提高電廠脫硫系統投運率方法分析

李秀忠

(華電國際電力股份有限公司萊城發電廠，山東 萊蕪 271113)

提高電廠脫硫系統投運率方法分析

李秀忠

(華電國際電力股份有限公司萊城發電廠，山東 萊蕪 271113)

投運率是脫硫系統的關鍵性能指標，也是環保參數考核的重要指標。通過多年來的運行操作及維護經驗，結合某發電廠脫硫系統設備運行狀況以及其他因素對脫硫投運率的影響，闡述了各種異常情況發生時的現象及解決方法，并給出了提高脫硫系統投運率的方法。

脫硫系統；投運率；環保參數

1 某電廠脫硫系統概況

某電廠4×300?MW機組采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝，分別為一爐一塔設計，其脫硫系統工藝流程如圖1所示。自脫硫系統投運以來，脫硫設施投運率超過99?%、脫硫效率保持在95?%以上。運行中，4套全煙氣量處理的濕式石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置運行穩定。系統全煙氣量脫硫時，脫硫后煙氣溫度不低于80?℃。在校核煤種工況下，確保FGD裝置排放的SO2濃度不超標；當FGD裝置入口煙氣SO2濃度比設計煤種增加25?%時，仍能安全穩定運行。

整套系統于2008年12月底完成安裝調試，現通過技改，已經拆除了增壓風機、旁路擋板及GGH系統，新增了二級吸收塔及濕式除塵系統。吸收塔系統是影響脫硫效率的核心部件，其自下而上可分為氧化結晶區、吸收區、除霧區3個主要功能區。煙氣通過吸收塔入口從漿液池上部進入吸收區。在吸收塔內，熱煙氣自下而上與漿液(3層噴淋層)接觸發生化學吸收反應，并被冷卻。此漿液由各噴淋層多個噴嘴層噴出，漿液(含CaSO4、CaSO3、未反應的CaCO3、惰性物質、飛灰和各種溶質)從煙氣中吸收SOX以及其他酸性物質。在液箱中，SOX與CaCO3反應，生成CaSO3。CaSO3由設置在漿液池中的氧化空氣分布系統氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。

圖1 某電廠脫硫系統工藝流程

2 脫硫系統的監控與運行管理

2.1 脫硫系統異常分析及設備檢修周期的計算

(1)?利用“數字化管理”進行脫硫系統異常分析。加強脫硫系統性能監控，強化脫硫系統參數異常分析。通過對除霧器差壓、吸收塔漿液密度等影響脫硫系統運行安全關鍵參數的監視與分析，開展脫硫系統除霧器堵塞情況分析，確定脫水系統運行的最佳方式，促進主要能耗指標的持續優化。

(2)?利用“數字化管理”進行統計報表及設備檢修周期的預測。借助先進的數字技術，做好運行調整、數據分析等工作，實現全過程監控。這既方便環保指標的統計上報和檢修周期的分析統計，又為設備臺賬提供便捷的歷史查詢統計，確保環保參數監視與調整的便捷化、數字化、程序化，為脫硫系統設備的綜合分析提供了可靠的依據。

2.2 完善生產管理機制

該廠制定并完善了《××發電廠環保管理考核實施細則》，從管理機制、運行維護、環保技改等3個方面提升“綠色發電”能力。通過積極履行國有企業的社會責任，明確環保工作監督匯報、檢修、運行等系列控制程序，鼓勵員工多提環保合理化建議，全面提高環保設施運維水平，確保了設施的穩定運行、達標排放。

2.3 綜合管理，提高脫硫系統投運率

該廠加強對脫硫、脫硝、電除塵等環保設施的綜合管理和維護，從環保指標、系統可靠性、參數異常、硫份分析、設備節能等方面，對所屬環保設備進行全面分析梳理，保障數據監測傳輸準確、可靠、及時。同時，從源頭上控制污染，將配煤摻燒工作與環保設施管理有機結合，綜合考慮機組負荷、入爐煤硫分等因素，科學合理地進行配煤摻燒等操作，確保脫硫系統投運率在設計范圍內。另外，通過加強巡回檢查，及時發現重大缺陷，避免出現脫硫系統故障停運，提高脫硫系統的投運率。

