摘要：提出了選定煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化思想，包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化兩方面，并以廣東省連州電廠的石灰石/石膏濕法FGD 系統(tǒng)為例，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化分析。結(jié)果表明，通過(guò)優(yōu)化，可使FGD 系統(tǒng)簡(jiǎn)化，投資、運(yùn)行費(fèi)用大大減低，并增強(qiáng)機(jī)組和FGD 系統(tǒng)本身的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫,優(yōu)化,設(shè)計(jì),運(yùn)行

1 連州電廠 FGD 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

連州電廠的FGD系統(tǒng)是廣東省首套石灰石/石膏濕法煙氣脫硫裝置，除石灰石上粉和石膏排放系統(tǒng)外，其它所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備均由奧地利能源公司提供。該裝置設(shè)計(jì)處理連州電廠現(xiàn)有2×125 MW 機(jī)組所產(chǎn)生的全部煙氣。石灰石粉從廠外直接買(mǎi)入，副產(chǎn)品石膏脫水至45%含固率后拋棄。該系統(tǒng)于2000 年12 月完成168 h 試運(yùn)行，進(jìn)入試生產(chǎn)運(yùn)行， 2001 年7 月17～20 日進(jìn)行了FGD 裝置的性能驗(yàn)收試驗(yàn)。 FGD 的系統(tǒng)流程見(jiàn)圖，詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)參見(jiàn)文獻(xiàn)[1～2]。

從鍋爐電除塵器后出來(lái)的煙氣，經(jīng) FGD 入口擋板進(jìn)入吸收塔，向上流動(dòng)，并且被通過(guò)噴嘴霧化后向下噴淋的2 層石灰石漿液滴以逆流方式所洗滌。用作脫硫劑的石灰石漿液由2 臺(tái)漿泵（1 用1 備）打到2 臺(tái)吸收塔循環(huán)泵入口，與吸收塔底的石膏漿液混合。在吸收塔底部，大部分亞硫酸鹽與 1 臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)供給的氧氣反應(yīng)生成硫酸鹽。經(jīng)過(guò)凈化處理的煙氣流經(jīng)2 個(gè)臥式除霧器，以除去漿液微滴。脫硫后的煙氣被蒸汽再熱器加熱到80 ℃以上，經(jīng)出口煙氣擋板進(jìn)入煙囪；加熱后的蒸汽冷凝為凝結(jié)水收集在2 個(gè)凝結(jié)水箱中，并通過(guò) 2 組凝結(jié)水泵回收打入除氧器系統(tǒng)中。FGD 系統(tǒng)設(shè)有旁路煙道，上有兩個(gè)旁路擋板。由于擋板處可能出現(xiàn)的泄漏，所以擋板集中設(shè)有2 臺(tái)密封風(fēng)機(jī)。

FGD 系統(tǒng)的產(chǎn)品——石膏漿液通過(guò)2 臺(tái)石膏漿液泵（1 用1 備）打入1 個(gè)水力旋流器內(nèi)，脫水至含固率約為45%進(jìn)入石膏漿液罐中，由2 臺(tái)漿液拋棄泵（1 用1 備）打入鍋爐灰渣水緩沖池內(nèi)，直接由電廠灰渣泵打到灰場(chǎng)拋棄。

2 FGD 裝置各系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

2.1 煙氣系統(tǒng)

2.1.1 煙氣擋板的改進(jìn)

