脫硫系統水平衡分析與調整措施

李福臻

摘 要：隨著我國電力消費市場放緩及清潔能源的發展，我國火力發電行業機組負荷率快速下降，部分石灰石-石膏濕法煙氣脫硫設施在機組長期低負荷運行期間因系統蒸發量低、運行調整不當等因素，造成脫硫系統水平衡被破壞，可用于除霧器沖洗的水量受限，嚴重的會造成除霧器堵塞、坍塌等事故，給機組安全、環保、經濟運行帶來隱患。

關鍵詞：火力發電；脫硫；水平衡

0 引言

某2×660MW空冷機組采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，無煙氣換熱器（GGH），按原煙氣二氧化硫濃度為1200mg/Nm3、脫硫效率不低于95%設計。兩臺機組于2010年投入運行，受當時煤炭市場影響入爐煤硫份遠高于設計值，脫硫設施超標排放現象時有發生。為達到《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）規定的排放標準和提高低價高硫煤的摻燒量，該公司對脫硫系統進行改造，改造按原煙氣二氧化硫濃度6600 mg/Nm3、脫硫效率不低于97.80%設計，方案為每臺機組新建一臺吸收塔（三層噴淋層、一層除霧器）與原有吸收塔串聯運行，同時對制漿系統、石膏脫水系統增容改造，改造工程于2014年7月結束并投入運行后，逐步出現系統水平衡被破壞、可用于除霧器沖洗的水量受限等問題。本文從該脫硫裝置改造前后各系統水量變化為依據，繪制改造前后機組滿負荷及50%負荷下脫硫系統水平衡圖，對脫硫裝置在機組長期低負荷運行工況下的水平衡調整進行分析，并提出切實有效的調整措施。

1 脫硫系統水平衡概述

脫硫系統水平衡是指進入脫硫系統的所有水量（包括原煙氣帶水、設備沖洗水、氧化風增濕水、皮帶濾布沖洗水、真空皮帶密封水、除霧器沖洗水、供漿漿液所含水等）等于脫硫系統水損失量（包括石膏內外在水、脫硫外排廢水、凈煙氣蒸發攜帶水）。由于脫硫系統水損失量中煙氣蒸發損失約占總損失的90%以上，而決定該損失水量的因素為原煙氣成分、溫度、濕度和煙氣量，脫硫運行專業除多排脫硫廢水外無其他調整手段來控制脫硫系統水損失量，故脫硫運行中只能從控制進入系統的水量入手來維持系統水量處于動態平衡。

在實際運行中控制脫硫系統水平衡主要根據系統水損失量來控制進入系統的水量使兩者保持動態平衡。即在總進水量等于總損失量的前提下通過控制進入系統的其他水量，如減少或杜絕直接排入系統的工藝水和工業水、降低設備啟停頻次以降低設備管道沖洗水量、合理控制皮帶濾布沖洗水量、杜絕沖洗水閥門內漏等，盡可能提高通過除霧器沖洗方式進入系統的水量。

2 脫硫設施水系統構成

該公司2×660MW空冷機組脫硫設施水系統包括工業水系統和工藝水系統，其中工業水由廠工業水補水，主要用于脫硫系統轉機機械密封、減速器冷卻、油站冷卻等，其回水匯流至工藝水箱；工藝水系統補水包括高含鹽廢水（包括精處理排水、水處理排水、輔機冷卻塔排水等）和工業水回水，主要用于系統中除霧器沖洗、石灰石制漿用水、真空皮帶脫水機濾布沖洗、漿液管道沖洗、氧化風增濕冷卻、事故噴淋等。

3 脫硫設施改造前系統水平衡狀況

該公司脫硫改造前機組滿負荷、50%負荷情況下根據設計和各系統實際用水量和水損耗量繪制的水平衡圖。通過對比，在機組50%負荷運行時由于煙氣溫度、煙氣量的降低，導致脫硫系統水損耗量和進入系統的總水量較滿負荷運行時降低約40%，。其中脫硫系統進水項目中可用于除霧器沖洗的水量分別為75.33t/h、40.19 t/h，按照吸收塔除霧器完整沖洗一次約60 t/h的水量計算，在滿負荷和50%負荷下除霧器分別約48分鐘、90分鐘就可沖洗一次，完全滿足吸收塔除霧器沖洗頻次和水量要求。在實際運行中除霧器也未出現堵塞等現象。

