湛江調(diào)順電廠油改煤后脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化

摘要：湛江調(diào)順電廠2×600MW機(jī)組油改煤后，原設(shè)計(jì)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(yùn)行中存在能耗偏高、廠用電率較大的不利情況。在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，在保證煙氣污染物排放達(dá)到環(huán)保要求的前提下，通過(guò)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整、運(yùn)行操作的優(yōu)化試驗(yàn)，使脫硫裝置的能耗降低；脫硫系統(tǒng)運(yùn)行故障率下降，可用率提高；提高石膏副產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：油改煤；濕法脫硫；運(yùn)行優(yōu)化；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0036-03

1 改造概況

1.1 改造總述

湛江調(diào)順電廠兩臺(tái)機(jī)組原燃用400號(hào)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?，F(xiàn)因奧里油供應(yīng)問(wèn)題，將其改造成為燃煤機(jī)組。根據(jù)環(huán)評(píng)要求取消旁路煙道，在對(duì)原有脫硫系統(tǒng)改動(dòng)最小、盡量利用原有系統(tǒng)及設(shè)備的前提下，脫硫率保證值將不低于95%時(shí)系統(tǒng)所能適應(yīng)的入口煙氣SO2濃度最大值為4400mg/Nm3及其對(duì)應(yīng)燃煤硫分Sar為1.98%、出口SO2排放濃度不大于200mg/Nm3。兩臺(tái)機(jī)組分別于2011年8月、10月份投產(chǎn)發(fā)電。

1.2 改造后系統(tǒng)簡(jiǎn)介

改造后FGD系統(tǒng)采用濕式強(qiáng)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(gè)工藝系統(tǒng)主要分為：煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排空及漿液拋棄系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、石灰石漿液配制系統(tǒng)、工藝水和壓縮空氣系統(tǒng)。

2 改造后現(xiàn)狀分析

經(jīng)過(guò)改造后一年多的運(yùn)行，對(duì)脫硫裝置歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)的分析和研究，湛江調(diào)順電廠2×600MW機(jī)組脫硫裝置主要存在以下需要優(yōu)化的地方：

2.1 自動(dòng)化程度偏低

投運(yùn)的兩套脫硫裝置，其DCS系統(tǒng)中，除了除霧器沖洗為自動(dòng)外，所有操作均為手動(dòng)，所有設(shè)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(méi)有投自動(dòng)，且高壓水沖洗不可用，對(duì)FGD的穩(wěn)定運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)，在脫硫旁路取消的背景下，整套脫硫裝置的運(yùn)行可靠性相應(yīng)提高至與發(fā)電主機(jī)相同的程度，因此脫硫裝置現(xiàn)狀成為整個(gè)電廠的安全生產(chǎn)的“短板”。

2.2 測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確性

脫硫DCS顯示儀表參數(shù)與實(shí)際測(cè)量值存在較大偏差。比較重要的如吸收塔漿液密度較實(shí)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(zhǔn)確；GGH壓差不準(zhǔn)確等。給操作人員增加了工作難度，也使經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、事故預(yù)防難度加大。

2.3 操作參數(shù)控制

兩套脫硫系統(tǒng)的基本控制策略還是設(shè)計(jì)合理，在幾乎完全是操作員盤面手動(dòng)的情況下，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)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(shù)的設(shè)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(jī)運(yùn)行參數(shù)等。

2.4 石膏品質(zhì)

根據(jù)優(yōu)化試驗(yàn)前三個(gè)月石膏化驗(yàn)數(shù)據(jù)，水分13.2%，純度88%，品質(zhì)較低。而原設(shè)計(jì)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(tǒng)絕大部分設(shè)備均為油改煤之前的舊有設(shè)備，由于燃煤平均含硫最高僅1.98%，較之原設(shè)計(jì)下降50%，使得轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備普遍容量均過(guò)大，能耗偏高，脫硫廠電率達(dá)到1.65%。

3 優(yōu)化試驗(yàn)措施

3.1 煙氣系統(tǒng)

