燃煤电厂湿法脱硫系统运行环保监督工作探讨

张建华，冯英山

(中国华电集团有限公司福建公司，福州 350001)

0 引言

目前，我国火电装机容量在电力总装机容量中占比较高，据初步核算，2017年我国能源消费总量为44.9亿t标准煤。煤炭燃烧产生的废气中含有大量的污染物，如SO2，NOx，粉尘等。高投入、高消耗、高排放、低效率的发展模式让我们付出了巨大的环保代价。习近平在全国生态环境保护大会上指出，加大力度推进生态文明建设、解决生态环境问题，坚决打好污染防治攻坚战，推动我国生态文明建设迈上新台阶。燃煤电厂作为煤炭消耗大户，应履行企业的社会责任，切实做好污染防治和生态保护工作。

1 湿法脱硫系统工作原理

目前，烟气脱硫技术达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫工艺分为湿法、半干法、干法3大类。湿法脱硫以石灰石作为烟气脱硫剂，利用湿磨系统制成石灰石浆液，输送至吸收塔，与逆流的烟气交叉反应，吸收烟气中的SO2，并被鼓入的空气中的氧气强制氧化为二水硫酸钙，最终排出并经脱水后形成石膏产物。湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单。福建华电可门发电有限公司4台600 MW超临界燃煤锅炉采用的是石灰石-石膏湿法脱硫系统。

1.1 超低排放要求及超低排放下湿法脱硫主要性能参数

燃煤电厂超低排放指电厂排放烟气污染物中颗粒物、SO2和NOx质量浓度分别不高于10，35，50 mg/m3(标态)。超低排放下湿法脱硫主要性能参数见表1。

表1 超低排放下湿法脱硫主要性能参数

1.2 湿法脱硫主要设备及作用

吸收塔是脱硫系统的主设备，脱硫剂在吸收塔中吸收烟气中的SO2，保证达到环保要求。浆液循环泵将吸收塔底部的浆液送至喷淋层，并提供一定的压力，保证浆液的有效喷淋。除雾器布置在吸收塔顶部区域，去除烟气中的液滴，避免湿烟气对下游设备的腐蚀。氧化风机将空气不断送入吸收塔底部浆液池中，为亚硫酸钙的氧化提供氧气[1]。脉冲悬浮泵布置在吸收塔底部，不断将吸收塔下部的浆液抽出并重新打入吸收塔中。向下喷射一方面起到搅拌作用，另一方面可将氧化风进行均匀分配。脱硫烟气在线监测系统(CEMS)分原烟气CEMS和净烟气CEMS，主要测量烟气参数以及脱硫系统进、出口SO2含量。CEMS的准确性和可靠性影响电厂污染物排放总量核实、质量浓度达标判定以及环保税统计等工作，其重要性不言而喻。

2 脱硫运行监督主要指标

2.1 脱硫系统运行主要控制参数

(1)吸收塔系统：吸收塔液位、pH值、密度、氧化风量、除雾器压降、浆液循环泵电流及出口压力、浆

液流量、除雾器冲洗间隔、冲洗压力、冲洗流量。

(2)制浆系统：石灰石浆液密度、细度、湿磨机运行电流、再循环泵出口压力、旋流站运行压力、湿磨机下料量、石灰石料仓料位、供浆罐液位。

(3)脱水系统：真空皮带机运行频率、石膏厚度、石膏含水率、真空罐真空度、石膏库料位。

(4)烟气系统：净烟气SO2质量浓度、净烟气温度、脱硫效率。

2.2 影响脱硫效率的主要因素

影响脱硫效率的主要因素包括烟气流速、燃煤硫分、吸收塔浆液品质(包括pH值、密度、石膏晶种、Cl-质量浓度、酸性不浓物质量浓度等)、入口烟尘质量浓度、废水排放量、氧硫比、钙硫比、液气比、CEMS表计等。

2016年年初，福建华电可门发电有限公司#4机组出现脱硫效率下降的现象。分析各浆液循环泵运行工况正常，Cl-质量浓度在1个月内从9 821 mg/L上升至15 403 mg/L，同样负荷和入炉煤硫分工况下，需要多启动1台吸收塔浆液循环泵。吸收塔作为脱硫系统主设备，相关原辅料和机组工况的变化都会集中在吸收塔内体现出来，为了保证脱硫系统的正常运行，必须重点加强吸收塔内浆液品质的运行控制以及变化趋势跟踪。

