運率降低。該電廠3號脫硫系統(tǒng)停機后檢查堵塞物成分，均是石灰石顆粒、SiO2、樹脂鱗片、CaSO3結垢物等。

解決方案：漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞時，應利用停機機會進行徹底清理疏通，并建立檢查清理檔案；進行計劃性停機檢修，以保證設備可靠性。另外，漿液循環(huán)泵停止備用時，應進行徹底沖洗，盡可能將母管及噴頭處的漿液及其他異物沖洗干凈，防止結塊堵塞。

3.3 吸收塔內漿液品質的影響

該電廠在3號脫硫系統(tǒng)大修過程中，在吸收塔底部清理出部分樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中所含的雜質等。為防止吸收塔內部樹脂脫落造成的不良影響，停機后應仔細檢查塔體內樹脂脫落情況，并及時清理。

3號脫硫正常運行過程中也出現(xiàn)過電除塵出口煙塵濃度超標的情況。煙塵濃度過大，在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸機會，降低了石灰石漿液中Ca2+的溶解速率。同時，煙塵飛灰中不斷溶出的重金屬會抑制Ca2+與HSO3-的反應。煙氣中粉塵含量持續(xù)超過設計允許量，將使脫硫率大為下降，管道內部逐漸被沉淀的粉塵堵塞。另外，煙塵及飛灰呈堿性，當其進入漿液后，漿液pH值將升高。由于運行中pH值控制不再通過Ca/S計算，而是只用pH值反饋控制，相應減少了石灰石漿液量；但粉塵不會被消耗掉，因此造成pH值虛高，脫硫效率反而下降。

解決方案：該電廠在3號脫硫系統(tǒng)大修過程中，在漿液循環(huán)泵入口管上加裝不銹鋼濾網，阻擋了樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中所含的雜質進入循環(huán)系統(tǒng)，效果良好，明顯降低了噴淋系統(tǒng)出口母管及噴頭的清理周期，提高了脫硫系統(tǒng)投運率。為防止吸收塔入口粉塵濃度過高，正常運行中應加強對電除塵運行參數(shù)的監(jiān)視，當粉塵濃度超過設計值時，應查明原因并消除，超標時間較長且不能恢復正常數(shù)值時，應申請停止脫硫系統(tǒng)運行，做進一步處理。

4 運行參數(shù)對脫硫系統(tǒng)投運率的影響

4.1 循環(huán)漿液的pH值

脫硫系統(tǒng)運行中，循環(huán)漿液的pH值是運行人員控制的主要參數(shù)之一，也是影響脫硫系統(tǒng)效率的主要因素，該廠吸收塔漿液pH規(guī)定值為5.2～6.0。pH值是由向吸收塔中自動補充的石灰石漿液量決定的，同時與機組負荷、原煙氣SO2含量等有關。吸收塔漿液pH值過低或過高，對SO2的吸收也有非常明顯的影響。當pH值較低時，亞硫酸鹽溶解度急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，會有石膏在很短時間內大量產生并析出，產生硬垢，阻礙漿液對SO2的吸收。當pH值過高時，亞硫酸鹽溶解度降低，會引起亞硫酸鹽析出，產生軟垢。

煙氣中SO2與吸收塔漿液的化學反應如下：

(1)?煙氣中的SO2和HCl被噴淋漿液中的水吸收，與煙氣分離：

(2)?進入吸收塔的石灰石在偏酸性漿液中溶解：

(3)?氧化和結晶反應發(fā)生在吸收塔漿池中。吸收塔漿池中的pH值大約控制在5.2～6.0，吸收塔漿液池的尺寸保證能提供足夠的漿液停留時間，以完成CaSO3向CaSO4的氧化和石膏(CaSO4·2H2O)的結晶。具體反應方程式如下：

從以上反應中看出，提高循環(huán)漿液的pH值可直接提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。pH值過低，能提高石膏的品質，但不能保證脫硫效率；而pH值過高，會造成石灰石粉的浪費，降低了石膏的品質，增加了循環(huán)漿液的密度，加大了對設備的磨損。為保證脫硫系統(tǒng)的脫硫效率，pH值在5.2～6.0是經過考證的合理范圍。

4.2 吸收塔液位

該廠規(guī)程規(guī)定吸收塔液位正常運行在12?m。吸收塔液位越高，循環(huán)泵入口漿液靜壓頭越高，循環(huán)泵抽取的漿液量越多，母管壓力越高，噴淋高度越高，漿液在塔內停留時間越長，與氣體接觸的時間也相應延長，接觸界面增加，氣體穿越氣膜/液膜界面機會增多，吸收效果更佳。同時，液位高，氧化區(qū)高度增加，氧化反應充分，也有利于提高脫硫系統(tǒng)投運率。

4.3 煙氣量及原煙氣中的SO2含量

脫硫系統(tǒng)運行中，當處理煙氣量超過設計值及原煙氣中SO2的含量異常升高時，由于脫硫系統(tǒng)處理能力有限，脫硫效率將下降。這是因為隨著入口SO2的增加，能很快打破吸收塔內化學反應的平衡，造成漿液中液滴吸收SO2的能力減弱；即使在最大量補充石灰石漿液的情況下，pH值仍不能維持，而脫硫效率不能維持在設計范圍。此時應及時聯(lián)系燃料科，降低燃煤的硫分或增加二級吸收塔等技改項目，提高脫硫系統(tǒng)的投運率。

5 結束語

通過分析，找出了影響脫硫系統(tǒng)投運率的因素，并進行歸納總結，提出解決方案，提高了脫硫系統(tǒng)的投運率，為構建節(jié)約型、環(huán)保型企業(yè)提供了堅實的基礎。

1?曾庭華．火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)安全運行與節(jié)能降耗及維護檢修技術手冊[M]．北京：中國電力出版社，2011．

2?楊旭中．燃煤電廠脫硫裝置[M]．北京：中國電力出版社，2011.

3?周菊華．火電廠燃煤機組脫硫技術[M]．北京：中國電力出版社，2010.

4?盧嘯風．石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)設備運行與事故處理[M]．北京：中國電力出版社，2009.

2015-02-16。

李秀忠(1968-)，男，技師，主要從事發(fā)電廠脫硫、脫硝系統(tǒng)運行的生產技術工作，email:?lwzjw529@163.com。