燃煤發(fā)電廠機組海水脫硫SO2合格排放的保障舉措

詹天芳

燃煤發(fā)電廠機組海水脫硫SO2合格排放的保障舉措

詹天芳

廈門華夏電力發(fā)展有限公司

嵩嶼電廠在脫硫設施投用初期，正處于我國電廠脫硫初期階段。無論是管理經(jīng)驗還是運行人員的操作經(jīng)驗均存在不足，從而導致SO2排放超標或是為了抑制超標多消耗了不少廠用電。經(jīng)過幾年的不斷總結(jié)和探索，電廠形成了各部門的良性互動，在煤炭采購、儲存、配燒、負荷預測、運行操作和設備維護等環(huán)節(jié)加強信息溝通，通力合作，在做好節(jié)能減排方面，特別是SO2排放取得了良好成績。

SO2濃度 脫硫效率 海水泵 配煤

1 電廠煙氣脫硫投入的背景介紹

廈門華夏電力公司嵩嶼電廠總裝機容量為4×300MW，一期工程兩臺機組分別于1995年、1996年投產(chǎn)，二期兩臺機組于2005年底、2006年初竣工投產(chǎn)。由于我國工業(yè)的快速發(fā)展，火電廠如雨后春筍般拔地而起，而火電廠的燃料主要以煤炭為主，煤炭的燃燒是產(chǎn)生SO2的重要來源，SO2排放造成了嚴重的酸雨污染和生態(tài)危害。廈門市的空氣質(zhì)量在逐年下降，酸雨污染日益嚴重。作為燃煤機組的嵩嶼電廠，在未實現(xiàn)脫硫前，煙囪的SO2濃度排放值平均在2000mg/Nm3左右，與廈門區(qū)域的空氣質(zhì)量變差存在必然聯(lián)系。因此，廈門市政府要求華夏電力公司二期兩臺機組投產(chǎn)的前提是必須全廠實現(xiàn)脫硫運行。按照規(guī)定，要求脫硫效率達95%，可將SO2基本脫除，對環(huán)保有明顯的正面效果。

圖1 海水FGD流程示意圖

2 嵩嶼電廠海水脫硫工藝流程簡介

嵩嶼電廠地處廈門市海滄開發(fā)區(qū)九龍江出?？?，脫硫方式選用了海水脫硫工藝，該工藝是利用海水的堿度達到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內(nèi)，大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內(nèi)的燃煤煙氣。煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去，凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧、經(jīng)煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未參與脫硫的海水混合后，經(jīng)曝氣池曝氣處理，并使海水的pH值與COD調(diào)整達到排放標準后排入大海。

每臺機組設計3臺海水增壓泵（以下簡稱海水泵），A、B兩臺海水泵功率較大， C海水泵功率較小，C泵提供壓力海水給最上層噴嘴，B泵提供壓力海水給從上往下數(shù)第2、3層噴嘴，A泵提供壓力海水給最下面兩層噴嘴。每層噴淋層布置44個德國Munters Euroform公司制造的空心錐形碳化硅噴嘴。噴淋層的作用是將海水增壓泵提供海水霧化成顆粒細小、均勻的水霧。水霧與煙氣均勻、充分混合，五層噴淋層的噴嘴錯開布置，以達到海水與煙氣均勻、充分混合，保證脫硫效率，一般保持2臺海水泵運行。

3 脫硫初期面臨的超標現(xiàn)象

嵩嶼電廠在脫硫設施投用初期，正處于我國電廠脫硫初期階段，300MW機組采用海水脫硫的電廠幾乎空白。雖然進行了市場調(diào)研和廠家的技術指導，僅保證了設備的安全投運，廠用電率增加了1%以上且經(jīng)常出現(xiàn)SO2排放超標（國家規(guī)定SO2排放濃度≤400mg/Nm3，該電廠承諾減半即≤200mg/Nm3，單機脫硫效率達95%以上或排放濃度≤105mg/Nm3）。每當出現(xiàn)SO2排放超標時，才匆忙采取措施或者即使提前干預也辦法不多。由于控制入爐煤的SO2總量意識不強，造成了即使3臺海水泵均保持運行，也無法抑制排放超標問題。廈門市對環(huán)保極為重視，公司也為了兌現(xiàn)對社會的承諾，經(jīng)常采取多臺海水泵等運行方式，增大了廠用電的消耗，增加了脫硫運營成本。如何做好節(jié)能減排擺在了公司工作的重要位置。

