姜友

【摘 ?要】我廠1、2號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)經(jīng)超低排放改造后，每臺(tái)機(jī)組各增加了一臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)單位給出的氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式指導(dǎo)意見為：兩運(yùn)一備，在這種運(yùn)行方式前提下未充分考慮到機(jī)組負(fù)荷率及入爐煤硫份對(duì)氧化風(fēng)量的需求量。為深入推進(jìn)節(jié)能降耗和運(yùn)行精細(xì)化管理工作，脫硫?qū)I(yè)管理人員經(jīng)認(rèn)真研究氧化風(fēng)對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響及相關(guān)理論計(jì)算，提出并實(shí)施了兩臺(tái)機(jī)組脫硫氧化風(fēng)系統(tǒng)母管連通運(yùn)行及氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式深度優(yōu)化的方案，不但提高了氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行的靈活性，還提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】脫硫系統(tǒng); 氧化風(fēng)機(jī);?氧化風(fēng)量;?氧化風(fēng)母管連通;?亞硫酸鈣

1、 概述

我廠2×660MW超臨界“W”火焰鍋爐燃煤發(fā)電機(jī)組于2015年12月31日建成投產(chǎn)，同步投運(yùn)FGD脫硫及SCR脫硝設(shè)施。煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，不設(shè)原、凈煙氣擋板及旁路擋板，不設(shè)GGH。原設(shè)計(jì)為一爐一塔，一塔設(shè)2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，一運(yùn)一備，每臺(tái)氧化風(fēng)量至少為30000 Nm3/h，壓頭為119.3kPa，設(shè)計(jì)脫硫入口煙氣SO2濃度9800mg /Nm3，煙氣量2099000Nm3/h;經(jīng)過超低改造后為一爐兩塔串聯(lián)，新增一個(gè)吸收塔為后塔，與原有吸收塔串聯(lián)運(yùn)行，每爐新增一臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，和現(xiàn)有兩臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)形成兩用一備，氧化風(fēng)量至少為30000 Nm3/h，壓頭為119.3kPa，設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)入口煙氣SO2濃度12000mg/Nm3，煙氣量2236000m3/h。超低改造前兩塔氧化風(fēng)系統(tǒng)只能單獨(dú)運(yùn)行，改造后為了提高氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行的靈活性及經(jīng)濟(jì)性，將1、2號(hào)機(jī)組氧化風(fēng)系統(tǒng)母管進(jìn)行連通運(yùn)行。

2、 氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行的目的

2.1提高了氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行的靈活性，即在一定量負(fù)荷及硫份的情況下，可以減少氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.2減少了氧化風(fēng)機(jī)的啟、停次數(shù)，即提高了氧化風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的完全穩(wěn)定性，也延長(zhǎng)了氧化風(fēng)機(jī)的使用壽命。

3、氧化風(fēng)的作用

燃煤電廠所用燃料為原煤，而原煤中含有一定量的SO2，這些含有SO2的原煤在燃燒后會(huì)生成相應(yīng)量的氣態(tài)SO2，如果這些SO2不經(jīng)過處理直接排入大氣會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成嚴(yán)重的污染。為了降低SO2的排放，減少對(duì)環(huán)境的污染程度，國(guó)家先后下發(fā)了節(jié)能減排的相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，如現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011 ）中就明確規(guī)定，煙氣中SO2排放標(biāo)準(zhǔn)必須小于35mmg/Nm3。為了嚴(yán)格執(zhí)行落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排的相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，使煙氣中的SO2達(dá)標(biāo)排放，電廠在煙氣系統(tǒng)中設(shè)置了SO2處理系統(tǒng)及相關(guān)裝置，即FGD。煙氣中的SO2被吸收塔中的漿液吸收后與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成相應(yīng)量的亞硫酸鈣，亞硫酸鈣又與氧進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鈣晶體后被排除。如果這些亞硫酸鈣不及時(shí)被氧化，含量就會(huì)逐漸升高，輕則引起脫硫效率降低，脫水困難，副產(chǎn)品石膏品質(zhì)變差，機(jī)組被迫降低負(fù)荷運(yùn)行等，但經(jīng)過及時(shí)處理是可以恢復(fù)正常的;嚴(yán)重時(shí)將會(huì)造成吸收塔中的漿液中度，無法維持FGD的正常運(yùn)行，不但機(jī)組會(huì)被迫停機(jī)，還得花大量的人力物力處置中毒的漿液。為了維持吸收塔漿液中的亞硫酸鈣在正常值，就需要相應(yīng)量的氧氣，雖然燃燒后的煙氣中含有一定量的殘氧，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這就需要氧化風(fēng)機(jī)強(qiáng)制鼓入相應(yīng)量的氧化風(fēng)將漿液中多余的亞硫酸鈣強(qiáng)制氧化為硫酸鈣，以此來維持FGD的正常運(yùn)行及提高副產(chǎn)品石膏的品質(zhì)。

