楊振明，黨志國，陳崇明，宋國升

(1.河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113；2.河北省電力研究院，石家莊 050021)

1 系統(tǒng)概況及存在的問題

某火電廠現(xiàn)裝有2×600 MW和2×660 MW共4臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔(無GGH)。每期工程設(shè)置1套石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)，事故漿液箱和廢水排放母管按照兩期工程公用考慮。脫硫系統(tǒng)上游均布置2臺(tái)雙室四電場(chǎng)靜電除塵器，脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

1-4號(hào)機(jī)組脫硫運(yùn)行情況一直比較穩(wěn)定，但是從2010年12月份以來，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常情況，主要表現(xiàn)為高負(fù)荷期間脫硫效率下降、漿液密度和Cl-濃度增加、石膏脫水困難等。針對(duì)上述情況，該文從對(duì)脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行影響較大的脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度、吸收塔氧化系統(tǒng)、漿液參數(shù)控制、脫硫系統(tǒng)負(fù)荷等方面進(jìn)行分析，診斷造成脫硫系統(tǒng)運(yùn)行異常的原因。

表1 某火電廠脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2 脫硫系統(tǒng)異常原因分析

2.1 脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度

檢修發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組電除塵器2、3電場(chǎng)部分收塵區(qū)存在虛接短路情況，造成二次參數(shù)較低，基本上處于無效收塵狀態(tài)；3號(hào)機(jī)組B除塵器由于3、4電場(chǎng)陰極螺旋線斷裂，造成后2級(jí)電場(chǎng)均不能正常收塵運(yùn)行。采用煙塵測(cè)試儀測(cè)試1-3號(hào)脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度，結(jié)果分別為300～400 mg/m3、100～150 mg/m3、400～500 mg/m3?？梢钥闯觯捎?號(hào)和3號(hào)機(jī)組電除塵器處于非正常運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致其脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度過高。一般來說煙氣中50%～75%的煙塵可被吸收塔洗滌吸收，被吸收的煙塵對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響有以下幾方面[1-2]：煙塵中的F-和Al3+等易形成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物將CaCO3包裹起來，最終導(dǎo)致吸收塔漿液中CaCO3過剩，石灰石活性降低，甚至出現(xiàn)pH無法上升的“石灰石屏蔽”現(xiàn)象；煙塵中的堿性物質(zhì)如MgCO3、Fe2O3、Al2O3在進(jìn)入吸收塔漿液后生成易溶的鎂、鐵、鋁鹽等，由于漿液的循環(huán)，這些鹽類將會(huì)逐步富集起來，增加大量的非Ca2+離子，弱化CaCO3在溶液體系中的溶解度和電離；煙塵中的二氧化硅難以研磨，進(jìn)入吸收塔后導(dǎo)致循環(huán)泵等重要設(shè)備磨損，減小出力，從而降低液氣比。對(duì)于1號(hào)和3號(hào)機(jī)組，由于脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度過高，降低了石灰石的活性和溶解度，減緩了SO2與石灰石的反應(yīng)速率，導(dǎo)致了脫硫系統(tǒng)效率下降。

2.2 吸收塔氧化系統(tǒng)

1-4號(hào)機(jī)組的氧化系統(tǒng)均采用攪拌器與空氣噴槍組合式。為了保證亞硫酸鹽充分氧化，吸收塔內(nèi)部應(yīng)保證足夠的氧化風(fēng)量，在吸收塔內(nèi)部均勻鼓泡。然而，3號(hào)機(jī)組吸收塔內(nèi)2個(gè)氧化噴管先后斷裂，導(dǎo)致大量的空氣從氧化空氣母管直接進(jìn)入漿液中。由于未有效將氧化空氣噴入至攪拌器壓力側(cè)打散，縮短了氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間；缺少了攪拌器的切削作用，氧化空氣在漿液中的氣泡過大，減小了氧化空氣和漿液的接觸面積，最終導(dǎo)致亞硫酸鹽氧化不充分。另外，由于脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度增加，導(dǎo)致部分機(jī)組為保持一定的脫硫效率，只能提高pH值。2011年3月3日,1號(hào)和2號(hào)機(jī)組脫硫運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 1-2號(hào)機(jī)組脫硫運(yùn)行參數(shù)

由表2可知，1號(hào)機(jī)組在滿負(fù)荷情況下，漿液pH值控制比2號(hào)機(jī)組高了0.3。當(dāng)pH增大時(shí)，亞硫酸鹽的溶解度隨之降低，減小了總的氧化反應(yīng)速率。當(dāng)氧化率降低時(shí)，漿液中亞硫酸鹽的濃度增大，造成石膏品質(zhì)下降；亞硫酸鹽及其水合物會(huì)形成一種致密的針狀晶體，不易長大，且粒徑較小，容易堵塞濾布導(dǎo)致石膏脫水性能下降。

