湛江调顺电厂油改煤后脱硫系统的运行优化

摘要：湛江调顺电厂2×600MW机组油改煤后，原设计处理高含硫燃奥里油烟气的湿法脱硫装置改造为处理燃煤烟气，该装置运行中存在能耗偏高、厂用电率较大的不利情况。在现有设备基础上，在保证烟气污染物排放达到环保要求的前提下，通过运行参数的调整、运行操作的优化试验，使脱硫装置的能耗降低；脱硫系统运行故障率下降，可用率提高；提高石膏副产品质量。

关键词：油改煤；湿法脱硫；运行优化；节能降耗

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0036-03

1 改造概况

1.1 改造总述

湛江调顺电厂两台机组原燃用400号奥里乳化油S=2.85%，已配套建好一炉一塔制两套石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置。现因奥里油供应问题，将其改造成为燃煤机组。根据环评要求取消旁路烟道，在对原有脱硫系统改动最小、尽量利用原有系统及设备的前提下，脱硫率保证值将不低于95%时系统所能适应的入口烟气SO2浓度最大值为4400mg/Nm3及其对应燃煤硫分Sar为1.98%、出口SO2排放浓度不大于200mg/Nm3。两台机组分别于2011年8月、10月份投产发电。

1.2 改造后系统简介

改造后FGD系统采用湿式强制氧化、石灰石-石膏回收工艺，一炉一塔制，吸收塔采用的逆流喷淋空塔。整个工艺系统主要分为：烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统、排空及浆液抛弃系统、废水处理系统、石灰石浆液配制系统、工艺水和压缩空气系统。

2 改造后现状分析

经过改造后一年多的运行，对脱硫装置历史数据和运行参数的分析和研究，湛江调顺电厂2×600MW机组脱硫装置主要存在以下需要优化的地方：

2.1 自动化程度偏低

投运的两套脱硫装置，其DCS系统中，除了除雾器冲洗为自动外，所有操作均为手动，所有设备的顺控程序均未投入使用，增加了操作难度和误操作的几率。特别是GGH的蒸汽吹扫也没有投自动，且高压水冲洗不可用，对FGD的稳定运行存在较大风险，在脱硫旁路取消的背景下，整套脱硫装置的运行可靠性相应提高至与发电主机相同的程度，因此脱硫装置现状成为整个电厂的安全生产的“短板”。

2.2 测量仪表准确性

脱硫DCS显示仪表参数与实际测量值存在较大偏差。比较重要的如吸收塔浆液密度较实际值偏高2%；石灰石浆液密度偏低2%；烟气流量和压力误差较大；除雾器压差不准确；GGH压差不准确等。给操作人员增加了工作难度，也使经济运行、事故预防难度加大。

2.3 操作参数控制

两套脱硫系统的基本控制策略还是设计合理，在几乎完全是操作员盘面手动的情况下，脱硫系统运行稳定，脱硫效率维持在95%以上，保持了较低的故障率。但是仍然存在某些参数的设定不太合理，人为增加了操控的难度，如浆液密度控制、pH值控制、真空皮带脱水机运行参数等。

2.4 石膏品质

根据优化试验前三个月石膏化验数据，水分13.2%，纯度88%，品质较低。而原设计要求石膏纯度高于或等于90%，自由水分不高于10%。

2.5 能耗

浆液系统绝大部分设备均为油改煤之前的旧有设备，由于燃煤平均含硫最高仅1.98%，较之原设计下降50%，使得转动设备普遍容量均过大，能耗偏高，脱硫厂电率达到1.65%。

3 优化试验措施

3.1 烟气系统

GGH的运行安全直接关系到脱硫装置乃至电厂的正常运转，GGH运行中容易堵塞，高压冲洗水泵原运行方式是GGH压降明显增加后投用，但此时往往已经无法阻止堵塞的进一步加剧。由于GGH在历史运行过程中，高压水泵启动条件设置过高等原因，使得GGH冲洗效果不理想，即使冲洗后压差正常，往往在短期内压差又迅速上升。加强GGH的吹扫：蒸汽吹扫顺控程序改为，间隔时间定为16小时一次。高压冲洗水泵冲洗原规程为根据GGH压差进行，现改为15天冲洗一次，冲洗时间12min，按照GGH冲洗转速，保证至少6圈冲洗，此吹扫选择负荷较高时进行，至少大于450MW。经过此优化，GGH压差能够控制在设计范围，2012年#2机组最长运行周期已达6个月。

3.2 吸收系统

3.2.1 参数控制。吸收系统的参数控制，对于石膏品质的控制以及浆液的稳定极为重要。根据2台机组运行的实际情况，确定如下参数：

（1）pH值控制在5.0～5.6之间，减少吸收塔结垢，稳定石膏结晶。原来经常pH值高达6.2，对石膏生长极为不利。

（2）浆液密度控制在1130～1180kg/m3范围。原密度范围1140～160kg/m3，由于范围过窄，燃煤含硫高时，造成皮带脱水系统频繁启动，影响设备寿命，增加能耗。

（3）吸收塔液位控制在9.5～10.2m。

（4）石灰石浆液补充量，原为手动控制，而优化试验使用添加剂后，pH值响应缓慢，再根据pH值调节石灰石浆液流量发生较为严重的滞后。控制方式改造成自动调节，并安装参考值模块，该参考值（m3/h）定义为：

