超低排放改造对脱硫水平衡影响及对策

大唐环境产业集团股份有限公司特许经营分公司 贺鑫

燃煤机组全面实施超低排放改造后，脱硫水平衡较改造前发生了变化，主要表现在进入系统的必需水量增加，吸收塔液位持续高位运行。本文重点分析了该现象产生的原因，并从运行调整和设备改造两方面提出了建议措施，具有一定的实践意义。

前言

2015年12月2日，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，会议决定全面实施燃煤电厂超低排放，中国大唐集团公司在2015年研究制定了《中国大唐集团公司燃煤电厂烟气污染物超低排放技术改造指导意见》，明确了现有排放标准下各种超低排放改造技术路线。结合超低排放改造“提速扩围”要求，将年计划由19台调增到58台且全部达到预期改造效果。截至2018年11月，大唐集团超低排放机组占煤电机组容量的93%，在五大发电集团中比例最高。

设备概述

大唐集团下属华北某60万千瓦机组积极响应政策号召，于2015年10月进行了环保超低排放改造，主要工作是在原来的吸收塔之前串联一台预洗塔，并在预洗塔和吸收塔顶部加装高效除雾器。设计入口最大二氧化硫浓度：3300毫克/标准立方米（dry，6%O2），设计硫分1.315%，FGD为带就地强制氧化的一炉两塔设计，单元机组分别对应串联的预洗塔和吸收塔，预洗塔配置两台浆液循环泵，吸收塔配置三台浆液循环泵，脱硫效率不小于98.5%，脱硫装置可利用率为95%，2套脱硫系统最大石膏产生量为每小时58吨。脱硫剂为石灰石，副产品石膏（CaSO4·2H2O）纯度＞90%。石膏脱水采用真空皮带脱水机，废水处理采用离心式脱泥机。

自脱硫扩容串塔和超低排放改造后，单套脱硫系统运行时出现了预洗塔、吸收塔液位持续高涨的现象，即单塔运行时脱硫水平衡破坏，进入系统的水量超出系统携带水量，运行人员只有通过外排浆液至新建沉淀池来维持吸收塔液位，一方面造成水资源浪费，导致脱硫水耗增加，另一方面给沉淀池的后续运行维护工作带来一系列问题。

原因分析

本文研究对象3号脱硫系统超低排放改造工程选择了大唐环境研发的脱硫除尘一体高效除雾器，该除雾器采用折板原理增强烟气中液滴的吸附能力，进而将液滴中携带的粉尘和杂质清除，液滴如冷饮机般再次返回吸收塔和预洗塔中，最终达到粉尘浓度＜10毫克/标准立方米的效果。高效除尘导致了烟气携带水分的减少，查阅历史数据可知，超低排放改造前后60万千瓦工况下烟气出口湿度分别为9.3%和8.2%。另外，超低排放改造前，烟尘表经常出现由于烟气含水率高引起红外测量不准的现象，改造后由于烟气含水大幅下降，测量不准的情况得到了杜绝。这是超低排放改造导致吸收塔液位持续高位运行的根本原因。

超低排放改造新增了高效除雾器，共增加了四层合计24个除雾器冲洗水门，其中预洗塔和吸收塔分别新增12个，根据冲洗逻辑，每个冲洗水阀门开启时间为1分钟，预洗塔冲洗流量在120立方米/小时至135立方米/小时之间，吸收塔冲洗流量在140立方米/小时至160立方米/小时之间，流量取平均数计算，等同于增加了（127.5+150）×12÷60=55.5立方米，预洗塔直径15米，吸收塔直径16.5米，此55立方米水可以单独使预洗塔液位增加0.32米，单独使吸收塔液位增加0.23米，这是超低排放改造前后水平衡无法保持的主要原因。

单套脱硫系统运行时，公用系统如石膏脱水系统各冲洗水、设备机封冷却水、保洁地面冲洗水进入了单套系统，这是为什么两套同时运行时可以保持吸收塔水位平衡而单套却无法保持的原因。

石膏脱水系统根据吸收塔密度来决定是否投运，单套脱硫系统运行时会出现密度低停运石膏脱水系统的情况，但是双塔运行时由于两塔负荷不同导致密度不同，基本可以确保石膏脱水系统连续运行，因此单塔运行时相当于减少了石膏结晶水和自由水的携带，这是单、双塔水平衡不同的重要原因。

