楊震力，沈曉群

（1.舟山朗熹發(fā)電有限責任公司，浙江 舟山 316012；2.浙江海洋學院機電工程學院，浙江 舟山 316004）

舟山朗熹發(fā)電有限責任公司（舟山發(fā)電廠）現(xiàn)有裝機容量為260 MW，是舟山電網(wǎng)主力發(fā)電廠，每年消耗標準煤60萬t以上，所排放的SO2占舟山市總排放量的70%左右。為減少硫化物排放，利用發(fā)電廠位于海邊的優(yōu)點，在浙江省內(nèi)首次對現(xiàn)有的2臺機組配套建設海水脫硫裝置。

1 海水脫硫工藝原理

與傳統(tǒng)濕法煙氣脫硫工藝相比，海水脫硫工藝的洗滌介質(zhì)是海水而不是石灰石或碳酸鈉等漿液。海水通常呈弱堿性，具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力，煙氣大面積與海水接觸，使煙氣中的SO2溶于水，從而降低其含量。

舟山發(fā)電廠的煙氣脫硫采用海水脫硫工藝，用海水作為脫硫劑，不設置氣-氣換熱器（GGH），2臺爐共用1座鋼筋混凝土吸收塔，1座曝氣池，脫硫效率≥90%。整套脫硫裝置主要包括：煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、海水供應系統(tǒng)、海水恢復系統(tǒng)及與之配套的電氣、儀表及控制系統(tǒng)，如圖1如示。

從冷凝器過來的海水由升壓泵升壓后，通過噴淋系統(tǒng)在吸收塔里噴灑形成霧狀液滴，與含有SO2的煙氣充分接觸、混合，可溶解的SO2被海水吸收形成亞硫酸根離子（SO32-）和氫離子（H+），吸收塔排出的海水依靠重力流入海水恢復系統(tǒng)。在曝氣池中，利用曝氣風機向吸收了SO2的海水中通入大量空氣，使亞硫酸根離子（SO32-）和空氣中的氧氣（O2）反應生成穩(wěn)定的硫酸根離子（SO42-），海水中的碳酸根離子（CO32-）和重碳酸根離子（HCO3-）則與氫離子（H+）反應， 海水 pH 值得以恢復。最后，將符合污水排放標準的海水排回大海。

在吸收塔中：

在曝氣池中：

海水吸收SO2最終生成的硫酸鹽，是一種無害物質(zhì)，是海水中鹽分的主要成分，對海水生物來說是不可缺少的。

2 脫硫DCS控制系統(tǒng)

2.1 控制方案的選擇

脫硫系統(tǒng)控制方式有2種方案：一是采用獨立的PLC控制系統(tǒng)，需單獨設置PLC電子室、操作員站和工程師站；二是共用1，2號機組的DCS控制系統(tǒng)，可不設獨立的脫硫控制室，相關(guān)操作和監(jiān)視在集控室1，2號機組操作員站上完成。共用1，2號機組電子設備間和工程師站。

脫硫系統(tǒng)的煙氣環(huán)節(jié)是鍋爐引風機之后的煙道延伸，其控制直接影響鍋爐運行的可靠性，采用與主系統(tǒng)相同的DCS，就便于與主系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享、控制系統(tǒng)優(yōu)化、減少運行人員，也便于維護。因此海水脫硫的控制系統(tǒng)采用了第二種方案，選用了與1，2號機組相同的NETWORK-6000分散控制系統(tǒng)（DCS），硬件構(gòu)成由系統(tǒng)網(wǎng)絡、人機界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網(wǎng)絡、分散處理單元（DPU）、I/O網(wǎng)絡和I/O模件等組成，軟件體系包括操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件（人機界面MMI組態(tài)軟件和控制策略組態(tài)軟件）和應用軟件。支持完整的三級網(wǎng)絡體系，即系統(tǒng)網(wǎng)絡、控制網(wǎng)絡、I/O網(wǎng)。

脫硫控制系統(tǒng)采用集中控制方式。1，2號機組的電子設備室設置1套FGD-DCS機柜，在爆氣風機房電子室設置1套遠程I/O機柜。不設獨立的脫硫控制室，所有脫硫系統(tǒng)的相關(guān)操作和監(jiān)視在集控室完成。

2.2 DCS控制網(wǎng)絡

圖1 煙氣海水脫硫系統(tǒng)

整個網(wǎng)絡采用客戶站結(jié)構(gòu)，每個操作員站都有數(shù)據(jù)庫并具有數(shù)據(jù)處理能力，操作站正常運行不依賴于服務器或工程師站。操作員站、服務器、工程師站都采用工控機，工控機配置無特殊要求，操作員站和服務器采用Windows NT操作系統(tǒng)。工程師站采用Windows 2000操作系統(tǒng)，便于使用更多的應用軟件，如CAD、光盤刻錄、GPS對時等。服務器采用冗余配置，每臺機組2對服務器共4臺，分別對應鍋爐和汽機控制層，如此分配可以使服務器負荷均勻、負荷率低，即使機組在非正常工況下，也不會由于數(shù)據(jù)大量交換而引起服務器死機。1，2號機組公用系統(tǒng)也分配1對服務器，服務公用系統(tǒng)的控制層。