[实测烟气量]×[烟气中SO2浓度]×95%/64×100×

1.03/0.8/25%/[石灰石浆液密度]，石灰石浆液补充尽量按此参考值添加（图1）。

图1 石灰石浆液流量参考值设定公式

3.2.2 除雾器冲洗程序优化。原除雾器冲洗程序冲洗方式为每个阀门开启1.5min，间隔3min开启下一个阀门，一个循环为约100min，平均每小时流量42m3。此种冲洗方式不仅冲洗效果差，水耗也较高，低负荷时对水平衡压力较大，使得不仅废水排量较设计值增加了100%，还常常需要向事故浆液箱排浆。将除雾器冲洗程序改为所有阀门连续依次各冲洗1.5min，之后间隔85min后开始下一循环，这样冲洗效果较好，且冲洗水量可降为32m3/h。确保了除雾器压差在正常范围的前提下防止GGH高压冲洗水量过大对脱硫水平衡造成干扰。

3.3 石膏脱水系统

3.3.1 石膏旋流站。由于石膏脱水系统沿用旧有设备，裕量达到了100%，为降低能耗，尽可能采用两炉同时脱水，使用一套皮带脱水机系统。每台炉对应了一台石膏旋流器，该石膏旋流器有12个旋流子，对于设计燃煤情况，旋流器同样有100%的裕量，如每次脱水时启用全部旋流子，固然可以很快降低浆液密度，但如此短时间的密度降低，将对石膏晶粒的生长产生很大冲击，造成石膏品质下降。因此，每次两炉共同脱水时，石膏旋流器应启用6～8个旋流子，即使偶尔出现单台炉脱水，旋流子数量也不要超过10个，控制旋流子底流浓度在45%～55%之间。磨机制浆时也同样不得同时使用两台磨机，单台磨机出力即可满足需要。

3.3.2 真空皮带脱水机参数控制。石膏脱水时皮带机运行情况，据现场观察，真空度达到-70～-60kPa，滤饼厚度15～17mm，石膏含水率达到12%以上，原因可能为：（1）石膏结晶较差；（2）石膏表面覆盖一层颗粒度极小的粉尘等物质。

采取的优化措施为：（1）加强废水排放。（2）加强对真空度的监视，调整脱水皮带机频率使其真空度尽量控制在-50kPa左右。（3）石膏脱水时控制滤饼厚度在22～27mm。（4）添加脱硫添加剂促进结晶效果。采取以上措施以后石膏的含水率由之前的13%以上稳定在10.2%以下，最低达到9.6%，保证了石膏品质。

3.3.3 石灰石浆液制备系统。经过对石灰石浆液旋流器底流和溢流的分析，底流密度1805kg/m3，溢流密度1308kg/m3，符合设计，石灰石磨制系统工作正常。但进塔石灰石浆液密度经测量为1230kg/m3，但仪表显示为

1020kg/m3，与设计值30%的浓度有一定差距。经过排查分析，密度计测量不准的原因是密度计旁路的限流孔板由于冲刷，孔径增大，已经无法起到限流作用，使得流过密度计的流量过小。现已将石灰石密度测量旁路的限流孔板改为截止阀，使用阀门调节确保了流过密度计的浆液流速在表计的规定范围内。

3.3.4 脱硫系统保护逻辑。湛江调顺电厂保护逻辑是由北京博奇重新编制，已经考虑到取消旁路的情况。但是由于当前部分仪表数据不准确，存在较大的误动作风险，已经对仪表系统进行校正，对保护逻辑进行了梳理，确保了机组整体的安全运行，提高了运行可靠性。

3.4 脱硫添加剂节能试验

脱硫添加剂具有促进SO2的直接反应，加速CaCO3的溶解，促进CaSO3迅速氧化成CaSO4，强化CaSO4的沉淀，降低液气比，减少钙硫比，减少水分的蒸发，对pH值有一定的缓冲作用。

湛江调顺电厂脱硫装置设计起点较高，脱硫效率必须维持在95%以上，在添加剂试验之前，1#（2#）塔一共四台循环泵，从未投用少于三台，入口烟气含硫量在1500～2000mg/Nm3时，pH值需提高至5.8以上，才可维持95%以上的脱硫效率；含硫量在3000mg/Nm3以上时，pH值需提高至6.0左右，长此以往，造成石膏纯度过低，含水较高，且石灰石消耗较高。在烟气含硫3500mg/Nm3以上时，必须投用全部四台循环泵。使用添加剂后，大部分时间仅投用两台循环泵，在高达3500～4000mg/Nm3含硫时，也只需开启三台循环泵，且无须提高pH值。一年的运行中，pH值始终控制在5.2～5.6的范围内。

烟气含硫在2500mg/Nm3以下时投运两台浆液循环泵脱硫效率可保证95%以上，如图2所示：

图2

烟气含硫在1800～4000mg/Nm3时投运三台浆液循环泵脱硫效率可保证95%以上，如图3所示。

据统计一台浆液循环泵电流在90A左右。300MW时，双泵和三泵运行时增压风机电流平均相差8A，450MW时，双泵和三泵运行时增压风机电流平均相差12A。全年大约可以节电475万度至750万度，对于一台炉平均日发电量31亿度，相比之前脱硫厂用电率1.65%计，实现了脱硫厂用

电节能约8%～12%以上。

4 结语

在达到环保要求前提下，这一年来脱硫系统优化取得了初步成果，规范了运行参数，优化了运行规程，提升了脱硫系统稳定性，提高了自动化程度，使得脱硫装置的能耗有明显降低，稳定了石膏质量。

作者简介：谢佳（1981—），女，湖南长沙人，湛江中粤能源有限公司环境工程专业助理工程师，研究方向：电厂相关的环保措施。