4、氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行的影響

4.1氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行期間如果調(diào)整不當(dāng)，做不到精準(zhǔn)控制將會(huì)造成氧化風(fēng)量過?；蚱?。當(dāng)氧化風(fēng)量過剩時(shí)，富余的空氣以氣泡的形式從漿液中溢至漿液表面，一方面助長(zhǎng)了漿液起泡的速度，吸收塔形成虛假液位，如因虛假液位造成溢流而被迫降低吸收塔液位運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致吸收塔漿液氧化空間及時(shí)間的減少，從而導(dǎo)致亞硫酸鈣不能被及時(shí)氧化，即在氧化風(fēng)量實(shí)際過剩的情況下，由于利用率太低，也會(huì)導(dǎo)致亞硫酸鈣含量升高;另一方面，氧化風(fēng)利用率降低，吸收塔內(nèi)部阻力增大，造成氧化風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)能耗增加。

4.2當(dāng)氧化風(fēng)量偏低時(shí)，一方面吸收塔漿液中的亞硫酸鈣得不到及時(shí)強(qiáng)制氧化，漿液中的亞硫酸鈣含量就會(huì)逐漸升高，當(dāng)亞硫酸鈣含量偏高時(shí)就會(huì)形成一種亞硫酸鈣和硫酸鈣兩種物質(zhì)的混合晶體，這種晶體會(huì)在脫硫設(shè)備表面形成一種叫CSS的軟垢，特別是在自然氧化后會(huì)形成硬垢，從而造成脫硫設(shè)備及管道堵塞，如果亞硫酸鈣過高時(shí)，亞硫酸鈣會(huì)析出并沉積于石灰石表面，致使石灰石顆粒表面鈍化，阻礙了石灰石的繼續(xù)溶解，導(dǎo)致石灰石利用率降低和脫硫效率降低。根據(jù)相關(guān)資料得知，當(dāng)亞硫酸鈣超過了懸浮液的吸收極限就會(huì)以亞硫酸鈣晶體的形式開始沉積，當(dāng)相對(duì)飽和濃度達(dá)到一定值時(shí)，亞硫酸鈣晶體將在懸浮液中已有的晶體表面進(jìn)行生長(zhǎng)，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)部結(jié)垢，而且產(chǎn)生的亞硫酸鈣會(huì)隨溶液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細(xì)孔內(nèi)，當(dāng)FGD停運(yùn)漿液倒空后，溶液中的亞硫酸鈣析出并結(jié)晶，隨后體積發(fā)生膨脹，使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致嚴(yán)重得剝離損害。

5、氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益

空氣密度因環(huán)境溫度的不同而有所不同，環(huán)境溫度越低，空氣密度越大;反之，環(huán)境溫度越高，空氣密度越小。顧氧化風(fēng)機(jī)的出力也不是恒定的，會(huì)因空氣密度的不同而有所不同，空氣密度較大時(shí)氧化風(fēng)機(jī)出力相應(yīng)就會(huì)增大;反之，空氣密度較小時(shí)，氧化風(fēng)機(jī)出力相應(yīng)就會(huì)減小，相匹配的就是氧化放風(fēng)機(jī)電流的升高或降低，即耗電量的不同。根據(jù)茶園鎮(zhèn)2019年年平均氣溫16.5度，我廠氧化風(fēng)機(jī)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)得知我廠氧化風(fēng)機(jī)在這一環(huán)境溫度下的單位時(shí)間耗電量為1084kWh/h。假設(shè)每天氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行8小時(shí)，每天可節(jié)電8672 kWh/h;再根據(jù)2019年雙機(jī)同時(shí)運(yùn)行的天數(shù)（222天）及現(xiàn)行電價(jià)（0.3515）進(jìn)一步得知我廠氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行后全年的節(jié)電情況。如下表

6、氧化風(fēng)量理論計(jì)算

6.1氧化風(fēng)量計(jì)算公式

氧化風(fēng)量=煙氣流量*入口二氧化硫濃度*（1-吸收塔吸收區(qū)的自然氧化率）*脫硫效率/二氧化硫分子量*氧硫摩爾比/氧化空氣利用率*干空氣分子量/（干空氣中氧的含量*干空氣密度）

備注：脫硫效率99.9%;吸收塔吸收區(qū)的自然氧化率7%;二氧化硫分子量64kg/mol;氧硫摩爾比0.5;氧化空氣利用率33%;干空氣分子量29kg/mol;干空氣中氧的含量21%;干空氣密度1.205kg/m3.