4 脫硫設施改造后系統水平衡狀況

在脫硫系統進行改造后，原煙氣溫度、濕度及煙氣量較改造前無明顯變化，凈煙氣溫度下降1-2℃，脫硫系統水損失量較改造前略有上升，進水項目中除供漿因可采用回收水制漿可降至0 t/h外，新增吸收塔氧化風量大、風機出口溫度高造成增濕冷卻水量上升幅度大，真空皮帶增容造成濾布沖洗水量上升，設備管道沖洗水量也有所上升，導致可用于除霧器沖洗的水量大幅下降，而該部分水量還得分配至兩套除霧器用于沖洗，單套除霧器沖洗水量遠不能滿足設備要求。

改造后由于脫水、氧化風等系統出力的增大相應的進入系統的水量上升，導致用于除霧器沖洗的水量下降。如改造后機組負荷660MW運行時，可用于除霧器沖洗的水量約為64t/h，按預洗塔、吸收塔除霧器完整沖洗一次水量為55t/h、60t/h計算，需間隔107分鐘才能對除霧器進行一次沖洗；機組負荷330MW運行時，可用于除霧器沖洗的水量約為34t/h，需間隔200分鐘才能對除霧器進行一次沖洗，這還是在無沖洗水閥門內漏、無直接排入系統的工藝水或工業水、水無其他途徑進入脫硫系統的前提下才能實現，此工況下長時間運行，勢必存在除霧器堵塞的風險。

5 脫硫水系統運行調整措施

（1）降低直接排入系統的工藝水或工業水量。降低直接排入系統的水量，如轉機冷卻水、密封水、地面沖洗水等，可以將該部分水回收后再通過沖洗等途徑補充至系統，使進入系統的水起到應有的沖洗效果。該公司吸收塔漿液循環泵及氧化風機的冷卻水直接排入地溝后進入系統，該水水質較好、溫度較低，利用檢修期間對該部分水回收至工藝水箱，減少直接進入脫硫系統水量約5t/h，節約的水量可增加除霧器沖洗1次/天。如圖1、2，系統改造前后圖片。

目前直接排入系統的水量主要包括漿液循環泵、供漿泵、回收水泵等泵的機封水，運行中可根據泵運行狀態調整該部分水量，并嚴格控制因搞衛生、沖洗地面等排入系統的水量。

（2）根據沖洗效果降低濾布沖洗水量。在濾布、皮帶沖洗干凈的前提下降低沖洗水量，同時加強對沖洗系統的維護，避免濾布沖洗水量分布不均勻，沖洗水量大但未完全起到沖洗的效果。如圖3沖洗水量過大，圖4沖洗水因噴嘴堵塞、缺失導致分布不均勻，影響沖洗效果。

（3）及時發現、消除沖洗水閥門內漏。根據工藝水泵電流判斷閥門內漏情況，在脫水系統、制漿系統停運時，1、2、3號工藝水泵電流基本在34A、36A、35A，若異常升高則需排查原因、查找內漏閥門。

對于除霧器沖洗閥門內漏可以在檢修后啟動前進行沖洗，記錄不同閥門沖洗時流量和沖洗水泵電流，在運行中若流量或電流與初始值偏差大，則需排查、消除閥門內漏。

（4）降低制漿用水。無特殊情況時制漿采用回收水進行制漿，調整脫水系統運行時間段與制漿系統運行時間段一致。

（5）在脫硫廢水系統正常運行的前提下加大廢水排出量。

（6）脫硫工業水箱補水來自廠工業水，可考慮在高含鹽水質、溫度適宜、漿液氯離子濃度低時工業水箱采用高含鹽水補水（要注意油站換熱器結垢程度），在減少脫硫消耗新鮮水的同時有利于保持全廠水平衡，實現全廠廢水零排放。

參考文獻：

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