火电厂脱硫装置的安全运行和管理建议

邹 鹏，王 琼

（1．广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州 510600；2．长沙理工大学，湖南 长沙 410076）

火电厂脱硫装置的安全运行和管理建议

邹 鹏1，王 琼2

（1．广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州 510600；2．长沙理工大学，湖南 长沙 410076）

火电厂石灰石/石膏法烟气脱硫装置投入运行后暴露出越来越多的问题，影响了烟气脱硫装置的运行效果。对火电厂脱硫系统的烟气系统、吸收塔系统、制浆系统和石膏脱水系统的常见问题进行了分析，找出了问题的症结所在，提出了烟气脱硫系统运行和管理的建议。

脱硫装置；安全运行；管理措施

石灰石/石膏法烟气脱硫装置在国内火电厂已广泛投入使用，但对粤电集团下属十多个火电厂内的脱硫装置的运行情况调研发现，形势不容乐观。烟气脱硫装置运行的不稳定给火电厂运行部门带来了巨大压力，很多火电厂把旁路打开，以降低主机

的运行风险。这样，烟气未经处理就直接排到外部，污染环境，脱硫装置未起到应有的作用。另外，由于设计、制造、安装等原因，导致石灰石/石膏脱硫装置运行时出现各种各样的问题。在现有的脱硫装置水平的基础上，必须依靠各方力量和各种手段来提高石灰石/石膏脱硫装置的利用率，达到减排污染物的目的。

脱硫系统主要包括以下几个子系统：烟气系统、吸收塔系统、石灰石制浆系统、石膏脱水系统和废水处理系统。要提高烟气脱硫装置的运行效率，需对各分系统存在的主要问题进行分析，找出问题症结所在，以期尽快解决。

1 烟气系统存在的问题

1.1 烟气旁路系统的开关问题

近年来，我国火电厂脱硫装置的单位造价在不断下降。据统计，2000年前，我国大多采用进口设备，单位造价高达800～1300元/kW，2005年单位造价下降为150～250元/kW，2006年部分脱硫装置的单位造价投标价格降低到100元/kW以下。单位造价下滑导致脱硫装置生产企业的盈利空间被大大缩小甚至为负盈利，市场竞争不断加剧，也导致脱硫装置整体质量下滑。脱硫装置存在问题较多，给火电厂运行部门带来了极大压力。为保证脱硫装置不影响机组正常运行，运行部门常将旁路挡板门打开，将部分烟气未经处理就直接排到外部，降低了脱硫装置利用率。另外，烟气旁路挡板门开关不顺畅，挡板门开关信号在雨天误传导，也给脱硫装置运行带来很大的影响。

因此，旁路挡板门应按时开关，以防止卡塞。旁路挡板门还应采用多气缸工作方式，以防止由于单气缸力量不足，导致旁路挡板门无法正常打开。

1.2 烟气换热器(GGH)的堵塞

GGH严重堵塞会对脱硫装置的运行产生巨大影响。随着脱硫装置投入运行时间的增加，GGH堵塞日趋严重，其原烟气侧和净烟气侧压差曾高达1.2kPa。GGH垢样主要成分为石膏和粉煤灰，这是由于除雾器去除细小石膏颗粒的能力有限，致使一部分石膏直接通过除雾器到达GGH。另外，烟气中含有较多的烟尘，加上吹灰器吹灰效果差，致使石膏和粉煤灰在GGH上越积越多，最后堵塞了GGH换热片之间的通道，导致GGH原烟气侧和净烟气侧压差上升，造成增压风机发生喘振等恶性事故。最后，不得不停止脱硫装置的运行，对GGH的堵塞物进行人工清除。这直接降低了脱硫装置的利用率。

1.3 吸收塔入口烟道大量石膏和烟尘的堆积

吸收塔入口烟道堆积的石膏和烟尘主要有2个来源：

(1) 吸收塔浆液中没有被除雾器完全去除的浆液，通过除雾器到达GGH，被GGH吹灰器吹扫后随着烟气到达吸收塔入口，在吸收塔入口受到吸收塔喷淋层的阻力以及浆液水分影响沉积下来。另外，烟气中含有的烟尘在吸收塔入口处也受到阻力和浆液水分影响沉积下来。