當(dāng) FGD 啟、停時(shí)，煙氣進(jìn)行由旁路和主路的切換，由于兩路煙道的阻力不一樣，此時(shí)會(huì)對(duì)鍋爐的爐膛負(fù)壓產(chǎn)生明顯的影響，特別是當(dāng)FGD 系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，F(xiàn)GD 旁路擋板在彈簧的作用下2 s 內(nèi)快速打開(kāi)，造成鍋爐的爐膛負(fù)壓波動(dòng)更大。若燃燒的煤質(zhì)差，在這么短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行人員無(wú)法將負(fù)壓調(diào)整過(guò)來(lái)，極有可能造成鍋爐滅火。在深圳媽灣電廠海水FGD 系統(tǒng)、重慶熱電廠[3～4]的FGD 系統(tǒng)上都出現(xiàn)過(guò)因 FGD 系統(tǒng)壓力的變化而引起鍋爐跳閘的事故。況且由于長(zhǎng)久不操作，彈簧的可靠性不夠，電廠FGD 系統(tǒng)4 次失電它都未能正確動(dòng)作，從而使熱煙氣進(jìn)入吸收塔，造成了除霧器大面積損壞事故[5]。另外,對(duì)兩臺(tái)機(jī)組共用一套FGD 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，當(dāng)FGD 運(yùn)行時(shí)，高濃度的SO2 煙氣倒灌進(jìn)入停運(yùn)鍋爐而使?fàn)t膛負(fù)壓變正。因此可改進(jìn)如下：

將旁路擋板的關(guān)閉程序分為3 個(gè)階段，每次只關(guān)閉30% 左右，從而延長(zhǎng)了擋板的關(guān)閉時(shí)間，使得爐膛負(fù)壓的變化平緩，運(yùn)行人員有充分的時(shí)間對(duì)爐膛負(fù)壓進(jìn)行調(diào)整，這點(diǎn)在 FGD 系統(tǒng)調(diào)試就已進(jìn)行了。取消兩個(gè)旁路擋板配置的彈簧系統(tǒng)，將原煙氣擋板、潔凈煙氣擋板、兩個(gè)旁路擋板的電源由FGD 系統(tǒng)380 V 開(kāi)關(guān)柜改在主廠房380 V 工作段或公用段，這樣一來(lái)可以大大提高FGD 的安全性。當(dāng)FGD 系統(tǒng)完全失電時(shí)，煙氣擋板仍然可以正常操作，旁路打開(kāi)使熱煙氣流過(guò)，從而保護(hù)了系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠、磷片涂層、除霧器等其它吸收塔內(nèi)部設(shè)備。用壓縮空氣來(lái)密封引風(fēng)機(jī)出口擋板以防止煙氣倒流。

在單爐運(yùn)行時(shí)，擋板的臺(tái)密封風(fēng)機(jī)風(fēng)壓足夠，基本上沒(méi)有風(fēng)漏入吸收塔，檢修人員可在FGD 系統(tǒng)內(nèi)如煙道上、吸收塔內(nèi)安全工作。但當(dāng)2 臺(tái)爐在運(yùn)行時(shí)，煙氣便進(jìn)入FGD 系統(tǒng)內(nèi)，氣味難聞，十分嗆人，根本不能入塔內(nèi)。這表明此時(shí)FGD 入口擋板密封性不好了。一個(gè)原因是FGD 進(jìn)出口擋板處煙氣壓力不同，出口遠(yuǎn)小于入口，是負(fù)壓。而密封風(fēng)共用一根母管，風(fēng)便大部分流向出口，造成入口密封不足。若改為進(jìn)、出口處2 個(gè)擋板單獨(dú)設(shè)立2 臺(tái)小的密封風(fēng)機(jī)，運(yùn)行時(shí)1 用1 備，則可以提高密封性能。另外可以大大節(jié)省密封風(fēng)管道，同時(shí)提高了密封系統(tǒng)的可靠性。

2.1.2 煙道的改進(jìn)

在 FGD 入口煙道上預(yù)設(shè)噴水。運(yùn)行表明，F(xiàn)GD 吸收塔入口煙道上積灰嚴(yán)重，同時(shí)過(guò)多的飛灰對(duì)FGD 系統(tǒng)有十分不利的影響，故AE 公司設(shè)計(jì)時(shí)要求入口飛灰濃度不大于 300 mg/m3。預(yù)設(shè)噴水不僅可更好地保證FGD 系統(tǒng)的運(yùn)行，提高脫硫效率；而且可以提高副產(chǎn)品石膏的品位[6]（對(duì)石膏回收工藝來(lái)說(shuō)十分重要），同時(shí)在緊急狀態(tài)下可保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和防腐不受高溫?zé)煔獾膿p壞。

