燃煤發電廠機組海水脫硫SO2合格排放的保障舉措

詹天芳

燃煤發電廠機組海水脫硫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。無論是管理經驗還是運行人員的操作經驗均存在不足，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。經過幾年的不斷總結和探索，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節加強信息溝通，通力合作，在做好節能減排方面，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，二期兩臺機組于2005年底、2006年初竣工投產。由于我國工業的快速發展，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，煤炭的燃燒是產生SO2的重要來源，SO2排放造成了嚴重的酸雨污染和生態危害。廈門市的空氣質量在逐年下降，酸雨污染日益嚴重。作為燃煤機組的嵩嶼電廠，在未實現脫硫前，煙囪的SO2濃度排放值平均在2000mg/Nm3左右，與廈門區域的空氣質量變差存在必然聯系。因此，廈門市政府要求華夏電力公司二期兩臺機組投產的前提是必須全廠實現脫硫運行。按照規定，要求脫硫效率達95%，可將SO2基本脫除，對環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區九龍江出海口，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，大量海水噴淋洗滌進入吸收塔內的燃煤煙氣。煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去，凈化后的煙氣經除霧器除霧、經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，經曝氣池曝氣處理，并使海水的pH值與COD調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%以上且經常出現SO2排放超標（國家規定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。廈門市對環保極為重視，公司也為了兌現對社會的承諾，經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濟的問題，經過幾年調查研究和不斷探索，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、環保、節能，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、輔機出力等環節的影響，也受到輸煤側如煤場自燃、輸煤皮帶等上煤設備健康狀況的制約。如一旦監測到某儲存區域的煤溫度升高，有自燃趨勢，應優先配燒，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）煤質指標較穩定，來船時可直接根據配煤計劃將船煤上到煤倉；而市場煤煤質波動較大，提供報告數據與實際偏差較大，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

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，不出現連續來幾船高硫煤，也不要出現連續來幾船低硫煤。因為連續船次高硫煤，將出現無低硫煤可配，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。因此應根據庫存煤的指標、發電量預測以及設備健康狀況等綜合因素統籌采購燃料，確保SO2排放不超標。

4.3 優化海水泵運行方式

本著環保兼顧節能的前提，運行人員根據負荷預測、脫硫塔進出口SO2參數（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。如滿負荷時兩臺大海水泵運行，負荷降低時，可調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：一小（1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的變化量，避免停運一臺的過程中出現排放超標。

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濃度排放出現增大趨勢接近超標時，若運行給煤機出力有調整余地，可采用調整各給煤機出力，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整余地時，可切換含硫量低的制粉系統運行，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，給運行人員調整、避免排放超標增加了靈活性。

4.5 加強參數的監控和預測

機組監盤人員應加強環保參數的監控，根據煤量、負荷的變化、FGD入口參數的變化提前做出判斷，發現異常及時處理。在機組投AGC（注：自動發電控制，即機組負荷受省調度根據電網負荷需求自動控制）期間更應該加強參數的跟蹤，如AGC期間負荷升高，煤量已自動增加，雖然FGD入口SO2參數（單位含硫量）顯示變化不大，但煙氣總量增加，FGD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。認真做好維護點檢、設備巡視工作，及時發現設備缺陷和隱患。當發現一臺海水泵異常需要停運檢修時，應根據當前燃燒煤種情況及時調整上煤品種，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，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水泵的濾網清洗工作，同時根據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，利用機組檢修或調停機會，清洗維護噴淋頭；加強監測數據、數據傳輸的準確性。檢修人員應加強測量數據儀器的維護，傳送到DCS畫面的參數顯示不準，將影響運行人員的判斷和處理。送省調和環保局數據的準確性也至關重要，一旦發現在線監控實時數據異常，應立即匯報、處理并做好記錄工作，確保不出現人為因素導致的超標。

5 結束語

通過幾年不斷總結，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節加強信息溝通，通力合作，形成了良好的互動協調。在節能減排方面，特別是SO2排放取得了良好成績。目前在做好節能工作的基礎上，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，杜絕了突發超標問題，得到了當地政府的肯定，多年獲得環保先進單位和省級文明單位。

[1] 東方鍋爐廠.廈門華夏電力發展有限公司海水脫硫系統說明書.

[2] 廈門嵩嶼電廠.廈門華夏電力發展有限公司脫硫運行規程.

[3] 廈門嵩嶼電廠.廈門華夏電力發展有限公司燃料運行規程.

[4] 廈門嵩嶼電廠.廈門華夏電力發展有限公司鍋爐運行規程.