GGH的運(yùn)行安全直接關(guān)系到脫硫裝置乃至電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，GGH運(yùn)行中容易堵塞，高壓沖洗水泵原運(yùn)行方式是GGH壓降明顯增加后投用，但此時(shí)往往已經(jīng)無(wú)法阻止堵塞的進(jìn)一步加劇。由于GGH在歷史運(yùn)行過(guò)程中，高壓水泵啟動(dòng)條件設(shè)置過(guò)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(nèi)壓差又迅速上升。加強(qiáng)GGH的吹掃：蒸汽吹掃順控程序改為，間隔時(shí)間定為16小時(shí)一次。高壓沖洗水泵沖洗原規(guī)程為根據(jù)GGH壓差進(jìn)行，現(xiàn)改為15天沖洗一次，沖洗時(shí)間12min，按照GGH沖洗轉(zhuǎn)速，保證至少6圈沖洗，此吹掃選擇負(fù)荷較高時(shí)進(jìn)行，至少大于450MW。經(jīng)過(guò)此優(yōu)化，GGH壓差能夠控制在設(shè)計(jì)范圍，2012年#2機(jī)組最長(zhǎng)運(yùn)行周期已達(dá)6個(gè)月。

3.2 吸收系統(tǒng)

3.2.1 參數(shù)控制。吸收系統(tǒng)的參數(shù)控制，對(duì)于石膏品質(zhì)的控制以及漿液的穩(wěn)定極為重要。根據(jù)2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，確定如下參數(shù)：

（1）pH值控制在5.0～5.6之間，減少吸收塔結(jié)垢，穩(wěn)定石膏結(jié)晶。原來(lái)經(jīng)常pH值高達(dá)6.2，對(duì)石膏生長(zhǎng)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(guò)窄，燃煤含硫高時(shí)，造成皮帶脫水系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)，影響設(shè)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(bǔ)充量，原為手動(dòng)控制，而優(yōu)化試驗(yàn)使用添加劑后，pH值響應(yīng)緩慢，再根據(jù)pH值調(diào)節(jié)石灰石漿液流量發(fā)生較為嚴(yán)重的滯后。控制方式改造成自動(dòng)調(diào)節(jié)，并安裝參考值模塊，該參考值（m3/h）定義為：

[實(shí)測(cè)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(bǔ)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(shè)定公式

3.2.2 除霧器沖洗程序優(yōu)化。原除霧器沖洗程序沖洗方式為每個(gè)閥門開(kāi)啟1.5min，間隔3min開(kāi)啟下一個(gè)閥門，一個(gè)循環(huán)為約100min，平均每小時(shí)流量42m3。此種沖洗方式不僅沖洗效果差，水耗也較高，低負(fù)荷時(shí)對(duì)水平衡壓力較大，使得不僅廢水排量較設(shè)計(jì)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(xù)依次各沖洗1.5min，之后間隔85min后開(kāi)始下一循環(huán)，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(guò)大對(duì)脫硫水平衡造成干擾。

3.3 石膏脫水系統(tǒng)

3.3.1 石膏旋流站。由于石膏脫水系統(tǒng)沿用舊有設(shè)備，裕量達(dá)到了100%，為降低能耗，盡可能采用兩爐同時(shí)脫水，使用一套皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)。每臺(tái)爐對(duì)應(yīng)了一臺(tái)石膏旋流器，該石膏旋流器有12個(gè)旋流子，對(duì)于設(shè)計(jì)燃煤情況，旋流器同樣有100%的裕量，如每次脫水時(shí)啟用全部旋流子，固然可以很快降低漿液密度，但如此短時(shí)間的密度降低，將對(duì)石膏晶粒的生長(zhǎng)產(chǎn)生很大沖擊，造成石膏品質(zhì)下降。因此，每次兩爐共同脫水時(shí)，石膏旋流器應(yīng)啟用6～8個(gè)旋流子，即使偶爾出現(xiàn)單臺(tái)爐脫水，旋流子數(shù)量也不要超過(guò)10個(gè)，控制旋流子底流濃度在45%～55%之間。磨機(jī)制漿時(shí)也同樣不得同時(shí)使用兩臺(tái)磨機(jī)，單臺(tái)磨機(jī)出力即可滿足需要。

3.3.2 真空皮帶脫水機(jī)參數(shù)控制。石膏脫水時(shí)皮帶機(jī)運(yùn)行情況，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，真空度達(dá)到-70～-60kPa，濾餅厚度15～17mm，石膏含水率達(dá)到12%以上，原因可能為：（1）石膏結(jié)晶較差；（2）石膏表面覆蓋一層顆粒度極小的粉塵等物質(zhì)。

