600MW機(jī)組煙氣脫硫裝置運(yùn)行優(yōu)化與技術(shù)改造

龍劍輝

（永清環(huán)保股份有限公司 湖南長沙 410330）

1 工程概況

某電廠裝機(jī)容量按2×600MW機(jī)組設(shè)計(jì)，于2007年7月開工建設(shè)，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置。鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1900/25.4-Ⅱ1型超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，單爐膛，Π型鍋爐，前后墻對(duì)沖燃燒方式，一次再熱，每臺(tái)爐共配有24個(gè)BHDB公司生產(chǎn)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(fēng)機(jī)引出進(jìn)入FGD，煙氣在吸收塔內(nèi)逆流向上與噴淋下來磨細(xì)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后生成二水石膏，脫硫后的凈煙氣經(jīng)除霧器，再經(jīng)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(yùn)行，由于燃燒煤質(zhì)發(fā)生變化以及原脫硫系統(tǒng)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(dǎo)致脫硫效率不能滿足環(huán)保要求，脫硫后凈煙氣不能達(dá)標(biāo)排放，在對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)脫硫裝置進(jìn)行技術(shù)改造，以保證煙氣排放符合環(huán)保要求。

2 脫硫裝置存在的問題

通過對(duì)機(jī)組脫硫運(yùn)行情況的考察及對(duì)歷史數(shù)據(jù)、近期煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)、吸收塔循環(huán)漿液分析數(shù)據(jù)及石膏品質(zhì)分析數(shù)據(jù)的分析，脫硫系統(tǒng)存在以下問題。

2.1 吸收塔系統(tǒng)

2.1.1 吸收塔實(shí)際液位比顯示液位偏低，直接導(dǎo)致循環(huán)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(shí)引起脫水困難和脫水系統(tǒng)故障；另外當(dāng)液位低于吸收塔變徑段時(shí)，會(huì)產(chǎn)生煙氣紊流，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)煙氣分布不均勻，脫硫效率下降；降低了漿液在吸收塔內(nèi)的停留時(shí)間，影響結(jié)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(cè)量均達(dá)到1350～1450kg/m3，密度過高影響氧化硫的吸收，降低脫硫效率，同時(shí)導(dǎo)致對(duì)設(shè)備及管道的磨損加劇，系統(tǒng)能耗增加。

2.1.3 吸收塔pH控制不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，pH值過高或過低都會(huì)不利于系統(tǒng)正常運(yùn)行。pH值過低時(shí)影響SO2的吸收，導(dǎo)致脫硫效率下降；pH值過高會(huì)影響氧化效率，導(dǎo)致石膏漿液亞硫酸鈣與碳酸鈣含量偏高[2]。

2.2 煙氣系統(tǒng)

2.2.1 通過分析入爐煤硫分分析數(shù)據(jù)，Sar=1.12～1.39，計(jì)算煙氣中SO2濃度應(yīng)在3500mg/Nm3以下，而煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置顯示數(shù)據(jù)在5500～6100 mg/Nm3之間，測(cè)量不準(zhǔn)確。

2.2.2 GGH原煙氣與凈煙氣單側(cè)壓差均達(dá)到1000Pa以上，超過設(shè)計(jì)值，GGH存在堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加。

唐傳奇是中國相對(duì)早期的小說文學(xué)形式，字里行間展開了一幅唐朝的市井生活畫卷，其敘事情節(jié)自然也受到當(dāng)時(shí)社會(huì)制度的影響，其中宵禁便是一個(gè)重要且有趣的因素。

2.3 脫水和廢水系統(tǒng)

脫水系統(tǒng)運(yùn)行不正常，僅有一臺(tái)脫水皮帶能運(yùn)行且還不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，脫水效率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的石膏不能及時(shí)排出，吸收塔密度無法控制在合理范圍。

廢水處理系統(tǒng)沒有運(yùn)行，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)重金屬離子和氯離子產(chǎn)生富集現(xiàn)象，導(dǎo)致石灰石漿液活性降低，降低了吸收效率，同時(shí)氯離子濃度偏高會(huì)加劇對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕[3]。

