脫硫系統(tǒng)水平衡分析與調(diào)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(fā)展，我國火力發(fā)電行業(yè)機組負荷率快速下降，部分石灰石-石膏濕法煙氣脫硫設(shè)施在機組長期低負荷運行期間因系統(tǒng)蒸發(fā)量低、運行調(diào)整不當(dāng)?shù)纫蛩?，造成脫硫系統(tǒng)水平衡被破壞，可用于除霧器沖洗的水量受限，嚴(yán)重的會造成除霧器堵塞、坍塌等事故，給機組安全、環(huán)保、經(jīng)濟運行帶來隱患。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)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(shè)計。兩臺機組于2010年投入運行，受當(dāng)時煤炭市場影響入爐煤硫份遠高于設(shè)計值，脫硫設(shè)施超標(biāo)排放現(xiàn)象時有發(fā)生。為達到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)和提高低價高硫煤的摻燒量，該公司對脫硫系統(tǒng)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(shè)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(lián)運行，同時對制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)增容改造，改造工程于2014年7月結(jié)束并投入運行后，逐步出現(xiàn)系統(tǒng)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(tǒng)水量變化為依據(jù)，繪制改造前后機組滿負荷及50%負荷下脫硫系統(tǒng)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(diào)整進行分析，并提出切實有效的調(diào)整措施。

1 脫硫系統(tǒng)水平衡概述

脫硫系統(tǒng)水平衡是指進入脫硫系統(tǒng)的所有水量（包括原煙氣帶水、設(shè)備沖洗水、氧化風(fēng)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(tǒng)水損失量（包括石膏內(nèi)外在水、脫硫外排廢水、凈煙氣蒸發(fā)攜帶水）。由于脫硫系統(tǒng)水損失量中煙氣蒸發(fā)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(yè)除多排脫硫廢水外無其他調(diào)整手段來控制脫硫系統(tǒng)水損失量，故脫硫運行中只能從控制進入系統(tǒng)的水量入手來維持系統(tǒng)水量處于動態(tài)平衡。

在實際運行中控制脫硫系統(tǒng)水平衡主要根據(jù)系統(tǒng)水損失量來控制進入系統(tǒng)的水量使兩者保持動態(tài)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(tǒng)的其他水量，如減少或杜絕直接排入系統(tǒng)的工藝水和工業(yè)水、降低設(shè)備啟停頻次以降低設(shè)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(nèi)漏等，盡可能提高通過除霧器沖洗方式進入系統(tǒng)的水量。

2 脫硫設(shè)施水系統(tǒng)構(gòu)成

該公司2×660MW空冷機組脫硫設(shè)施水系統(tǒng)包括工業(yè)水系統(tǒng)和工藝水系統(tǒng)，其中工業(yè)水由廠工業(yè)水補水，主要用于脫硫系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(tǒng)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(yè)水回水，主要用于系統(tǒng)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(fēng)增濕冷卻、事故噴淋等。

3 脫硫設(shè)施改造前系統(tǒng)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(jù)設(shè)計和各系統(tǒng)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(dǎo)致脫硫系統(tǒng)水損耗量和進入系統(tǒng)的總水量較滿負荷運行時降低約40%，。其中脫硫系統(tǒng)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(xiàn)堵塞等現(xiàn)象。

4 脫硫設(shè)施改造后系統(tǒng)水平衡狀況

在脫硫系統(tǒng)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(tǒng)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(fēng)量大、風(fēng)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(shè)備管道沖洗水量也有所上升，導(dǎo)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(shè)備要求。

改造后由于脫水、氧化風(fēng)等系統(tǒng)出力的增大相應(yīng)的進入系統(tǒng)的水量上升，導(dǎo)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(yù)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(nèi)漏、無直接排入系統(tǒng)的工藝水或工業(yè)水、水無其他途徑進入脫硫系統(tǒng)的前提下才能實現(xiàn)，此工況下長時間運行，勢必存在除霧器堵塞的風(fēng)險。

5 脫硫水系統(tǒng)運行調(diào)整措施

（1）降低直接排入系統(tǒng)的工藝水或工業(yè)水量。降低直接排入系統(tǒng)的水量，如轉(zhuǎn)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(tǒng)，使進入系統(tǒng)的水起到應(yīng)有的沖洗效果。該公司吸收塔漿液循環(huán)泵及氧化風(fēng)機的冷卻水直接排入地溝后進入系統(tǒng)，該水水質(zhì)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(tǒng)水量約5t/h，節(jié)約的水量可增加除霧器沖洗1次/天。如圖1、2，系統(tǒng)改造前后圖片。

目前直接排入系統(tǒng)的水量主要包括漿液循環(huán)泵、供漿泵、回收水泵等泵的機封水，運行中可根據(jù)泵運行狀態(tài)調(diào)整該部分水量，并嚴(yán)格控制因搞衛(wèi)生、沖洗地面等排入系統(tǒng)的水量。

（2）根據(jù)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(tǒng)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?jīng)_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(dǎo)致分布不均勻，影響沖洗效果。

（3）及時發(fā)現(xiàn)、消除沖洗水閥門內(nèi)漏。根據(jù)工藝水泵電流判斷閥門內(nèi)漏情況，在脫水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)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(nèi)漏閥門。

對于除霧器沖洗閥門內(nèi)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(nèi)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(diào)整脫水系統(tǒng)運行時間段與制漿系統(tǒng)運行時間段一致。

（5）在脫硫廢水系統(tǒng)正常運行的前提下加大廢水排出量。

（6）脫硫工業(yè)水箱補水來自廠工業(yè)水，可考慮在高含鹽水質(zhì)、溫度適宜、漿液氯離子濃度低時工業(yè)水箱采用高含鹽水補水（要注意油站換熱器結(jié)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(xiàn)全廠廢水零排放。

參考文獻：

[1]周祖飛.濕法煙氣脫硫廢水的處理[J].電力環(huán)境保護，2002（02）.

[2]朱光濤.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2002（12）.endprint