說明：因我廠所在地全年平均氣溫在16.5℃左右，故空氣密度取的是環(huán)境溫度20℃時(shí)的值;我廠吸收塔入口原煙氣中氧量較低，特別是高負(fù)荷時(shí)，只有4%左右，燃燒調(diào)整不當(dāng)時(shí)會(huì)更低，加之煙氣流速及液氣比隨時(shí)都在發(fā)生變化，故自然氧化率取值為7%; 1、2號(hào)吸收塔經(jīng)超低改造后，只是將1、2號(hào)吸收塔氧化風(fēng)母管進(jìn)行聯(lián)通，氧化風(fēng)系統(tǒng)并沒有進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)改造，如前、后塔氧化風(fēng)均無流量計(jì)，前、后塔之間無煙氣二氧化硫濃度測(cè)點(diǎn)，后塔氧化風(fēng)總門為普通手動(dòng)擋板門，開關(guān)線性很不好（如從100%關(guān)至20%與從0%開至20%，同樣是20%的閥位，但氧化風(fēng)壓力偏差很大，即閥門內(nèi)部擋板開度是有很大差別的）等;所以在吸收塔實(shí)際運(yùn)行中即不知道前、后塔單獨(dú)的二氧化硫脫實(shí)際出量，也不知道前、后塔的實(shí)際氧化風(fēng)量，調(diào)整前、后塔氧化風(fēng)量只能通過開關(guān)后塔氧化風(fēng)總門的方式來控制后塔氧化風(fēng)壓力，造成氧化風(fēng)量利用率較低，及參照其它電廠氧化風(fēng)的利用率，故我廠氧化風(fēng)利用率先取值為33%。

6.2氧化風(fēng)量計(jì)算

不同工況下處理1000kg二氧化硫所需氧化空氣量

7、氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行后初期氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式調(diào)整依據(jù)及相關(guān)參數(shù)跟蹤

7.1氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及前、后塔氧化風(fēng)量調(diào)整依據(jù)

單機(jī)運(yùn)行或氧化風(fēng)管未聯(lián)通運(yùn)行時(shí)：

雙機(jī)運(yùn)行或氧化風(fēng)管聯(lián)通運(yùn)行時(shí)：

初期調(diào)整相關(guān)運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)

結(jié)論：由于前期調(diào)整沒有找到太多的參考調(diào)整依據(jù)，只能憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，最終導(dǎo)致個(gè)別塔的CaSO3.1/2H?O異常升高，個(gè)別塔的CaSO3.1/2H?O又明顯偏低，而且還很不穩(wěn)定，不但吸收塔漿液品質(zhì)沒有得到保證，還使得氧化風(fēng)量的利用率大大降低。

7.2氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行后后期氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式調(diào)整依據(jù)及相關(guān)參數(shù)跟蹤

氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及前、后塔氧化風(fēng)量調(diào)整依據(jù)

結(jié)論：在總結(jié)前期調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)后，為了找到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的參數(shù)作為調(diào)整參考依據(jù)，我們從現(xiàn)場(chǎng)及DCS內(nèi)查看了相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)1號(hào)吸收塔后塔氧化風(fēng)總管壓力與1號(hào)后塔液位4及2號(hào)吸收塔后塔氧化風(fēng)總管壓力與2號(hào)后塔液位4的變化趨勢(shì)是同步的，后來的實(shí)驗(yàn)調(diào)整就以這兩個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)作為調(diào)整依據(jù)，經(jīng)過無數(shù)次的調(diào)整、對(duì)比、取樣化驗(yàn)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，吸收塔的CaSO3.1/2H?O基本都能控制在正常值內(nèi)，說明了1、2號(hào)機(jī)組氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行是可行的。