3 脱硫系统主要设备缺陷及分析

3.1 磨损堵塞

碳酸钙难溶于水，石灰石浆液是石灰石粉与工艺水的混合体，在管道传输时受不同管道管径、弯头、流速等影响，对各传输、存储设备均存在磨损和堵塞。运行控制中，一方面应该加强石灰石来料的检查，避免SiO2等杂质含量超标，同时合理制定设备检修周期，及时处理浆液泵叶轮、搅拌器等缺陷，保持浆液流速在合理范围内(一般不超过1.3 m/s)；另一方面，工作介质为石灰石或石膏浆液的，设备启动前、停止后均应进行足够的冲洗，并注水防止结晶腐蚀。

3.2 腐蚀

湿法脱硫系统中不仅磨损现象突出，腐蚀问题也给日常的运行维护带来很多麻烦。其原因是：一方面，由于湿法脱硫以水为载体完成整个脱硫工艺流程，设备表面与介质进行了充分接触，增加了应力腐蚀、化学腐蚀等的发生；另一方面，磨损与腐蚀常常相伴而行，塔壁防腐层一旦破坏，腐蚀便迅速发生，同时加剧了磨损。

进行设备的日常运行维护监督时，应选用合格的不锈钢材料及防腐材料，保证浆液密度、pH值、Cl-质量浓度等指标控制在设计范围内；同时，加强设备日常消缺力度，避免堵塞、腐蚀范围扩大。

除了设备选型外，在设备设计上也应进行相应的环保监督，保证设备间距、安装位置、安装质量、介质流速、设备寿命以及检修工艺等符合相关标准规范。

3.3 除雾器堵塞

造成除雾器堵塞的原因多种多样，可归纳为除雾器本身及冲洗系统故障、吸收塔浆液品质问题、电除尘除尘效果问题、检修工艺以及热控表计问题等。

(1)除雾器冲洗水压力偏低，喷嘴堵塞，喷嘴雾化效果差，久而久之，除雾器叶片的结垢逐步加剧，进一步影响除雾器除雾效果。一般要求除雾器冲洗时压力为0.2～0.3 MPa，冲洗时侧重对一级除雾器上下面的冲洗；停机时检查除雾器及冲洗水系统的损坏情况，并进行相应处理。

(2)浆液高pH值运行，吸收塔内浆液含有过量的石灰石成分，经烟气带至除雾器沉积吸收SO2后形成硬垢，增加除雾器堵塞风险。

(3)浆液高密度运行，特别当吸收塔中的浆液过饱和度超过1.4时，烟气液滴中固体成分同样偏高，被除雾器捕集后会导致除雾器堵塞加剧。

(4)检修工艺问题。烟道积灰及塔内积浆清理不彻底，开机过程中大量灰浆被除雾器捕集，造成堵塞。再者，冲洗喷嘴、除雾器叶片安装质量差等同样会影响除雾器的正常运行。脱硫系统检修时应注重做好吸收塔整体检修质量验收工作。

3.4 CEMS表计SO2含量波动

2018年2月23日，福建华电可门发电有限公司#1机组启动后，#1脱硫效率偏低。负荷510 MW时，出口SO2质量浓度为23.7 mg/m3，原烟气中SO2质量浓度为951 mg/m3，需运行4台浆液循环泵。对比修前、修后工况，发现如下问题。

(1)净烟气CEMS表计中SO2质量浓度波动频繁，表计反应滞后，时间长达40 min，造成调整困难。

(2)供浆曲线与pH值曲线基本一致，供浆调整后，pH计基本能在1～2 min内反应。

(3)运行人员为了减小表计反应滞后，加大供浆调整幅度且调整频繁，SO2质量浓度波动范围更大，加大了调整难度。

(4)运行人员为了减小表计反应滞后，提前调整，在SO2低位时加大供浆量，SO2高位时减小供浆量，不符合常规调整方法。工况稳定、运行人员经验丰富且无其他操作时可以使用该方法，其余条件下这样调整可能导致SO2含量超标时间更长。