由于有漏煙，故在 FGD 入口煙道上會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。在連州，只在吸收塔入口約1 m 處有涂層，脫硫后煙氣的腐蝕性比未脫硫前并未減小，反而會(huì)使腐蝕加大[7]，從入口擋板后的約10 m的煙道未有防腐，實(shí)際運(yùn)行表明，煙道已開(kāi)始出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象。

2003 年7 月初，電廠對(duì)FGD 再熱器后的煙道和煙囪進(jìn)行了全面檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，煙囪入口約20 m的原煙道遭到了嚴(yán)重腐蝕。煙道厚度原為6 mm，現(xiàn)為4.8～5.2 mm，即腐蝕了1 mm 左右，而FGD 系統(tǒng)累計(jì)的運(yùn)行時(shí)間不到1 年，并且運(yùn)行含硫量（約0.8%）大大低于設(shè)計(jì)值（2.5%）。目前電廠已對(duì)吸收塔入口煙道及尾部煙道進(jìn)行了防腐保護(hù)措施，暫未發(fā)現(xiàn)煙囪有腐蝕現(xiàn)象。

2.2 蒸汽加熱器系統(tǒng)

(1) 將加熱蒸汽改為一路。連州電廠 FGD 系統(tǒng)采用蒸汽加熱的方式，蒸汽來(lái)源為汽機(jī)的3 段抽汽。 #1、#2 爐的輔汽母管是連在一起的，因而可將原2 路蒸汽并成1 路就可，這樣可以節(jié)約1 路管道及相應(yīng)的電動(dòng)門(mén)、調(diào)節(jié)門(mén)，降低成本。

(2) 凝結(jié)水箱及凝結(jié)水泵1 組即可。原設(shè)計(jì)是將凝結(jié)水收集在2 個(gè)凝結(jié)水罐中，并通過(guò)2 組凝結(jié)水泵（共4 個(gè)，2 用2 備）打入機(jī)組的除氧器系統(tǒng)中。但實(shí)際上凝結(jié)水量很小最大不過(guò) 24 t/h，因而用1 個(gè)凝結(jié)水罐及1 組2 臺(tái)凝結(jié)水泵便足夠，這樣系統(tǒng)簡(jiǎn)化，設(shè)備減少，維修保養(yǎng)也方便。目前電廠已將2 個(gè)凝結(jié)水罐相連，只用一組凝結(jié)水泵運(yùn)行即可。

2.3 吸收塔系統(tǒng)

將 2 臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行改為1 用1 備的形式。原設(shè)計(jì)燃煤含硫量為2.5%，2 臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行方能達(dá)到設(shè)計(jì)脫硫率。然而實(shí)際上目前的燃煤含硫量Sar 多在1.0%以下，1 臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行便可達(dá)到足夠的脫硫率，因而將1 臺(tái)備用可以大大省電。即使在設(shè)計(jì)2.5%的含硫量下，當(dāng)只有1 臺(tái)爐運(yùn)行時(shí)，也可以只開(kāi)1 臺(tái)泵即可。

2.4 石灰石漿液系統(tǒng)