4 采取的措施

針對排放超標且不經(jīng)濟的問題，經(jīng)過幾年調(diào)查研究和不斷探索，形成了較好的應對方案。

4.1 合理搭配入爐煤

配煤應力爭兼顧機組安全、環(huán)保、節(jié)能，合理配置入爐煤的含硫量。控制含硫量應兼顧燃料熱值、水分、灰分等因素對機組負荷、輔機出力等環(huán)節(jié)的影響，也受到輸煤側(cè)如煤場自燃、輸煤皮帶等上煤設備健康狀況的制約。如一旦監(jiān)測到某儲存區(qū)域的煤溫度升高，有自燃趨勢，應優(yōu)先配燒，避免自燃引起火災、熱值損耗以及燜燒冒煙引起的社會負面影響。

日常配煤按“存低配高”原則執(zhí)行，即盡量多配高硫煤，少配低硫煤，降低煤罐存煤平均含硫值。計劃煤（神華煤和中煤）煤質(zhì)指標較穩(wěn)定，來船時可直接根據(jù)配煤計劃將船煤上到煤倉；而市場煤煤質(zhì)波動較大，提供報告數(shù)據(jù)與實際偏差較大，直接從煤船上到煤倉，可能要承擔SO2超標的風險，因此盡量做到計劃煤與市場煤錯開間隔采購，以降低煤場配煤的難度。

4.2 源頭控制好燃煤品質(zhì)

嵩嶼電廠儲煤場為兩個圓形煤罐，最大儲煤量約25萬噸，每次來船平均約5萬噸，對每個船次來煤含硫量應進行合理搭配，不出現(xiàn)連續(xù)來幾船高硫煤，也不要出現(xiàn)連續(xù)來幾船低硫煤。因為連續(xù)船次高硫煤，將出現(xiàn)無低硫煤可配，使得入爐煤SO2總量急劇升高，即使三臺海水泵全開也可能無法控制煙囪入口SO2排放合格；若連續(xù)船次低硫煤，單臺海水泵也輕松滿足脫硫要求，海水泵功能沒有充分利用，同時低硫煤成本高，也增加了燃料采購成本。因此應根據(jù)庫存煤的指標、發(fā)電量預測以及設備健康狀況等綜合因素統(tǒng)籌采購燃料，確保SO2排放不超標。

4.3 優(yōu)化海水泵運行方式

本著環(huán)保兼顧節(jié)能的前提，運行人員根據(jù)負荷預測、脫硫塔進出口SO2參數(shù)（脫硫效率）以及設備健康狀況進行合理控制3臺海水泵的運行方式。一臺海水泵運行可脫除絕大部分SO2，啟動第二臺時，其脫硫量并非成比例脫除，而僅僅脫除很小的一部分（單臺海水增壓泵啟、停對SO2排放的影響值，由于目前各爐各海水泵特性差異較大，效果各有不同，第二臺泵的影響大約為60~80 mg/Nm3），因此，應盡可能減少海水泵運行臺數(shù)。如滿負荷時兩臺大海水泵運行，負荷降低時，可調(diào)整為一大一小或一臺海水泵運行，既滿足脫硫效率又滿足節(jié)能要求。排放SO2升高時，相應增加投入海水增壓泵的順序一般為：一?。?層）、一大（2層）、一小一大（3層）、二大（四層）、一小二大（5層）；反之相反。啟停海水泵時應考慮到排放參數(shù)的變化量，避免停運一臺的過程中出現(xiàn)排放超標。