(5)运行人员为了减少调整频率，供浆量基本偏大，吸收塔pH值在高位运行，造成主观上觉得机

组脱硫效率低。

综上，运行人员调整难处在于表计惯性大，反应滞后。后经过停机处理，增加烟气导流板，优化烟道中烟气流场分布，CEMS表计波动问题得到解决。

4 脱硫系统环保监督管理

4.1 排放监督

火电厂SO2许可排放质量浓度、许可排放总量应严格按照核发的排污许可证执行。排放质量浓度日均值超标时，政府环境保护主管部门可采取限产等措施，发电企业应按照一类障碍来管理，遵循“四不放过”原则。

4.2 国控源平台管理监督

火电厂作为重点排污单位，大气污染物CEMS应实现与国控源平台的同步联网，年度数据传输有效率不低于75%。国控源平台故障导致数据出现异常情况时，火电厂应在12 h内向所在地市级及省级环境保护主管部门报告，限期恢复正常。在此期间，按照环发〔2008〕6号《污染源自动监控设施运行管理办法》开展手工监测并报送手工监测数据。

4.3 脱硫设施监督

脱硫设施及其附属设备安全可靠，有齐全的设计资料、技术协议、性能验收报告。设备安装符合技术规范要求，设备性能达到设计要求。出现缺陷及时消缺，备品备件齐全。

脱硫设施计划停运检修必须提前5 d向环境保护行政主管部门等相关单位报告并批准；结合机组和脱硫设施运行情况制定机组检修或技改计划，脱硫设施检修或技改后，应进行相应的性能验收试验。

脱硫设施台账完整齐全，应包括设施的工程项目资料、运行和检修规程、检修维护记录、启停及主要运行操作记录、生产情况报表、燃料分析报表、运行情况记录、主要异常及分析记录、主要运行指标统计、向环保部门报送的相关资料及报告、污染源监控系统报表、分散控制系统(DCS)曲线等。

4.4 CEMS监督

(1)HJ/75—2017《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》在2017年进行第2次修订，并于2018年3月1日开始实施，不再是推荐性标准。应注意各项指标参数的变更情况，及时进行相应改造，避免环保数据失真、失控。按相关要求做好CEMS的维护管理工作，监督各项表计及在线仪表准确、可靠。

(2)CEMS应获得相应环保主管部门的有效性认证，并进行有效性审核。应建立和完善CEMS日常运行、维护和校验制度，维护人员岗位制度，CEMS技术管理制度，CEMS操作规程等管理制度。因设备质量原因导致数据未通过有效性审核时，应及时更换自动监测装置，并重新向环保主管部门申请验收。

(3)CEMS如因故停运，需详细记录停运原因、启停时间等，并在24 h内以传真或文件形式及时报当地环保部门、上级单位和环保监督中心备案。CEMS发生故障应及时消缺；发生异常情况，应做好异常情况的台账记录。

(4)CEMS与DCS在线数据、历史数据和历史曲线的显示应符合相关要求，历史数据需每月定时进行备份，历史数据和历史曲线需保存1 a以上[1]。

(5)确保CEMS与DCS数据真实，杜绝人为干预和数据造假，CEMS和DCS就地操作数据和各套传输数据应保持一致。

4.5 脱硫设施排放监测监督

福建华电可门发电有限公司大气污染物采用24 h自动监测，按照HJ/75—2017《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》开展自动监测数据的校验比对。在自动监测设施出现故障期间，应手动监测烟气中颗粒物、SO2和NOx的质量浓度，每4 h至少监测1次，每天不少于6次；同时，将手工监测数据报送环保部门，每天不少于4次，间隔不得超过6 h。

手工监测方法、仪器、样品保存应符合相关技术标准规范要求。手工监测数据可作为年度总量核算时对应SO2含量自动监测数据缺失时段的基础数据。

5 结束语

燃煤发电企业应该提高生态文明思想认识，持续做好脱硫系统的运行环保监督管理工作，进一步挖掘污染物协同防治的潜力，走绿色发电、品质发电的道路，以适应新环保形势下的经营需要。