脱硫系统水平衡分析与调整措施

李福臻

摘 要：随着我国电力消费市场放缓及清洁能源的发展，我国火力发电行业机组负荷率快速下降，部分石灰石-石膏湿法烟气脱硫设施在机组长期低负荷运行期间因系统蒸发量低、运行调整不当等因素，造成脱硫系统水平衡被破坏，可用于除雾器冲洗的水量受限，严重的会造成除雾器堵塞、坍塌等事故，给机组安全、环保、经济运行带来隐患。

关键词：火力发电；脱硫；水平衡

0 引言

某2×660MW空冷机组采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，无烟气换热器（GGH），按原烟气二氧化硫浓度为1200mg/Nm3、脱硫效率不低于95%设计。两台机组于2010年投入运行，受当时煤炭市场影响入炉煤硫份远高于设计值，脱硫设施超标排放现象时有发生。为达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）规定的排放标准和提高低价高硫煤的掺烧量，该公司对脱硫系统进行改造，改造按原烟气二氧化硫浓度6600 mg/Nm3、脱硫效率不低于97.80%设计，方案为每台机组新建一台吸收塔（三层喷淋层、一层除雾器）与原有吸收塔串联运行，同时对制浆系统、石膏脱水系统增容改造，改造工程于2014年7月结束并投入运行后，逐步出现系统水平衡被破坏、可用于除雾器冲洗的水量受限等问题。本文从该脱硫装置改造前后各系统水量变化为依据，绘制改造前后机组满负荷及50%负荷下脱硫系统水平衡图，对脱硫装置在机组长期低负荷运行工况下的水平衡调整进行分析，并提出切实有效的调整措施。

1 脱硫系统水平衡概述

脱硫系统水平衡是指进入脱硫系统的所有水量（包括原烟气带水、设备冲洗水、氧化风增湿水、皮带滤布冲洗水、真空皮带密封水、除雾器冲洗水、供浆浆液所含水等）等于脱硫系统水损失量（包括石膏内外在水、脱硫外排废水、净烟气蒸发携带水）。由于脱硫系统水损失量中烟气蒸发损失约占总损失的90%以上，而决定该损失水量的因素为原烟气成分、温度、湿度和烟气量，脱硫运行专业除多排脱硫废水外无其他调整手段来控制脱硫系统水损失量，故脱硫运行中只能从控制进入系统的水量入手来维持系统水量处于动态平衡。

在实际运行中控制脱硫系统水平衡主要根据系统水损失量来控制进入系统的水量使两者保持动态平衡。即在总进水量等于总损失量的前提下通过控制进入系统的其他水量，如减少或杜绝直接排入系统的工艺水和工业水、降低设备启停频次以降低设备管道冲洗水量、合理控制皮带滤布冲洗水量、杜绝冲洗水阀门内漏等，尽可能提高通过除雾器冲洗方式进入系统的水量。

2 脱硫设施水系统构成

该公司2×660MW空冷机组脱硫设施水系统包括工业水系统和工艺水系统，其中工业水由厂工业水补水，主要用于脱硫系统转机机械密封、减速器冷却、油站冷却等，其回水汇流至工艺水箱；工艺水系统补水包括高含盐废水（包括精处理排水、水处理排水、辅机冷却塔排水等）和工业水回水，主要用于系统中除雾器冲洗、石灰石制浆用水、真空皮带脱水机滤布冲洗、浆液管道冲洗、氧化风增湿冷却、事故喷淋等。

3 脱硫设施改造前系统水平衡状况

该公司脱硫改造前机组满负荷、50%负荷情况下根据设计和各系统实际用水量和水损耗量绘制的水平衡图。通过对比，在机组50%负荷运行时由于烟气温度、烟气量的降低，导致脱硫系统水损耗量和进入系统的总水量较满负荷运行时降低约40%，。其中脱硫系统进水项目中可用于除雾器冲洗的水量分别为75.33t/h、40.19 t/h，按照吸收塔除雾器完整冲洗一次约60 t/h的水量计算，在满负荷和50%负荷下除雾器分别约48分钟、90分钟就可冲洗一次，完全满足吸收塔除雾器冲洗频次和水量要求。在实际运行中除雾器也未出现堵塞等现象。