3 異常工況調(diào)整

由于煤質(zhì)原因，原煙氣SO2入口濃度嚴(yán)重超標(biāo)，電廠采取了多種應(yīng)對(duì)措施，但由于裝置長期超處理能力運(yùn)行，系統(tǒng)幾近癱瘓。我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，摸索實(shí)際運(yùn)行工況，在當(dāng)前工況下保證系統(tǒng)安全正常運(yùn)行。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘查和數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，電廠為了保證出口的達(dá)標(biāo)排放，通過提高吸收塔石灰石漿液補(bǔ)給量，保證pH值在一個(gè)較高的水平維持系統(tǒng)運(yùn)行，但由于系統(tǒng)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(biāo)，漿液品質(zhì)惡化。由于石膏漿液品質(zhì)惡化，造成脫水系統(tǒng)運(yùn)行不正常，石膏含水量過高，影響脫水系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行。脫水系統(tǒng)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(huán)，導(dǎo)致裝置癱瘓。

3.1 第一天運(yùn)行調(diào)整

原因分析：由于現(xiàn)階段用的煤含硫量比較高，導(dǎo)致原煙氣SO2嚴(yán)重超過吸收塔SO2設(shè)計(jì)的處理能力，其中氧化風(fēng)機(jī)的處理能力和脫水系統(tǒng)的處理能力成為最大的瓶頸。氧化風(fēng)機(jī)不能提供足夠的氧從而導(dǎo)致漿液品質(zhì)變壞。低品質(zhì)的漿液非常不利于漿液的脫硫效果。而脫水系統(tǒng)的問題則導(dǎo)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(duì)SO2的吸收，整個(gè)系統(tǒng)處于一個(gè)惡性循環(huán)中，為此需要解決三個(gè)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(diào)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(shí)也能適度降低亞硫酸鈣的含量，有利于改善漿液的品質(zhì)。(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(yīng)時(shí)間，提高氧化效果。(3)增開一臺(tái)脫水皮帶機(jī)(4)增加鍋爐側(cè)的氧含量。

運(yùn)行結(jié)果：通過采取上述措施，漿液品質(zhì)得到有效扭轉(zhuǎn)。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(shì)。

運(yùn)行操作基本上延續(xù)上一個(gè)班的方式，稍微提高了石灰石漿液的補(bǔ)給，運(yùn)行結(jié)果：(1)漿液的品質(zhì)進(jìn)一步改善。(2)漿液密度2臺(tái)塔均有下降。(3)pH值一直處于偏低狀態(tài)運(yùn)行。

調(diào)整效果：現(xiàn)階段漿液品質(zhì)得到有效的改善和提高，密度得到控制，系統(tǒng)已經(jīng)處于良性的運(yùn)行狀態(tài)，可以逐漸加大石灰石漿液的入塔流量，同時(shí)控制pH值不高于5。

3.3 第三天運(yùn)行調(diào)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(rèn)為：漿液品質(zhì)基本達(dá)到正常水平，在保證漿液品質(zhì)的前提下，可以適當(dāng)在增加石灰石漿液的補(bǔ)給。

經(jīng)過三天的調(diào)整，漿液品質(zhì)得到改善，亞硫酸鈣含量已經(jīng)低于1.66%，漿液品質(zhì)已經(jīng)正常。漿液密度明顯下降，能夠控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

4 運(yùn)行優(yōu)化措施

吸收塔脫硫效率的主要擾動(dòng)因素：原煙氣量、進(jìn)口二氧化硫濃度、吸收塔內(nèi)的pH值、石灰石漿液與煙氣比值等[4]，在對(duì)各擾動(dòng)因素進(jìn)行充分深入研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)脫硫系統(tǒng)存在的問題，在運(yùn)行中采取下述運(yùn)行優(yōu)化措施。

4.1 適當(dāng)提高吸收塔液位，控制吸收塔實(shí)際液位至少在吸收塔變徑段上方，適當(dāng)維持吸收塔高液位的運(yùn)行狀態(tài)，高液位有利于提高漿液的氧化效果。但同時(shí)需嚴(yán)密監(jiān)視防止吸收塔漿液倒灌入原煙氣煙道。4.2校驗(yàn)吸收塔漿液密度計(jì)，控制吸收塔漿液密度在1080～1150 kg/m3，最高不應(yīng)超過1300 kg/m3，保證測(cè)量裝置準(zhǔn)確可靠。

