燃煤发电厂机组海水脱硫SO2合格排放的保障举措

詹天芳

燃煤发电厂机组海水脱硫SO2合格排放的保障举措

詹天芳

厦门华夏电力发展有限公司

嵩屿电厂在脱硫设施投用初期，正处于我国电厂脱硫初期阶段。无论是管理经验还是运行人员的操作经验均存在不足，从而导致SO2排放超标或是为了抑制超标多消耗了不少厂用电。经过几年的不断总结和探索，电厂形成了各部门的良性互动，在煤炭采购、储存、配烧、负荷预测、运行操作和设备维护等环节加强信息沟通，通力合作，在做好节能减排方面，特别是SO2排放取得了良好成绩。

SO2浓度 脱硫效率 海水泵 配煤

1 电厂烟气脱硫投入的背景介绍

厦门华夏电力公司嵩屿电厂总装机容量为4×300MW，一期工程两台机组分别于1995年、1996年投产，二期两台机组于2005年底、2006年初竣工投产。由于我国工业的快速发展，火电厂如雨后春笋般拔地而起，而火电厂的燃料主要以煤炭为主，煤炭的燃烧是产生SO2的重要来源，SO2排放造成了严重的酸雨污染和生态危害。厦门市的空气质量在逐年下降，酸雨污染日益严重。作为燃煤机组的嵩屿电厂，在未实现脱硫前，烟囱的SO2浓度排放值平均在2000mg/Nm3左右，与厦门区域的空气质量变差存在必然联系。因此，厦门市政府要求华夏电力公司二期两台机组投产的前提是必须全厂实现脱硫运行。按照规定，要求脱硫效率达95%，可将SO2基本脱除，对环保有明显的正面效果。

图1 海水FGD流程示意图

2 嵩屿电厂海水脱硫工艺流程简介

嵩屿电厂地处厦门市海沧开发区九龙江出海口，脱硫方式选用了海水脱硫工艺，该工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气。烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未参与脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，并使海水的pH值与COD调整达到排放标准后排入大海。

每台机组设计3台海水增压泵（以下简称海水泵），A、B两台海水泵功率较大， C海水泵功率较小，C泵提供压力海水给最上层喷嘴，B泵提供压力海水给从上往下数第2、3层喷嘴，A泵提供压力海水给最下面两层喷嘴。每层喷淋层布置44个德国Munters Euroform公司制造的空心锥形碳化硅喷嘴。喷淋层的作用是将海水增压泵提供海水雾化成颗粒细小、均匀的水雾。水雾与烟气均匀、充分混合，五层喷淋层的喷嘴错开布置，以达到海水与烟气均匀、充分混合，保证脱硫效率，一般保持2台海水泵运行。

3 脱硫初期面临的超标现象

嵩屿电厂在脱硫设施投用初期，正处于我国电厂脱硫初期阶段，300MW机组采用海水脱硫的电厂几乎空白。虽然进行了市场调研和厂家的技术指导，仅保证了设备的安全投运，厂用电率增加了1%以上且经常出现SO2排放超标（国家规定SO2排放浓度≤400mg/Nm3，该电厂承诺减半即≤200mg/Nm3，单机脱硫效率达95%以上或排放浓度≤105mg/Nm3）。每当出现SO2排放超标时，才匆忙采取措施或者即使提前干预也办法不多。由于控制入炉煤的SO2总量意识不强，造成了即使3台海水泵均保持运行，也无法抑制排放超标问题。厦门市对环保极为重视，公司也为了兑现对社会的承诺，经常采取多台海水泵等运行方式，增大了厂用电的消耗，增加了脱硫运营成本。如何做好节能减排摆在了公司工作的重要位置。

4 采取的措施

针对排放超标且不经济的问题，经过几年调查研究和不断探索，形成了较好的应对方案。

4.1 合理搭配入炉煤

配煤应力争兼顾机组安全、环保、节能，合理配置入炉煤的含硫量。控制含硫量应兼顾燃料热值、水分、灰分等因素对机组负荷、辅机出力等环节的影响，也受到输煤侧如煤场自燃、输煤皮带等上煤设备健康状况的制约。如一旦监测到某储存区域的煤温度升高，有自燃趋势，应优先配烧，避免自燃引起火灾、热值损耗以及焖烧冒烟引起的社会负面影响。

日常配煤按“存低配高”原则执行，即尽量多配高硫煤，少配低硫煤，降低煤罐存煤平均含硫值。计划煤（神华煤和中煤）煤质指标较稳定，来船时可直接根据配煤计划将船煤上到煤仓；而市场煤煤质波动较大，提供报告数据与实际偏差较大，直接从煤船上到煤仓，可能要承担SO2超标的风险，因此尽量做到计划煤与市场煤错开间隔采购，以降低煤场配煤的难度。