4 脱硫设施改造后系统水平衡状况

在脱硫系统进行改造后，原烟气温度、湿度及烟气量较改造前无明显变化，净烟气温度下降1-2℃，脱硫系统水损失量较改造前略有上升，进水项目中除供浆因可采用回收水制浆可降至0 t/h外，新增吸收塔氧化风量大、风机出口温度高造成增湿冷却水量上升幅度大，真空皮带增容造成滤布冲洗水量上升，设备管道冲洗水量也有所上升，导致可用于除雾器冲洗的水量大幅下降，而该部分水量还得分配至两套除雾器用于冲洗，单套除雾器冲洗水量远不能满足设备要求。

改造后由于脱水、氧化风等系统出力的增大相应的进入系统的水量上升，导致用于除雾器冲洗的水量下降。如改造后机组负荷660MW运行时，可用于除雾器冲洗的水量约为64t/h，按预洗塔、吸收塔除雾器完整冲洗一次水量为55t/h、60t/h计算，需间隔107分钟才能对除雾器进行一次冲洗；机组负荷330MW运行时，可用于除雾器冲洗的水量约为34t/h，需间隔200分钟才能对除雾器进行一次冲洗，这还是在无冲洗水阀门内漏、无直接排入系统的工艺水或工业水、水无其他途径进入脱硫系统的前提下才能实现，此工况下长时间运行，势必存在除雾器堵塞的风险。

5 脱硫水系统运行调整措施

（1）降低直接排入系统的工艺水或工业水量。降低直接排入系统的水量，如转机冷却水、密封水、地面冲洗水等，可以将该部分水回收后再通过冲洗等途径补充至系统，使进入系统的水起到应有的冲洗效果。该公司吸收塔浆液循环泵及氧化风机的冷却水直接排入地沟后进入系统，该水水质较好、温度较低，利用检修期间对该部分水回收至工艺水箱，减少直接进入脱硫系统水量约5t/h，节约的水量可增加除雾器冲洗1次/天。如图1、2，系统改造前后图片。

目前直接排入系统的水量主要包括浆液循环泵、供浆泵、回收水泵等泵的机封水，运行中可根据泵运行状态调整该部分水量，并严格控制因搞卫生、冲洗地面等排入系统的水量。

（2）根据冲洗效果降低滤布冲洗水量。在滤布、皮带冲洗干净的前提下降低冲洗水量，同时加强对冲洗系统的维护，避免滤布冲洗水量分布不均匀，冲洗水量大但未完全起到冲洗的效果。如图3冲洗水量过大，图4冲洗水因喷嘴堵塞、缺失导致分布不均匀，影响冲洗效果。

（3）及时发现、消除冲洗水阀门内漏。根据工艺水泵电流判断阀门内漏情况，在脱水系统、制浆系统停运时，1、2、3号工艺水泵电流基本在34A、36A、35A，若异常升高则需排查原因、查找内漏阀门。

对于除雾器冲洗阀门内漏可以在检修后启动前进行冲洗，记录不同阀门冲洗时流量和冲洗水泵电流，在运行中若流量或电流与初始值偏差大，则需排查、消除阀门内漏。

（4）降低制浆用水。无特殊情况时制浆采用回收水进行制浆，调整脱水系统运行时间段与制浆系统运行时间段一致。

（5）在脱硫废水系统正常运行的前提下加大废水排出量。

（6）脱硫工业水箱补水来自厂工业水，可考虑在高含盐水质、温度适宜、浆液氯离子浓度低时工业水箱采用高含盐水补水（要注意油站换热器结垢程度），在减少脱硫消耗新鲜水的同时有利于保持全厂水平衡，实现全厂废水零排放。

参考文献：

[1]周祖飞.湿法烟气脱硫废水的处理[J].电力环境保护，2002（02）.

[2]朱光涛.石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术的应用[J].东北电力技术，2002（12）.endprint