8、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整指導(dǎo)意見

8.1氧化風(fēng)機(jī)無論在任何運(yùn)行方式下，1號(hào)后塔氧化風(fēng)總門開度不能低于12%，2號(hào)后塔氧化風(fēng)總門開度不能低于25%，否則容易導(dǎo)致1、2號(hào)吸收塔后塔氧化風(fēng)量不足，而前塔氧化風(fēng)量又過剩。

8.2氧化風(fēng)機(jī)無論在任何運(yùn)行方式下，1號(hào)吸收塔后塔氧化風(fēng)總門開度不能超過25%，2號(hào)吸收塔后塔氧化風(fēng)總門開度不能超過35%，否則容易導(dǎo)，1、2號(hào)吸收塔前塔氧化風(fēng)量不足，而后塔氧化風(fēng)量又過剩。

8.3雙塔運(yùn)行需要調(diào)整為三氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式時(shí)，計(jì)算脫除量不能以平均值來確定氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，必須以脫除量大的脫硫塔的脫除量來確定氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

8.4兩塔三風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式下，必須將氧化風(fēng)機(jī)聯(lián)通門全開，并加強(qiáng)后塔氧化風(fēng)壓力與后塔液位壓力差的監(jiān)視對(duì)照（1號(hào)吸收塔參照后塔液位4對(duì)應(yīng)壓力，2號(hào)吸收塔參照后塔液位8對(duì)應(yīng)壓力）。

8.5 1、2號(hào)吸收塔前、后塔液位、漿液密度必須嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整。

8.6監(jiān)盤人員要加強(qiáng)原煙氣SO2濃度及原煙氣流量的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)聯(lián)系檢修檢查處理，并根據(jù)實(shí)際負(fù)荷、煤質(zhì)及原煤硫份計(jì)算出大概的原煙氣SO2濃度和原煙氣流量來調(diào)整氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式。

8.7由于摸索時(shí)間不長(zhǎng)，為防止?jié){液品質(zhì)出問題，根據(jù)參考條件無論運(yùn)行單臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)或者三臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，運(yùn)行時(shí)間超過8小時(shí)后，必須取對(duì)應(yīng)脫硫塔漿液送化驗(yàn)室，及時(shí)化驗(yàn)CaSO3.1/2H?O含量是否嚴(yán)重超標(biāo)（正常值一般情況下在2%左右）。

8.8單臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)或者三臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，若發(fā)現(xiàn)脫硫塔出口SO2不正常升高，漿液呈漿糊狀，脫水效果明顯變差，及時(shí)增啟氧化風(fēng)機(jī)，并將1、2號(hào)塔氧化風(fēng)機(jī)分開運(yùn)行。

9、需要其它專業(yè)配合處理的相關(guān)事項(xiàng)

9.1熱工人員要保證氧化風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性，如吸收塔后塔氧化風(fēng)總管壓力，吸收塔后塔漿液各層壓力（特別是1號(hào)吸收塔后塔液位4壓力和2號(hào)吸收塔后塔液位8），吸收塔前、后塔液位等。

9.2由于氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行工況時(shí)間不長(zhǎng)，還達(dá)不到精準(zhǔn)調(diào)整，為了保證吸收塔漿液品質(zhì)及收集更多數(shù)據(jù)，在氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行期間會(huì)不定時(shí)取樣化驗(yàn)，便于及時(shí)了解吸收塔漿液中亞硫酸鈣的變化情況，從而針對(duì)性的作進(jìn)一步的優(yōu)化調(diào)整，這就需要化學(xué)人員對(duì)送達(dá)樣品應(yīng)及時(shí)化驗(yàn)并給出正確結(jié)果。

10、我廠氧化風(fēng)系統(tǒng)連通方式中存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

我廠1、2號(hào)吸收塔氧化風(fēng)系統(tǒng)連通后，只在連通母管靠1號(hào)吸收塔側(cè)設(shè)有一電動(dòng)門作為連通與隔離，當(dāng)該電動(dòng)門發(fā)生機(jī)械卡澀無法關(guān)閉或關(guān)不到位的情況時(shí)，一方面會(huì)嚴(yán)重影響到1、2號(hào)吸收塔氧化風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;另一方面會(huì)影響到停運(yùn)吸收塔氧化風(fēng)系統(tǒng)的隔離檢修工作。為了提高氧化風(fēng)系統(tǒng)連通運(yùn)行期間的安全穩(wěn)定性及停運(yùn)吸收塔檢修工作的有效隔離，建議在連通母管靠2號(hào)吸收塔側(cè)增裝一手動(dòng)隔離門。