4.4 利用各煤倉所配燃料的含硫量不同進行合理調(diào)整

每個煤倉所配的入爐煤含硫量應高低搭配，以方便運行人員控制SO2排放量。當SO2濃度排放出現(xiàn)增大趨勢接近超標時，若運行給煤機出力有調(diào)整余地，可采用調(diào)整各給煤機出力，降低含硫量高的給煤量，增加含硫量低的給煤量，可抑制SO2超標；仍然超標而海水泵沒有調(diào)整余地時，可切換含硫量低的制粉系統(tǒng)運行，同樣可以降低入爐煤含硫總量，抑制SO2超標，盡量避免海水增壓泵的頻繁啟、停，影響設備使用壽命。采用各個煤倉含硫量的高低搭配，給運行人員調(diào)整、避免排放超標增加了靈活性。

4.5 加強參數(shù)的監(jiān)控和預測

機組監(jiān)盤人員應加強環(huán)保參數(shù)的監(jiān)控，根據(jù)煤量、負荷的變化、FGD入口參數(shù)的變化提前做出判斷，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。在機組投AGC（注：自動發(fā)電控制，即機組負荷受省調(diào)度根據(jù)電網(wǎng)負荷需求自動控制）期間更應該加強參數(shù)的跟蹤，如AGC期間負荷升高，煤量已自動增加，雖然FGD入口SO2參數(shù)（單位含硫量）顯示變化不大，但煙氣總量增加，F(xiàn)GD出口SO2仍然會升高，因此必須做好增啟海水泵等措施。

4.6 設備故障防范

提前判斷脫硫設備故障是防范排放超標的重要一環(huán)。認真做好維護點檢、設備巡視工作，及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷和隱患。當發(fā)現(xiàn)一臺海水泵異常需要停運檢修時，應根據(jù)當前燃燒煤種情況及時調(diào)整上煤品種，降低入爐煤的含硫量，控制其它兩臺海水泵在滿負荷情況下，單機出口SO2排放不超標。海水泵短時檢修，也可利用低谷負荷時段或申請短時降負荷處理；加強脫硫塔海水噴淋頭的維護。因海水中含有海生物及其它雜質(zhì)，噴淋頭容易被堵塞，引起噴淋效果下降，降低脫硫效果。因此運行人員應認真做好海水加氯和循環(huán)水泵的濾網(wǎng)清洗工作，同時根據(jù)海水泵出口壓力和脫硫效率的變化判斷噴淋頭是否堵塞，一旦判斷堵塞嚴重，應盡量少用該海水泵，利用機組檢修或調(diào)停機會，清洗維護噴淋頭；加強監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。檢修人員應加強測量數(shù)據(jù)儀器的維護，傳送到DCS畫面的參數(shù)顯示不準，將影響運行人員的判斷和處理。送省調(diào)和環(huán)保局數(shù)據(jù)的準確性也至關重要，一旦發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)控實時數(shù)據(jù)異常，應立即匯報、處理并做好記錄工作，確保不出現(xiàn)人為因素導致的超標。

5 結(jié)束語

通過幾年不斷總結(jié)，嵩嶼電廠在煤炭采購、儲存、配燒、負荷預測、運行操作和設備維護等環(huán)節(jié)加強信息溝通，通力合作，形成了良好的互動協(xié)調(diào)。在節(jié)能減排方面，特別是SO2排放取得了良好成績。目前在做好節(jié)能工作的基礎上，各臺機組每月脫硫效率均在95%以上，SO2平均排放濃度在50~70 mg/Nm3，杜絕了突發(fā)超標問題，得到了當?shù)卣目隙?，多年獲得環(huán)保先進單位和省級文明單位。

[1] 東方鍋爐廠.廈門華夏電力發(fā)展有限公司海水脫硫系統(tǒng)說明書.

[2] 廈門嵩嶼電廠.廈門華夏電力發(fā)展有限公司脫硫運行規(guī)程.

[3] 廈門嵩嶼電廠.廈門華夏電力發(fā)展有限公司燃料運行規(guī)程.

[4] 廈門嵩嶼電廠.廈門華夏電力發(fā)展有限公司鍋爐運行規(guī)程.