脫硫系統(tǒng)單臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式淺析

殷風(fēng)光 李 鑫 李 征

上海電力能源科技有限公司

0 引言

根據(jù)2014年9月國(guó)家發(fā)布的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》要求，控制煙氣SO2排放對(duì)燃煤電廠有著舉足輕重的意義，而石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)由于其適用范圍廣、脫硫效率高、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但隨著裝機(jī)容量的不斷增大，脫硫整體配套的單體設(shè)備也在不斷增大，在控制煙氣SO2排放達(dá)標(biāo)的同時(shí)，耗電量也在增加，達(dá)整個(gè)廠用電的1%甚至更高［1］，因此，脫硫設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化尤為重要。

1 系統(tǒng)概況

某廠2×700 MW超超臨界機(jī)組，脫硫采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，按燃煤硫分0.80%設(shè)計(jì)，高負(fù)荷時(shí)由四臺(tái)漿液循環(huán)泵控制出口SO2濃度，低負(fù)荷時(shí)兩臺(tái)控制。脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

2 低負(fù)荷、低硫分工況下兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行問(wèn)題

實(shí)際投產(chǎn)運(yùn)行后，所燃燃煤的硫分遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，2020年燃煤硫分平均值為0.32%，2021年1至6月份最低達(dá)0.30%。由于脫硫是按燃煤硫分0.80%設(shè)計(jì)的，在機(jī)組負(fù)荷低于360 MW、脫硫吸收塔進(jìn)口SO2濃度＜700 mg/Nm3時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)，此時(shí)仍保留兩臺(tái)小功率漿液循環(huán)泵運(yùn)行，但兩臺(tái)泵的運(yùn)行導(dǎo)致了出口SO2濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的35 mg/Nm3設(shè)定值，低達(dá)3 mg/Nm3甚至到零值現(xiàn)象，是非常不經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，且零值也是不被認(rèn)可的，故實(shí)際運(yùn)行中運(yùn)行人員只好采取降低吸收塔漿液pH值進(jìn)而提高出口SO2濃度的辦法。降低漿液pH值雖會(huì)提高石灰石的溶解，但過(guò)低又會(huì)降低SO2的實(shí)際吸收效果，使?jié){液中有害離子濃度增加，造成石灰石活性“封閉”。通過(guò)對(duì)進(jìn)入吸收塔石灰石漿液量和吸收塔排出漿液濃度的計(jì)算，如要同時(shí)滿足石灰石溶解和SO2的吸收，pH值應(yīng)在4.8～5.8之間［2］為佳。從實(shí)際運(yùn)行過(guò)程來(lái)看，當(dāng)吸收塔漿液pH值降至4.0時(shí)，對(duì)SO2的吸收能力幾乎喪失，會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕和石灰石粒子表面鈍化問(wèn)題。而在低負(fù)荷、低硫分、兩臺(tái)漿液循環(huán)泵的運(yùn)行工況下，為使出口SO2濃度不至過(guò)低甚至漂移至零，需將吸收塔漿液pH值調(diào)低至4.8以下，如此造成吸收塔漿液pH值及出口SO2濃度調(diào)整的冗余空間很小，如圖1、圖2所示。為此，探索低負(fù)荷、低硫分工況下單臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行的可行性成為研究課題。

圖1 脫硫出口SO2濃度控制參數(shù)

圖2 吸收塔漿液pH值控制參數(shù)

漿液循環(huán)泵設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 漿液循環(huán)泵設(shè)計(jì)參數(shù)

3 單臺(tái)漿液循環(huán)泵試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)摸索和實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)通過(guò)減少漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)保證低負(fù)荷、低硫分工況下脫硫出口SO2濃度是可行的。為此，制定了單臺(tái)漿液循環(huán)泵試驗(yàn)措施，試驗(yàn)在機(jī)組負(fù)荷及燃煤無(wú)大幅波動(dòng)、鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)穩(wěn)定、無(wú)重要操作的情況下進(jìn)行。試驗(yàn)期間，全程保持一臺(tái)漿液循環(huán)泵處于備啟動(dòng)狀態(tài)，即進(jìn)口門(mén)打開(kāi)。為避免備用泵進(jìn)口門(mén)長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟造成管道或泵體內(nèi)漿液淤積，需間隔2 h將運(yùn)、備用泵輪換一次，對(duì)退出備啟狀態(tài)的泵進(jìn)入備用狀態(tài)前要進(jìn)行排污、沖洗和注水。當(dāng)切至一臺(tái)泵運(yùn)行前，先將吸收塔漿液pH值提高至5.5～5.8左右，避免一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)短時(shí)間內(nèi)無(wú)法提高pH值而造成出口SO2濃度的超標(biāo)。單泵運(yùn)行期間，除吸收塔漿液pH值不超過(guò)5.8外還要考慮系統(tǒng)的安全性，如在脫硫漿液運(yùn)行循環(huán)泵停運(yùn)時(shí)，事故噴淋裝置能否滿足吸收塔內(nèi)防腐材料的安全，并為備用漿液循環(huán)泵的投運(yùn)爭(zhēng)取時(shí)間等。單泵運(yùn)行期間吸收塔漿液pH值較高，不適合石膏脫水及廢水排放，暫定在兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行2～3 h后再投用石膏脫水系統(tǒng)，并根據(jù)廢水排放量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