4.3 PH值控制在5.3～5.9范圍內(nèi)，通過試驗(yàn)找出一個(gè)pH值最佳控制點(diǎn)，按此最佳控制點(diǎn)對(duì)石灰石漿液加入系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定的供液流量和pH值、脫硫效率等參數(shù)控制。

4.4 維持漿液循環(huán)泵在正常工況運(yùn)行，保證液氣比；根據(jù)GGH總壓降調(diào)整GGH吹掃頻率，降低GGH運(yùn)行阻力。

4.5 解決脫水系統(tǒng)存在的問題，保證脫水系統(tǒng)正常運(yùn)行，使吸收塔密度能維持在正常狀態(tài)。正常運(yùn)行廢水處理系統(tǒng)，穩(wěn)定吸收塔漿液中重金屬離子和氯離子含量。

4.6 在現(xiàn)有的運(yùn)行模式下，逐漸提高吸收塔供漿流量，提高FGD系統(tǒng)的脫硫能力，并密切監(jiān)視脫水系統(tǒng)運(yùn)行情況，加強(qiáng)吸收塔漿液的分析頻率，保證吸收塔漿液品質(zhì)在正常范圍內(nèi)。

4.7 適當(dāng)保持吸收塔漿液的一個(gè)低密度運(yùn)行狀態(tài)。在非正常時(shí)期應(yīng)當(dāng)保持低的漿液密度，為提高脫硫效率和應(yīng)付設(shè)備問題留有更多的操作余地和回旋空間。

5 技術(shù)改造措施

上述的運(yùn)行調(diào)整優(yōu)化措施只能在煤質(zhì)變化不大，含硫量超標(biāo)20%范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，但隨著煤質(zhì)的變化，原煙氣二氧化硫含量經(jīng)常達(dá)到設(shè)計(jì)值保證值的80%以上，特別是隨著國家新排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造已是迫在眉捷。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析和充分論證的基礎(chǔ)上，采取以下改造措施。

5.1 煙氣系統(tǒng)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(shè)導(dǎo)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(duì)原吸收塔地基基礎(chǔ)、樁基荷載、吸收塔塔壁強(qiáng)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(guān)管道，改造石灰石漿液至吸收塔管道及相應(yīng)管件。

5.3 吸收塔內(nèi)件改造。每座吸收塔增加2層噴淋層。更換原有噴淋系統(tǒng)，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(zhuǎn)環(huán)。

5.4 加設(shè)吸收塔附漿池,每塔加設(shè)一座附漿池。

5.5 吸收塔循環(huán)系統(tǒng)，單塔加設(shè)2套吸收塔循環(huán)系統(tǒng)，包括2臺(tái)吸收塔循環(huán)泵及相應(yīng)的管道、管件和閥門等。對(duì)現(xiàn)有漿液循環(huán)泵房進(jìn)行擴(kuò)建改造，利舊改造A/B/C/D漿液循環(huán)泵，改造后4臺(tái)漿液循環(huán)泵總流量不小于88000 m3/h。利舊漿液循環(huán)泵按照原漿液循環(huán)泵葉輪規(guī)格型號(hào)更換葉輪。

5.6 氧化空氣系統(tǒng)，采用離心式氧化風(fēng)機(jī)，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(wǎng)式。

6 改造效果

脫硫系統(tǒng)改造措施于2013年5月8日實(shí)施完成，經(jīng)調(diào)整試運(yùn)系統(tǒng)于6月28日正式完成168h試運(yùn)行，改造后各主要技術(shù)指標(biāo)優(yōu)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(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了脫硫裝置改造要求，滿足了機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行需要，取得了較好的社會(huì)效益，為同類型機(jī)組煙氣脫硫裝置改造積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]閻維平.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)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(shù)手冊(cè)[M].中國電力出版社,2006.

[3]徐寶東,程冶方.煙氣脫硫工藝手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2012.