2.3 脫硫控制系統(tǒng)的配置

為使脫硫系統(tǒng)不影響1，2號機組控制系統(tǒng)，保證機組安全、可靠地運行，將脫硫系統(tǒng)與1，2號機組控制系統(tǒng)分開，接入公用服務器中，但獨立于現(xiàn)有公用系統(tǒng)控制網(wǎng)。在公用系統(tǒng)服務器中增加數(shù)據(jù)采集卡用于連接脫硫系統(tǒng)，通過公用系統(tǒng)服務器把脫硫系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布到1，2號機組操作站，實現(xiàn)運行人員對脫硫系統(tǒng)的操作和監(jiān)視。脫硫系統(tǒng)DCS與機組DCS聯(lián)系的重要控制信號通過硬接線連接。除啟停階段的部分準備工作需由輔助運行人員協(xié)助檢查外，脫硫系統(tǒng)的啟動、停止、正常運行和異常工況處理均可在主體控制室內(nèi)完成。

為保證在脫硫系統(tǒng)故障情況下主機組仍能安全運行，在操作臺上分別單獨設置1，2號爐旁路煙氣擋板門緊急操作按鈕，在脫硫DCS失控而不能打開旁路煙氣擋板門時，可手動操作按鈕打開。電氣系統(tǒng)監(jiān)控（ECS）也納入了脫硫DCS控制系統(tǒng)。

2.4 脫硫DCS控制系統(tǒng)功能

DCS控制系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）和開關(guān)量順序控制系統(tǒng)（SCS）。

控制系統(tǒng)功能總的設計原則為：當煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）發(fā)生異常、故障或事故時，能通過聯(lián)鎖保護自動切除有關(guān)設備及系統(tǒng)；同時進行事故記錄，并對異常參數(shù)或狀態(tài)進行事故追憶；當鍋爐主燃料失去（MFT）動作時，自動停止FGD系統(tǒng)的運行。

3 海水脫硫系統(tǒng)運行情況及存在問題

海水脫硫系統(tǒng)于2008年9月投運，2009年10月進行了大修，運行總體情況正常，但也發(fā)生過一些問題，經(jīng)處理得到解決。

3.1 脫硫效率高帶來廠用電量增加

2009年1-10月，1號機組脫硫投運率為99.77%，脫硫效率 97.15%；2號機組脫硫投運率97.15%，脫硫效率97.59%。說明海水脫硫系統(tǒng)可利用性很高，實際效率高于90%的設計值，雖對環(huán)保有利，但因為脫硫效率提高，SO2溶于海水量增大，使海水的酸性增大，為了使海水達標排放，必須開大曝氣風機的風量，從而使廠用電增加。對此進行運行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)若脫硫效率太高，而曝氣風機風量開大后海水pH值仍不能達標時，可停運1臺海水升壓泵，略降低脫硫效率，使海水排放達標。實際證明運行1臺海水升壓泵，脫硫效率仍能達到95%，說明原來設計的裕量較大。

3.2 噴淋管小孔堵塞引起脫硫效率下降

2009年4月發(fā)現(xiàn)脫硫效率下降，最低至89%，停用脫硫系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)吸收塔內(nèi)的噴淋管小孔有堵塞現(xiàn)象，經(jīng)處理后脫硫效率恢復正常，8月20日再次發(fā)生同樣問題，進行了相同的處理。

噴淋管小孔容易堵的原因是小孔太小，海水的臟物容易堵塞小孔，針對這種現(xiàn)象，在新建機組的海水脫硫系統(tǒng)中，建議增大噴淋管小孔，并在小孔外加裝霧化片，以解決小孔容易堵的問題。

3.3 凈煙氣煙道積水

脫硫系統(tǒng)投入運行后，發(fā)現(xiàn)原設計的排水口較容易堵塞。經(jīng)分析，其原因是凈煙氣的排煙溫度接近海水溫度，凈煙氣濕度大，造成凈煙氣煙道及煙囪底部凝結(jié)大量海水，而海水中又混有大量的灰份，且排水口口徑較小。解決方法是加大排水口的口徑，在排水口處加裝法蘭，有堵塞時拆除法蘭人工疏通，另外增大排水引出管的坡度，增大水和灰的排出流動性。

3.4 煙囪防腐

機組投運不久發(fā)現(xiàn)，旁路煙道與煙囪接口、凈煙道與旁路煙道接口處及煙囪本體均有不同程度的滲漏現(xiàn)象。在脫硫系統(tǒng)大修時檢查發(fā)現(xiàn)煙囪內(nèi)的防腐涂層有弓起與開裂現(xiàn)象。分析原因是，當煙氣不經(jīng)脫硫系統(tǒng)時，煙氣溫度超過100℃，而脫硫后的凈煙氣溫度只有10℃～30℃，經(jīng)過冷熱煙氣的變換，防腐涂層和煙囪本體熱脹冷縮，兩者變化速率不一致，從而引起防腐涂層的弓起與開裂。此外由于結(jié)構(gòu)問題，煙囪牛腿處容易侵入酸水，也容易造成腐蝕。由于問題尚未很好解決，在煙囪防腐未處理好前，為了煙囪的安全，凈煙氣通過臨時煙囪排放。

3.5 吸收塔水位測量變送器容易堵

吸收塔水位測量采用壓力變送器，測點安裝在吸收塔底部，在脫硫系統(tǒng)大修時發(fā)現(xiàn)吸收塔底部積灰嚴重，測點容易被堵住，因此采用變送器測量液位的方法不適合吸收塔水位測量，需要尋找新的測量方法來解決該問題。

4 結(jié)語

煙氣海水脫硫系統(tǒng)工藝簡單，使用天然海水和空氣，不需要添加任何化學物質(zhì)，無廢棄物排放，排水參數(shù)達標即可直接排入大海，投資及運行費用低，建設周期短，控制方案簡單，運行維護方便，系統(tǒng)脫硫率可達90%以上，減少污染效果顯著。在沿海地區(qū)，煙氣海水脫硫系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。

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