4.2 源头控制好燃煤品质

嵩屿电厂储煤场为两个圆形煤罐，最大储煤量约25万吨，每次来船平均约5万吨，对每个船次来煤含硫量应进行合理搭配，不出现连续来几船高硫煤，也不要出现连续来几船低硫煤。因为连续船次高硫煤，将出现无低硫煤可配，使得入炉煤SO2总量急剧升高，即使三台海水泵全开也可能无法控制烟囱入口SO2排放合格；若连续船次低硫煤，单台海水泵也轻松满足脱硫要求，海水泵功能没有充分利用，同时低硫煤成本高，也增加了燃料采购成本。因此应根据库存煤的指标、发电量预测以及设备健康状况等综合因素统筹采购燃料，确保SO2排放不超标。

4.3 优化海水泵运行方式

本着环保兼顾节能的前提，运行人员根据负荷预测、脱硫塔进出口SO2参数（脱硫效率）以及设备健康状况进行合理控制3台海水泵的运行方式。一台海水泵运行可脱除绝大部分SO2，启动第二台时，其脱硫量并非成比例脱除，而仅仅脱除很小的一部分（单台海水增压泵启、停对SO2排放的影响值，由于目前各炉各海水泵特性差异较大，效果各有不同，第二台泵的影响大约为60~80 mg/Nm3），因此，应尽可能减少海水泵运行台数。如满负荷时两台大海水泵运行，负荷降低时，可调整为一大一小或一台海水泵运行，既满足脱硫效率又满足节能要求。排放SO2升高时，相应增加投入海水增压泵的顺序一般为：一小（1层）、一大（2层）、一小一大（3层）、二大（四层）、一小二大（5层）；反之相反。启停海水泵时应考虑到排放参数的变化量，避免停运一台的过程中出现排放超标。

4.4 利用各煤仓所配燃料的含硫量不同进行合理调整

每个煤仓所配的入炉煤含硫量应高低搭配，以方便运行人员控制SO2排放量。当SO2浓度排放出现增大趋势接近超标时，若运行给煤机出力有调整余地，可采用调整各给煤机出力，降低含硫量高的给煤量，增加含硫量低的给煤量，可抑制SO2超标；仍然超标而海水泵没有调整余地时，可切换含硫量低的制粉系统运行，同样可以降低入炉煤含硫总量，抑制SO2超标，尽量避免海水增压泵的频繁启、停，影响设备使用寿命。采用各个煤仓含硫量的高低搭配，给运行人员调整、避免排放超标增加了灵活性。

4.5 加强参数的监控和预测

机组监盘人员应加强环保参数的监控，根据煤量、负荷的变化、FGD入口参数的变化提前做出判断，发现异常及时处理。在机组投AGC（注：自动发电控制，即机组负荷受省调度根据电网负荷需求自动控制）期间更应该加强参数的跟踪，如AGC期间负荷升高，煤量已自动增加，虽然FGD入口SO2参数（单位含硫量）显示变化不大，但烟气总量增加，FGD出口SO2仍然会升高，因此必须做好增启海水泵等措施。

4.6 设备故障防范

提前判断脱硫设备故障是防范排放超标的重要一环。认真做好维护点检、设备巡视工作，及时发现设备缺陷和隐患。当发现一台海水泵异常需要停运检修时，应根据当前燃烧煤种情况及时调整上煤品种，降低入炉煤的含硫量，控制其它两台海水泵在满负荷情况下，单机出口SO2排放不超标。海水泵短时检修，也可利用低谷负荷时段或申请短时降负荷处理；加强脱硫塔海水喷淋头的维护。因海水中含有海生物及其它杂质，喷淋头容易被堵塞，引起喷淋效果下降，降低脱硫效果。因此运行人员应认真做好海水加氯和循环水泵的滤网清洗工作，同时根据海水泵出口压力和脱硫效率的变化判断喷淋头是否堵塞，一旦判断堵塞严重，应尽量少用该海水泵，利用机组检修或调停机会，清洗维护喷淋头；加强监测数据、数据传输的准确性。检修人员应加强测量数据仪器的维护，传送到DCS画面的参数显示不准，将影响运行人员的判断和处理。送省调和环保局数据的准确性也至关重要，一旦发现在线监控实时数据异常，应立即汇报、处理并做好记录工作，确保不出现人为因素导致的超标。

5 结束语

通过几年不断总结，嵩屿电厂在煤炭采购、储存、配烧、负荷预测、运行操作和设备维护等环节加强信息沟通，通力合作，形成了良好的互动协调。在节能减排方面，特别是SO2排放取得了良好成绩。目前在做好节能工作的基础上，各台机组每月脱硫效率均在95%以上，SO2平均排放浓度在50~70 mg/Nm3，杜绝了突发超标问题，得到了当地政府的肯定，多年获得环保先进单位和省级文明单位。

[1] 东方锅炉厂.厦门华夏电力发展有限公司海水脱硫系统说明书.

[2] 厦门嵩屿电厂.厦门华夏电力发展有限公司脱硫运行规程.

[3] 厦门嵩屿电厂.厦门华夏电力发展有限公司燃料运行规程.

[4] 厦门嵩屿电厂.厦门华夏电力发展有限公司锅炉运行规程.