(2) 吸收塔浆液起泡沫达到入口处，或喷淋层喷淋时浆液落到吸收塔入口处而堆积。

2 吸收塔系统存在的问题

2.1 除雾器的堵塞

除雾器堵塞是脱硫装置运行中常见的问题，在广东某电厂就曾发生因除雾器堵塞导致整个除雾器塌落的事故。根据电厂运行和检修维护人员的经验，提高除雾器冲洗水压力和冲洗频率后，除雾器堵塞现象会大大降低，除雾器上下压差值上升速度也明显降低。在脱硫装置运行中，除雾器冲洗水管经常发生断裂，导致冲洗效果降低。这是由于冲洗水管多数采用聚丙烯材料，由于焊接质量不合格，致使冲洗水管在冲洗时瞬间发生“水锤”效应而发生断裂。另外，由于冲洗水管上的喷头和喷头里的扰流子安装质量不好或没有安装，导致冲洗水冲洗效果差，也使除雾器堵塞速度加快。为保证除雾器正常运行，应维持冲洗水压力在0.2MPa左右，不可随意降低冲洗水压力，冲洗间隔时间不应大于30min，且冲洗水阀门最好采用电动阀门，以防止冲洗水阀门快速打开而产生“水锤”效应。这种“水锤”效应对冲洗水管有极强的破坏性。广东某发电厂除雾器冲洗水管正是由于这种“水锤”效应而导致多处断裂。

2.2 吸收塔浆液质量恶化

吸收塔是脱硫装置的核心部分，决定了烟气的处理效果，目前空心吸收塔多采用处理效果较好的3层喷淋层。而吸收塔浆液质量恶化，使得脱硫率下降，石灰石消耗量大大超过设计值。

吸收塔浆液质量恶化的主要原因是：

(1) 静电除尘器除尘效率差，使部分粉煤灰进入吸收塔浆液里，降低了石灰石浆液的活性。在吸收塔入口烟尘浓度达到150mg/Nm3以上时，吸收塔浆液就很难长时间运行。这时需要大量添加石灰石浆液，但pH值依然不断下降，甚至降至3，使真空皮带脱水机上的石膏表层有一层黑色细小颗粒。

(2) 没有及时排放脱硫废水。由于脱硫废水中含有大量氯离子、氟离子以及重金属，如果长时间没有向外界排放，各种离子和小粒径粉煤灰会在吸收塔浆液内不断累积，导致脱硫装置脱硫效果变差，吸收塔浆液不断泛起黑色或黄色泡沫，需要耗费大量的石灰石浆液，从而提高了脱硫装置的运行成本。

(3) 石灰石质量差。石灰石粉粒径较大，使得吸收塔浆液钙硫比上升。一般钙硫比的设计值为1.03，但在运行中由于石灰石浆液质量恶化，或者石灰石质量差，致使钙硫比高达1.2左右，这就大大增加了石灰石的耗量，也降低了石膏的品质。

2.3 设备汽蚀磨蚀严重

采用球磨机制浆的脱硫装置，吸收塔浆液内会有很多砂子。这些砂子一般要在吸收塔浆液排空以后，打开人孔门检查时才被发现。石灰石杂质是这些砂子的主要来源。这些砂子对石膏排出泵、循环泵和搅拌器有很强的磨蚀作用。叶轮被砂子磨蚀后将无法再进行工作。

循环泵汽蚀也是非常严重的问题，现在国内脱硫装置的循环泵多采用国外厂家的浆液泵，如德国的KSB、澳大利亚的WARMAN，这些泵性能好、运行稳定，能够满足脱硫要求。假如这些泵发生汽蚀现象，首先需要考虑运行状况是否有问题，例如浆液液位是否过低、循环泵入口是否堵塞等。特别是在吸收塔浆液大量起泡沫时，电厂运行人员为了防止浆液溢流，会把浆液液位降低，这就很可能会对循环泵造成危害。另外，循环泵宜采用中低转速浆液泵，否则容易发生汽蚀、磨蚀等情况。

2.4 浆液泵机封泄漏

浆液泵高速运行时，机封磨损会比较严重。在实际运行当中，绝大多数机封都不能完全保证长时间运行，一般1年左右机封就会出现漏浆问题。

3 制浆系统存在的问题

现在很多火电厂为节省成本，都采用球磨机来制取石灰石浆液，但实际运行中，球磨机系统经常出现问题，尤其是球磨机进料口经常发生堵塞，进料管道易磨损。另外，由于石灰石加入量和配比水量问题，球磨机不能完全把石灰石磨成所需粒径，浆液内部也存在大颗粒石灰石，这些大颗粒的石灰石会对泵、管道、石灰石旋流站造成磨损，还会堵塞密度计，使得密度计无法正常工作，无法起到监视作用。此外，这种情况下石灰石消耗量大，许多石灰石未完全反应就被排出。

4 石膏脱水系统存在的问题

4.1 真空皮带脱水机

石膏脱水系统较简单，其中最主要的设备是真空皮带脱水机和真空泵。脱水机多采用进口设备，出现的问题较少，最多的是皮带跑偏或脱水效果变差。真空皮带脱水机脱水效果变差多是由于石膏旋流站运行压力不合适使真空度降低造成的。