2.3 漿液參數(shù)控制

2011年3月1日,1-4號(hào)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)吸收塔漿液密度和Cl-含量如表3所示。

表3 1-4號(hào)機(jī)組吸收塔漿液密度和Cl-含量

由表3可知，4臺(tái)機(jī)組的漿液密度過高，導(dǎo)致漿液質(zhì)量濃度均高于吸收塔內(nèi)設(shè)計(jì)質(zhì)量濃度(10%～15%)。吸收塔漿液密度較低時(shí)，單位體積內(nèi)吸收溶質(zhì)較少，不利于吸收；但當(dāng)密度過大時(shí)，不僅會(huì)影響吸收塔內(nèi)晶體的粒徑分布狀況，惡化石膏脫水效果，而且容易出現(xiàn)石膏晶核，晶核會(huì)在異物的表面上積聚、生長，容易發(fā)生管道的結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。針對(duì)電廠脫硫系統(tǒng)實(shí)際情況，造成吸收塔漿液密度過高的主要原因?yàn)闊煔庠谖账礈爝^程中除去的大量煙塵；為保持高pH值加入過剩的石灰石。1-4號(hào)機(jī)組的Cl-濃度均大于20 000 mg/L。漿液中的Cl-主要來源于煙氣中的HCl和煙塵中的氯化物，對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響主要有以下幾方面：對(duì)石灰石的溶解有明顯的抑制作用，Cl-主要以CaCl2形式溶解于漿液中，Ca2+濃度的增加，因同離子效應(yīng)將抑制CaCO3的溶解；Cl-還會(huì)增加液膜的黏性，影響SO2的物理吸收和化學(xué)吸收；Cl-濃度較高時(shí)還影響石膏的結(jié)晶，導(dǎo)致結(jié)晶缺陷，造成生成的石膏晶體不穩(wěn)定，致使大石膏晶體在不飽和條件下溶解較快而生成大量的細(xì)小結(jié)晶體，造成脫水困難。吸收塔內(nèi)Cl-濃度過高的主要原因在于吸收塔入口煙塵濃度過大，以及兩期工程公用1根廢水排放母管導(dǎo)致廢水排放量偏少。

2.4 脫硫系統(tǒng)負(fù)荷

該火電廠部分機(jī)組負(fù)荷在660 MW情況下，燃煤量遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，直接導(dǎo)致進(jìn)入吸收塔的煙氣量增加。由于煙氣量增加引起的煙氣流速增大造成煙氣在吸收塔中的停留時(shí)間縮短，導(dǎo)致部分煙氣不易被漿液吸收。由于循環(huán)漿液量不變，液氣比會(huì)隨著煙氣量的增大而減小，直接導(dǎo)致脫硫效率下降。因此，脫硫系統(tǒng)負(fù)荷增加也是造成脫硫系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行的原因。

3 結(jié)論及建議

綜合來講，1-4號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)問題，主要是吸收塔入口煙塵濃度過高、3號(hào)機(jī)組氧化噴管斷裂、漿液參數(shù)控制不合理和脫硫系統(tǒng)處理負(fù)荷增加造成的。由于每期工程的2臺(tái)機(jī)組公用石膏脫水系統(tǒng)和兩期工程公用事故漿液箱，1臺(tái)機(jī)組脫硫漿液出現(xiàn)問題往往會(huì)擴(kuò)散到其他機(jī)組，造成其他機(jī)組的脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況。針對(duì)電廠幾臺(tái)機(jī)組存在的問題，建議從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。

a. 處理除塵器缺陷，合理調(diào)整電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，降低脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度，既可以避免對(duì)石灰石活性和溶解度產(chǎn)生不良影響，也可以有效降低吸收塔漿液密度，防止惡化吸收塔內(nèi)部的結(jié)晶情況。

b. 處理3號(hào)機(jī)組氧化噴管斷裂缺陷，以保證在滿負(fù)荷情況下，亞硫酸鹽能夠被充分氧化，提高石膏脫水效果。

c. 增加1根廢水排放母管，加強(qiáng)廢水排放量，控制漿液中Cl-濃度在6 000～7 000 mg/L的范圍內(nèi)，減少Cl-對(duì)石膏結(jié)晶和SO2吸收的不利影響。

d. 保證來煤品質(zhì)適合鍋爐、除塵、脫硫系統(tǒng)，使燃煤量和煙氣量在設(shè)計(jì)值范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王福忠，牛永鋒，劉群坡.600 MW機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)控制策略研究[J].廣西輕工業(yè)，2009，25(3):41-43.

[2] 周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2006.