3 脫硫系統投運率降低的原因及解決方法

3.1 漿液循環泵葉輪及泵殼磨損

脫硫系統運行時，漿液循環泵中的介質為石灰石漿液，且漿液pH值變化較大，因此對漿液循環泵的磨損在所難免。一旦漿液循環泵葉輪磨損，將減小葉輪直徑和導致葉輪表面凹凸，從而增加漿液泵的局部阻力損失，造成泵出力降低。特別是集流器磨損直徑變大，葉輪直徑減小導致的葉輪與蝸殼之間的容積損失增加，或者流道改變，均將導致泵的出力減小，漿液循環量減少。

漿液在泵內高速流動，對泵殼內表面的沖刷磨損也是非常巨大的。經常出現泵殼壁變薄、磨穿的情況。當泵殼減薄后，經葉輪做功后的漿液回流量相應增加，漿液循環總量減小，壓頭降低，漿液吸收效果變差，造成脫硫效率持續降低，影響脫硫系統投運率。

解決方案：當漿液循環泵葉輪及泵殼磨損嚴重時，一旦出現漿液循環泵電流減小、出力降低、漿液循環量減少的情況，應停止泵的運行，對其葉輪及泵殼進行特殊工藝防磨處理及養護。當葉輪磨損嚴重時，可根據運行周期更換新葉輪，以保持正常漿液循環量。

3.2 漿液循環泵出口噴頭及母管堵塞

吸收塔系統運行中，經常出現漿液循環泵出力降低的情況；在排除漿液循環泵磨損等原因后，應考慮漿液循環泵出口噴頭及母管堵塞的情況。一旦以上部位堵塞，必將造成漿液循環泵出力降低、漿液流量減少、漿液噴淋擴散半徑減小、吸收塔內漿液噴淋不均、泵殼發熱等現象。此時，“煙氣走廊”的形成幾率大為增加，將造成脫硫系統靜煙氣SO2濃度升高，脫硫投運率降低。該電廠3號脫硫系統停機后檢查堵塞物成分，均是石灰石顆粒、SiO2、樹脂鱗片、CaSO3結垢物等。

解決方案：漿液循環泵出口噴頭及母管堵塞時，應利用停機機會進行徹底清理疏通，并建立檢查清理檔案；進行計劃性停機檢修，以保證設備可靠性。另外，漿液循環泵停止備用時，應進行徹底沖洗，盡可能將母管及噴頭處的漿液及其他異物沖洗干凈，防止結塊堵塞。

3.3 吸收塔內漿液品質的影響

該電廠在3號脫硫系統大修過程中，在吸收塔底部清理出部分樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中所含的雜質等。為防止吸收塔內部樹脂脫落造成的不良影響，停機后應仔細檢查塔體內樹脂脫落情況，并及時清理。

3號脫硫正常運行過程中也出現過電除塵出口煙塵濃度超標的情況。煙塵濃度過大，在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸機會，降低了石灰石漿液中Ca2+的溶解速率。同時，煙塵飛灰中不斷溶出的重金屬會抑制Ca2+與HSO3-的反應。煙氣中粉塵含量持續超過設計允許量，將使脫硫率大為下降，管道內部逐漸被沉淀的粉塵堵塞。另外，煙塵及飛灰呈堿性，當其進入漿液后，漿液pH值將升高。由于運行中pH值控制不再通過Ca/S計算，而是只用pH值反饋控制，相應減少了石灰石漿液量；但粉塵不會被消耗掉，因此造成pH值虛高，脫硫效率反而下降。

解決方案：該電廠在3號脫硫系統大修過程中，在漿液循環泵入口管上加裝不銹鋼濾網，阻擋了樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中所含的雜質進入循環系統，效果良好，明顯降低了噴淋系統出口母管及噴頭的清理周期，提高了脫硫系統投運率。為防止吸收塔入口粉塵濃度過高，正常運行中應加強對電除塵運行參數的監視，當粉塵濃度超過設計值時，應查明原因并消除，超標時間較長且不能恢復正常數值時，應申請停止脫硫系統運行，做進一步處理。