4.2 石膏入仓方式

很多脱硫公司采用石膏布料皮带的方式把石膏投入石膏仓内，这种方式存在以下问题：

(1) 石膏布料皮带易跑偏；

(2) 石膏布料皮带没有冲洗水，表面会粘附石膏。这些石膏会落到布料皮带下部堆积，影响布料皮带的运行以及大大增加维护人员工作量。

4.3 真空皮带机下料口

真空皮带机下料口是真空脱水系统容易出现问题地方。当下料口为锥形且下料口较小时，石膏很容易在此堵塞，而真空皮带机并没有堵塞报警；堵塞严重时，会把滤布拉断。另外，滤饼过厚也会把真空皮带机的钢轴拉弯，珠海某电厂就曾发生此类事故。因此应减少滤饼厚度，一般滤饼厚度维持在15mm～25mm。

4.4 石膏旋流站

石膏旋流站旋流子现在多采用聚氨亚酯材料，用这种材料制造的旋流子在实际运行中暴露了很多问题，如旋流子易破裂、不耐磨损等。

5 脱硫装置运行和管理建议

(1) 提高对脱硫装置的重视程度，设置专门的脱硫装置运行机构，制定运行章程并建立奖惩措施。据调查，凡是设立专门管理运行机构，给予脱硫岗位主要工作人员主值地位和待遇，并将其固定在脱硫岗位的电厂，脱硫装置运行情况均较为良好，其旁路一直关闭运行。有些电厂脱硫装置运行人员采用轮岗制，人员不固定，其脱硫装置运行情况就较差，常发生浆液溢流、泄漏，以及增压风机跳闸的情况。在广东某电厂就曾发生增压风机跳闸4h才被发现的事件。所以要确保脱硫装置成功运行，一定要提高对脱硫装置的重视程度，管理也一定不能放松。

(2) 尽快建立较为完善的设备台账体系，进一步提高设备的维护管理水平。

(3) 进一步细化运行规程中对脱硫装置各类故障原因的判断和解决方法。制订在旁路挡板关闭运行方式下，增压风机跳闸后的应急处理预案、脱硫烟气挡板误动的应急预案及处理措施等。适当缩短密度计、pH计的校验周期，以确保脱硫装置运行中密度计及pH计能准确反映浆液的实际状态。

(4) 对于备品备件早做计划，尤其是采购周期长、国内采购不到的进口设备，以免影响脱硫装置的正常运行。

(5) GGH堵塞是影响电厂脱硫装置可用率的最主要因素之一，同时也对系统的运行经济性和安全性产生明显影响。目前大部分电厂GGH的吹灰压力偏低，只有0.6MPa左右，应尽快采取措施将其提高至1MPa左右，并最好采用蒸汽吹灰。另外，还应提高吹灰频率并按时用高压水冲洗。

(6) 石灰石浆液制备要保证质量。首先要保证石灰石质量，控制杂质含量。同时，加入球磨机的石灰石量不能超过球磨机的设计处理量，石灰石和水的比例不能超过设计值，否则，无法保证石灰石浆液的颗粒度，使大颗粒的石灰石加速对管道和泵的磨蚀，以及产生更多的堵塞现象。

(7) 提高废水处理系统的处理效果，配备专门的运行和维护人员，提高运行管理水平，使废水系统运行达到设计要求。

在运行过程中，应尽量降低废水的固含量，使其小于4%，否则容易堵塞管道，并增加药品的消耗量。加强对石灰乳加药系统和石灰乳管道的冲洗，防止管道堵塞。废水系统运行状况差的一个重要的原因是由于pH计测量不准确，因此应该加强pH计冲洗和校核。

(8) 健全化学分析制度。目前许多火电厂FGD系统化学分析制度不健全、不完善，使得运行人员无法根据化验结果了解脱硫运行状况，无法及时调整运行工况，造成脱硫装置运行时出现许多问题，因此应加强对脱硫装置的化验工作。日常化验内容主要包括石灰石成分和颗粒度分析，以及吸收塔浆液和石膏成分分析。

6 结束语

随着石灰石/石膏法脱硫装置在国内大范围、长时间的使用，其工艺和设备装置暴露出越来越多的问题。如何安全高效运行脱硫系统，令许多火电厂运行部门感到棘手。但是，随着国家环保政策的逐渐深入，在火电厂、环保部门、脱硫公司等的共同努力下，在吸收国内外火电厂石灰石/石膏法脱硫装置成功运行的经验基础上，火电厂的石灰石/石膏法脱硫装置一定能够安全、稳定、持久地运行。

2009-11-10)