石灰石漿液系統(tǒng)主要由流化風(fēng)機(jī)、石灰石粉倉(cāng)、給粉機(jī)、石灰石漿液罐、石灰石漿液泵等設(shè)備組成。在制漿時(shí)，石灰石粉通過(guò)漿液罐的溢流管冒出，嚴(yán)重污染周?chē)h(huán)境。起初是用儀用空氣密封，但效果不佳，并且造成儀用空氣壓力降低、備用空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)的現(xiàn)象。后改用流化風(fēng)機(jī)的風(fēng)來(lái)密封，但也不行，仍有石灰石粉外冒。又臨時(shí)用一皮管引至循環(huán)泵房的排污池中，然而不久皮管就浮在水面上，噴出的粉彌漫在泵房?jī)?nèi)，造成更大的污染。更為嚴(yán)重的是，這一改動(dòng)引起溢流管內(nèi)漿液沉淀結(jié)塊導(dǎo)致堵塞而運(yùn)行人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致石灰石漿罐液位過(guò)高（液位計(jì)稍有不準(zhǔn)）、罐內(nèi)憋壓將玻璃鋼結(jié)構(gòu)的石灰石漿罐頂部鼓起、受損變形，并使攪拌器支架附著部位多處斷裂的事故。最后采用特制的密封水罐徹底解決了這一問(wèn)題。

2.5 石膏脫水及拋棄系統(tǒng)

該系統(tǒng)除保留一次脫水、水力旋流器外，其它可以全部取消（注：原設(shè)計(jì)可能上二次脫水的）。

既然石膏拋棄，何必要儲(chǔ)存？直接通過(guò)石膏泵將漿液一次脫水后輸送到電廠的灰渣前池，再通過(guò)灰渣泵打到灰場(chǎng)是最簡(jiǎn)單的。各種溢流、取樣水也可直接通到灰渣前池，這樣除水力旋流器外、石膏漿液罐及攪拌器、石膏拋棄泵等設(shè)備及相關(guān)管道、儀表、整個(gè)排污池都可省去，可大大節(jié)約投資。把現(xiàn)場(chǎng)拆管檢查和實(shí)驗(yàn)室分析灰渣管的結(jié)垢機(jī)理結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究，表明脫硫石膏漿液與機(jī)組灰渣水混排的方式對(duì)現(xiàn)有排灰渣管道的影響不大，不會(huì)加劇灰管的結(jié)垢。對(duì)于拋棄法設(shè)計(jì)的FGD 系統(tǒng)，可以不必單獨(dú)設(shè)立脫硫石膏液漿排放管道，這樣可以大大節(jié)約投資。

2.6 公用系統(tǒng)

(1) 用引風(fēng)機(jī)冷卻水的回水來(lái)補(bǔ)充FGD 的工藝水。

FGD 系統(tǒng)需消耗大量的工藝水，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)耗水量約70 t/h。原設(shè)計(jì)FGD 系統(tǒng)的工藝用水來(lái)源于#2 機(jī)組的工業(yè)水母管（由兩臺(tái)工業(yè)水泵供給）。由于其本身的工業(yè)水供給裕度不大，因此當(dāng)FGD 系統(tǒng)補(bǔ)充工藝水時(shí)，使機(jī)組設(shè)備的冷卻水壓力大幅度下降，造成運(yùn)行設(shè)備如送、引風(fēng)機(jī)軸承的冷卻效果變差，引起電廠工業(yè)用水緊張。并且引起工業(yè)水泵電流的波動(dòng)。用引風(fēng)機(jī)冷卻水的回水補(bǔ)充FGD 的工藝水，解決了此問(wèn)題。

(2) 其它。FGD 系統(tǒng)的儀用空氣耗量不大，目前電廠已停用原有儀用空壓機(jī)，而將儀用空氣改由機(jī)組的儀用空壓機(jī)提供。柴油發(fā)電機(jī)原設(shè)計(jì)是在 FGD 系統(tǒng)6 kV 失電的緊急情況下啟動(dòng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)向FGD 系統(tǒng)的保安段送電。然而現(xiàn)場(chǎng)多次停電事故表明，如把攪拌器等主要設(shè)備的電源接到廠用電380 V 系統(tǒng)上，柴油發(fā)電機(jī)完全可以省去。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”