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)的設計和運行優(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，對其進行優(yōu)化分析。結(jié)果表明，通過優(yōu)化，可使FGD 系統(tǒng)簡化，投資、運行費用大大減低，并增強機組和FGD 系統(tǒng)本身的安全可靠性。

關鍵詞：煙氣脫硫,優(yōu)化,設計,運行

1 連州電廠 FGD 系統(tǒng)簡介

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)的設計、設備均由奧地利能源公司提供。該裝置設計處理連州電廠現(xiàn)有2×125 MW 機組所產(chǎn)生的全部煙氣。石灰石粉從廠外直接買入，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 試運行，進入試生產(chǎn)運行， 2001 年7 月17～20 日進行了FGD 裝置的性能驗收試驗。 FGD 的系統(tǒng)流程見圖，詳細設計參數(shù)參見文獻[1～2]。

從鍋爐電除塵器后出來的煙氣，經(jīng) FGD 入口擋板進入吸收塔，向上流動，并且被通過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 臺漿泵（1 用1 備）打到2 臺吸收塔循環(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 臺氧化風機供給的氧氣反應生成硫酸鹽。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)2 個臥式除霧器，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)出口煙氣擋板進入煙囪；加熱后的蒸汽冷凝為凝結(jié)水收集在2 個凝結(jié)水箱中，并通過 2 組凝結(jié)水泵回收打入除氧器系統(tǒng)中。FGD 系統(tǒng)設有旁路煙道，上有兩個旁路擋板。由于擋板處可能出現(xiàn)的泄漏，所以擋板集中設有2 臺密封風機。

FGD 系統(tǒng)的產(chǎn)品——石膏漿液通過2 臺石膏漿液泵（1 用1 備）打入1 個水力旋流器內(nèi)，脫水至含固率約為45%進入石膏漿液罐中，由2 臺漿液拋棄泵（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拋棄。

2 FGD 裝置各系統(tǒng)的優(yōu)化改進

2.1 煙氣系統(tǒng)

2.1.1 煙氣擋板的改進

當 FGD 啟、停時，煙氣進行由旁路和主路的切換，由于兩路煙道的阻力不一樣，此時會對鍋爐的爐膛負壓產(chǎn)生明顯的影響，特別是當FGD 系統(tǒng)保護動作時，F(xiàn)GD 旁路擋板在彈簧的作用下2 s 內(nèi)快速打開，造成鍋爐的爐膛負壓波動更大。若燃燒的煤質(zhì)差，在這么短的時間內(nèi)運行人員無法將負壓調(diào)整過來，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作，從而使熱煙氣進入吸收塔，造成了除霧器大面積損壞事故[5]。另外,對兩臺機組共用一套FGD 系統(tǒng)的設計，當FGD 運行時，高濃度的SO2 煙氣倒灌進入停運鍋爐而使爐膛負壓變正。因此可改進如下：

將旁路擋板的關閉程序分為3 個階段，每次只關閉30% 左右，從而延長了擋板的關閉時間，使得爐膛負壓的變化平緩，運行人員有充分的時間對爐膛負壓進行調(diào)整，這點在 FGD 系統(tǒng)調(diào)試就已進行了。取消兩個旁路擋板配置的彈簧系統(tǒng)，將原煙氣擋板、潔凈煙氣擋板、兩個旁路擋板的電源由FGD 系統(tǒng)380 V 開關柜改在主廠房380 V 工作段或公用段，這樣一來可以大大提高FGD 的安全性。當FGD 系統(tǒng)完全失電時，煙氣擋板仍然可以正常操作，旁路打開使熱煙氣流過，從而保護了系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠、磷片涂層、除霧器等其它吸收塔內(nèi)部設備。用壓縮空氣來密封引風機出口擋板以防止煙氣倒流。

在單爐運行時，擋板的臺密封風機風壓足夠，基本上沒有風漏入吸收塔，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2 臺爐在運行時，煙氣便進入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FGD 入口擋板密封性不好了。一個原因是FGD 進出口擋板處煙氣壓力不同，出口遠小于入口，是負壓。而密封風共用一根母管，風便大部分流向出口，造成入口密封不足。若改為進、出口處2 個擋板單獨設立2 臺小的密封風機，運行時1 用1 備，則可以提高密封性能。另外可以大大節(jié)省密封風管道，同時提高了密封系統(tǒng)的可靠性。