4 運行參數對脫硫系統投運率的影響

4.1 循環漿液的pH值

脫硫系統運行中，循環漿液的pH值是運行人員控制的主要參數之一，也是影響脫硫系統效率的主要因素，該廠吸收塔漿液pH規定值為5.2～6.0。pH值是由向吸收塔中自動補充的石灰石漿液量決定的，同時與機組負荷、原煙氣SO2含量等有關。吸收塔漿液pH值過低或過高，對SO2的吸收也有非常明顯的影響。當pH值較低時，亞硫酸鹽溶解度急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，會有石膏在很短時間內大量產生并析出，產生硬垢，阻礙漿液對SO2的吸收。當pH值過高時，亞硫酸鹽溶解度降低，會引起亞硫酸鹽析出，產生軟垢。

煙氣中SO2與吸收塔漿液的化學反應如下：

(1)?煙氣中的SO2和HCl被噴淋漿液中的水吸收，與煙氣分離：

(2)?進入吸收塔的石灰石在偏酸性漿液中溶解：

(3)?氧化和結晶反應發生在吸收塔漿池中。吸收塔漿池中的pH值大約控制在5.2～6.0，吸收塔漿液池的尺寸保證能提供足夠的漿液停留時間，以完成CaSO3向CaSO4的氧化和石膏(CaSO4·2H2O)的結晶。具體反應方程式如下：

從以上反應中看出，提高循環漿液的pH值可直接提高脫硫系統的脫硫效率。pH值過低，能提高石膏的品質，但不能保證脫硫效率；而pH值過高，會造成石灰石粉的浪費，降低了石膏的品質，增加了循環漿液的密度，加大了對設備的磨損。為保證脫硫系統的脫硫效率，pH值在5.2～6.0是經過考證的合理范圍。

4.2 吸收塔液位

該廠規程規定吸收塔液位正常運行在12?m。吸收塔液位越高，循環泵入口漿液靜壓頭越高，循環泵抽取的漿液量越多，母管壓力越高，噴淋高度越高，漿液在塔內停留時間越長，與氣體接觸的時間也相應延長，接觸界面增加，氣體穿越氣膜/液膜界面機會增多，吸收效果更佳。同時，液位高，氧化區高度增加，氧化反應充分，也有利于提高脫硫系統投運率。

4.3 煙氣量及原煙氣中的SO2含量

脫硫系統運行中，當處理煙氣量超過設計值及原煙氣中SO2的含量異常升高時，由于脫硫系統處理能力有限，脫硫效率將下降。這是因為隨著入口SO2的增加，能很快打破吸收塔內化學反應的平衡，造成漿液中液滴吸收SO2的能力減弱；即使在最大量補充石灰石漿液的情況下，pH值仍不能維持，而脫硫效率不能維持在設計范圍。此時應及時聯系燃料科，降低燃煤的硫分或增加二級吸收塔等技改項目，提高脫硫系統的投運率。

5 結束語

通過分析，找出了影響脫硫系統投運率的因素，并進行歸納總結，提出解決方案，提高了脫硫系統的投運率，為構建節約型、環保型企業提供了堅實的基礎。

1?曾庭華．火電廠煙氣脫硫系統安全運行與節能降耗及維護檢修技術手冊[M]．北京：中國電力出版社，2011．

2?楊旭中．燃煤電廠脫硫裝置[M]．北京：中國電力出版社，2011.

3?周菊華．火電廠燃煤機組脫硫技術[M]．北京：中國電力出版社，2010.

4?盧嘯風．石灰石濕法煙氣脫硫系統設備運行與事故處理[M]．北京：中國電力出版社，2009.

2015-02-16。

李秀忠(1968-)，男，技師，主要從事發電廠脫硫、脫硝系統運行的生產技術工作，email:?lwzjw529@163.com。