采取的優(yōu)化措施為：（1）加強(qiáng)廢水排放。（2）加強(qiáng)對(duì)真空度的監(jiān)視，調(diào)整脫水皮帶機(jī)頻率使其真空度盡量控制在-50kPa左右。（3）石膏脫水時(shí)控制濾餅厚度在22～27mm。（4）添加脫硫添加劑促進(jìn)結(jié)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(wěn)定在10.2%以下，最低達(dá)到9.6%，保證了石膏品質(zhì)。

3.3.3 石灰石漿液制備系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)對(duì)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(shè)計(jì)，石灰石磨制系統(tǒng)工作正常。但進(jìn)塔石灰石漿液密度經(jīng)測(cè)量為1230kg/m3，但儀表顯示為

1020kg/m3，與設(shè)計(jì)值30%的濃度有一定差距。經(jīng)過(guò)排查分析，密度計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)的原因是密度計(jì)旁路的限流孔板由于沖刷，孔徑增大，已經(jīng)無(wú)法起到限流作用，使得流過(guò)密度計(jì)的流量過(guò)小?，F(xiàn)已將石灰石密度測(cè)量旁路的限流孔板改為截止閥，使用閥門調(diào)節(jié)確保了流過(guò)密度計(jì)的漿液流速在表計(jì)的規(guī)定范圍內(nèi)。

3.3.4 脫硫系統(tǒng)保護(hù)邏輯。湛江調(diào)順電廠保護(hù)邏輯是由北京博奇重新編制，已經(jīng)考慮到取消旁路的情況。但是由于當(dāng)前部分儀表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，存在較大的誤動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)對(duì)儀表系統(tǒng)進(jìn)行校正，對(duì)保護(hù)邏輯進(jìn)行了梳理，確保了機(jī)組整體的安全運(yùn)行，提高了運(yùn)行可靠性。

3.4 脫硫添加劑節(jié)能試驗(yàn)

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

湛江調(diào)順電廠脫硫裝置設(shè)計(jì)起點(diǎn)較高，脫硫效率必須維持在95%以上，在添加劑試驗(yàn)之前，1#（2#）塔一共四臺(tái)循環(huán)泵，從未投用少于三臺(tái)，入口煙氣含硫量在1500～2000mg/Nm3時(shí)，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(shí)，pH值需提高至6.0左右，長(zhǎng)此以往，造成石膏純度過(guò)低，含水較高，且石灰石消耗較高。在煙氣含硫3500mg/Nm3以上時(shí)，必須投用全部四臺(tái)循環(huán)泵。使用添加劑后，大部分時(shí)間僅投用兩臺(tái)循環(huán)泵，在高達(dá)3500～4000mg/Nm3含硫時(shí)，也只需開(kāi)啟三臺(tái)循環(huán)泵，且無(wú)須提高pH值。一年的運(yùn)行中，pH值始終控制在5.2～5.6的范圍內(nèi)。

煙氣含硫在2500mg/Nm3以下時(shí)投運(yùn)兩臺(tái)漿液循環(huán)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(shí)投運(yùn)三臺(tái)漿液循環(huán)泵脫硫效率可保證95%以上，如圖3所示。

據(jù)統(tǒng)計(jì)一臺(tái)漿液循環(huán)泵電流在90A左右。300MW時(shí)，雙泵和三泵運(yùn)行時(shí)增壓風(fēng)機(jī)電流平均相差8A，450MW時(shí)，雙泵和三泵運(yùn)行時(shí)增壓風(fēng)機(jī)電流平均相差12A。全年大約可以節(jié)電475萬(wàn)度至750萬(wàn)度，對(duì)于一臺(tái)爐平均日發(fā)電量31億度，相比之前脫硫廠用電率1.65%計(jì)，實(shí)現(xiàn)了脫硫廠用

電節(jié)能約8%～12%以上。

4 結(jié)語(yǔ)

在達(dá)到環(huán)保要求前提下，這一年來(lái)脫硫系統(tǒng)優(yōu)化取得了初步成果，規(guī)范了運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化了運(yùn)行規(guī)程，提升了脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高了自動(dòng)化程度，使得脫硫裝置的能耗有明顯降低，穩(wěn)定了石膏質(zhì)量。

作者簡(jiǎn)介：謝佳（1981—），女，湖南長(zhǎng)沙人，湛江中粵能源有限公司環(huán)境工程專業(yè)助理工程師，研究方向：電廠相關(guān)的環(huán)保措施。