2.1.2 煙道的改進

在 FGD 入口煙道上預設噴水。運行表明，F(xiàn)GD 吸收塔入口煙道上積灰嚴重，同時過多的飛灰對FGD 系統(tǒng)有十分不利的影響，故AE 公司設計時要求入口飛灰濃度不大于 300 mg/m3。預設噴水不僅可更好地保證FGD 系統(tǒng)的運行，提高脫硫效率；而且可以提高副產(chǎn)品石膏的品位[6]（對石膏回收工藝來說十分重要），同時在緊急狀態(tài)下可保護系統(tǒng)內(nèi)設備和防腐不受高溫煙氣的損壞。

由于有漏煙，故在 FGD 入口煙道上會出現(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，反而會使腐蝕加大[7]，從入口擋板后的約10 m的煙道未有防腐，實際運行表明，煙道已開始出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象。

2003 年7 月初，電廠對FGD 再熱器后的煙道和煙囪進行了全面檢查，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)累計的運行時間不到1 年，并且運行含硫量（約0.8%）大大低于設計值（2.5%）。目前電廠已對吸收塔入口煙道及尾部煙道進行了防腐保護措施，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，蒸汽來源為汽機的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 路管道及相應的電動門、調(diào)節(jié)門，降低成本。

(2) 凝結(jié)水箱及凝結(jié)水泵1 組即可。原設計是將凝結(jié)水收集在2 個凝結(jié)水罐中，并通過2 組凝結(jié)水泵（共4 個，2 用2 備）打入機組的除氧器系統(tǒng)中。但實際上凝結(jié)水量很小最大不過 24 t/h，因而用1 個凝結(jié)水罐及1 組2 臺凝結(jié)水泵便足夠，這樣系統(tǒng)簡化，設備減少，維修保養(yǎng)也方便。目前電廠已將2 個凝結(jié)水罐相連，只用一組凝結(jié)水泵運行即可。

2.3 吸收塔系統(tǒng)

將 2 臺循環(huán)泵同時運行改為1 用1 備的形式。原設計燃煤含硫量為2.5%，2 臺循環(huán)泵同時運行方能達到設計脫硫率。然而實際上目前的燃煤含硫量Sar 多在1.0%以下，1 臺循環(huán)泵運行便可達到足夠的脫硫率，因而將1 臺備用可以大大省電。即使在設計2.5%的含硫量下，當只有1 臺爐運行時，也可以只開1 臺泵即可。

2.4 石灰石漿液系統(tǒng)

石灰石漿液系統(tǒng)主要由流化風機、石灰石粉倉、給粉機、石灰石漿液罐、石灰石漿液泵等設備組成。在制漿時，石灰石粉通過漿液罐的溢流管冒出，嚴重污染周圍環(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、備用空壓機頻繁啟動的現(xiàn)象。后改用流化風機的風來密封，但也不行，仍有石灰石粉外冒。又臨時用一皮管引至循環(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內(nèi)，造成更大的污染。更為嚴重的是，這一改動引起溢流管內(nèi)漿液沉淀結(jié)塊導致堵塞而運行人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，最終導致石灰石漿罐液位過高（液位計稍有不準）、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：原設計可能上二次脫水的）。

既然石膏拋棄，何必要儲存？直接通過石膏泵將漿液一次脫水后輸送到電廠的灰渣前池，再通過灰渣泵打到灰場是最簡單的。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、石膏拋棄泵等設備及相關管道、儀表、整個排污池都可省去，可大大節(jié)約投資。把現(xiàn)場拆管檢查和實驗室分析灰渣管的結(jié)垢機理結(jié)合起來進行研究，表明脫硫石膏漿液與機組灰渣水混排的方式對現(xiàn)有排灰渣管道的影響不大，不會加劇灰管的結(jié)垢。對于拋棄法設計的FGD 系統(tǒng)，可以不必單獨設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) 用引風機冷卻水的回水來補充FGD 的工藝水。

FGD 系統(tǒng)需消耗大量的工藝水，滿負荷運行時耗水量約70 t/h。原設計FGD 系統(tǒng)的工藝用水來源于#2 機組的工業(yè)水母管（由兩臺工業(yè)水泵供給）。由于其本身的工業(yè)水供給裕度不大，因此當FGD 系統(tǒng)補充工藝水時，使機組設備的冷卻水壓力大幅度下降，造成運行設備如送、引風機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。用引風機冷卻水的回水補充FGD 的工藝水，解決了此問題。

(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，而將儀用空氣改由機組的儀用空壓機提供。柴油發(fā)電機原設計是在 FGD 系統(tǒng)6 kV 失電的緊急情況下啟動，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關向FGD 系統(tǒng)的保安段送電。然而現(xiàn)場多次停電事故表明，如把攪拌器等主要設備的電源接到廠用電380 V 系統(tǒng)上，柴油發(fā)電機完全可以省去。

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