在確認(rèn)吸收塔事故噴淋裝置可靠、機(jī)組負(fù)荷低于360 MW、吸收塔進(jìn)口SO2濃度＜700mg/Nm3、脫硫出口SO2濃度＜35 mg/Nm3的最佳工況下，對(duì)脫硫裝置進(jìn)行了單臺(tái)漿液循環(huán)泵的運(yùn)行試驗(yàn)：在兩臺(tái)石灰石漿液泵運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)吸收塔漿液pH值到5.5左右，然后停運(yùn)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，并將其進(jìn)口門(mén)保持開(kāi)啟，控制脫硫出口SO2在30 mg/Nm3。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3、圖4所示。

圖3 脫硫出口SO2濃度控制參數(shù)

圖4 吸收塔漿液pH值控制參數(shù)

從圖中可看出，脫硫出口SO2濃度滿足超低排放限值要求。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果和表3數(shù)據(jù)，在低負(fù)荷、低硫分工況下采用單臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，時(shí)間平均按10.5 h計(jì)算，每天每套脫硫系統(tǒng)節(jié)電6 200 kWh，按當(dāng)前每天全廠發(fā)電3 000萬(wàn)kWh計(jì)算，約合廠用電率0.065%。

表3 漿液循環(huán)泵參數(shù)

4 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決辦法

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及進(jìn)口硫分，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，單臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)吸收塔漿液pH值在5.8以上，如果兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)機(jī)組負(fù)荷及硫分沒(méi)有大幅上升，吸收塔漿液pH值可維持在5.0～5.4左右。

切至兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行后，漿液pH值從5.9降至5.0用時(shí)超過(guò)1 h，此階段脫硫出口SO2濃度極易出現(xiàn)低值，稍有不慎就可能為0，故在一臺(tái)漿液循環(huán)泵切至兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行前，需將吸收塔漿液pH值降至5.5～5.8以下，同時(shí)還要避免出口SO2濃度超標(biāo)。

切至兩臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行后，如果出現(xiàn)出口SO2濃度較低，且可能出現(xiàn)零值情況時(shí)，值班員可采取在40～50 min之間緊急停運(yùn)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，借此拉高該時(shí)段小時(shí)均值，避免零值情況。

5 邏輯優(yōu)化

1)原脫硫系統(tǒng)保護(hù)邏輯

（1）吸收塔入口煙溫（三取中）高于180℃延時(shí)600 s發(fā)出MFT；

（2）吸收塔出口煙溫高于75℃、漿液循環(huán)泵全停、任一引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，延時(shí)600 s發(fā)出3個(gè)“FGD請(qǐng)求MFT”。

2)邏輯優(yōu)化方案

刪除原漿液循環(huán)泵保護(hù)跳閘條件，以便在機(jī)組低負(fù)荷、低硫分工況下，單臺(tái)漿液循環(huán)泵跳閘時(shí)備用漿液循環(huán)泵能快速啟動(dòng)，避免機(jī)組MFT及脫硫出口數(shù)據(jù)超標(biāo)。優(yōu)化邏輯為：當(dāng)一臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行、脫硫吸收塔進(jìn)口煙溫高于70℃、吸收塔液位高于7.0 m時(shí)，如漿液循環(huán)泵A單臺(tái)運(yùn)行跳閘時(shí)，聯(lián)鎖開(kāi)備用漿液循環(huán)泵B、C、D進(jìn)口電動(dòng)門(mén)，自動(dòng)啟漿液循環(huán)泵B，聯(lián)啟成功后漿液循環(huán)泵C中止自動(dòng)啟，進(jìn)口門(mén)保持開(kāi)狀態(tài)，若漿液循環(huán)泵B聯(lián)啟失敗，180 s后啟漿液循環(huán)泵C。

6 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)行實(shí)踐證明，在低負(fù)荷、低硫分工況下，如果脫硫出口SO2濃度滿足環(huán)保排放要求，實(shí)施單臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式在一定程度上降低了脫硫能耗，實(shí)現(xiàn)了安全、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的共贏。