烟冷器投运后对于不设GGH的系统，实验数据表明，60万千瓦工况时FGD入口烟气温度从130摄氏度降至102摄氏度左右，烟温的降低促使烟气带水能力减弱，烟气携带水分从85%左右降至78%左右，更加不利于吸收塔液位的控制。

从生产冲洗水泵来的设备机封冷却水无法完全返回至凉水塔中，设备机封冷却水既可以由脱硫工艺水带，也可以由主机生产冲洗水带，冷却回水既可以经地沟返回吸收塔中也可以返回凉水塔中。采用阶梯用水后，脱硫工艺水箱正常水源来自废水回用水，较差的水质会影响机封寿命，因此目前的运行方式为冷却水来自生产冲洗水，回水至吸收塔中，这部分水量没有水表可以查询。

对应措施

运行方式调整方面

检查确认目前各转动设备机封冷却水的供水和回水，通过现有管路阀门调整，尽量实现机封冷却水从水塔生产冲洗水来，再回至水塔，以减少进入FGD系统内的水量。

根据除雾器差压及时调整除雾器冲洗时间间隔，在确保除雾器安全稳定运行的前提下尽量减少除雾器冲洗水量。根据长时间的观察和数据分析，建议采取如下表的冲洗时间方案。

除雾器冲洗周期与差压对应关系表

其中当吸收塔液位在9米以上时，一律执行90分钟的冲洗周期，并且为避免负荷波动引起差压变化导致频繁修改，建议相邻两次修改冲洗周期应大于6小时。

单套脱硫系统运行时，及时关闭停运脱硫系统的机封冷却水。

当石膏品质合格时，石膏滤液进入制浆系统，减少制浆系统所需工艺水。

单套脱硫系统运行时，负荷较高时，适当降低烟冷泵的频率，进而适当增加脱硫入口烟温来提高烟气带水量。

废水回用水进入工艺水箱的PH值要严格控制，因为回用水为脱硫浆液制备提供水源，当回用水PH值较低时，配置的浆液PH值也低，造成塔浆液持续补浆，系统中进入的必需水量增加。

设备维护改造方面

由于新增多层除雾器冲洗，建议通过减小现有冲洗喷嘴口径来实现降低除雾器冲洗水水量的同时提高冲洗水压力，在保证除雾器冲洗效果的前提下减少吸收塔必需进水量。

氧化风机与浆液循环泵冷却水为有压回水，目前是流入地沟内进入吸收塔中，可以通过管路改造为闭式回水，回至凉水塔中。

两台脱硫真空皮带滤布冲洗水箱补水阀经常发生故障，会出现长期溢流至地沟的问题，可以将溢流管接入集水坑，由集水泵输送至工艺水箱。

粉制浆系统密度计要求精准，保证石灰石浆液密度，避免密度低补浆量增大问题。

废水系统深度扩容以增加废水排放量，进而满足串塔后废水排放的需求。

目前各个泵的机封水均是流入地沟，建议将这些机封水回水收集为制浆用，可通过将回水收集至制浆区地坑，地坑泵加装管道至粉制浆。

结论

通过对相关电厂超低排放改造后脱硫运行情况的调研，均不同程度地出现了脱硫水耗下降，但进入吸收塔必需水量增加导致吸收塔水位高位运行的现象，尤其在单套脱硫系统运行时表现更为突出，超低排放改造对脱硫水平衡的影响已逐渐成为实际运行中不可忽视的一个难点。

破坏水平衡的根本原因是高效除雾器在除尘的过程中增加了液滴的捕捉能力，减少了烟气携带水分；主要原因是新增高效除雾器所需除雾器冲洗水进入吸收塔，导致液位上升；另外，单套脱硫系统运行时公用系统所需水量只能进入单塔、烟冷器的投入和阶梯用水改造后脱硫系统冷却水运行方式的变化均对吸收塔液位上升有着辅助的影响。

从运行调整方面可以通过现有管路阀门切换减少进入FGD的必需水量，也可以通过及时调整除雾器冲洗周期来抑制吸收塔液位上涨，而降低烟冷器出力、控制工艺水量水源PH值达标等方法对水平衡的维持可以起到一定作用。

从设备改造方面主要通过改造设备机封冷却水管路、提高废水处理系统出力和除雾器冲洗水提压降流量等方法来减少进入系统的必需水量。

实际运行中不论采取何种措施，一定要充分综合考虑除雾器差压和预洗塔、吸收塔液位来决定，避免造成液位过高影响脱硫系统稳定运行。