燃煤電廠濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)保監(jiān)督工作探討

張建華，馮英山

(中國(guó)華電集團(tuán)有限公司福建公司，福州 350001)

0 引言

目前，我國(guó)火電裝機(jī)容量在電力總裝機(jī)容量中占比較高，據(jù)初步核算，2017年我國(guó)能源消費(fèi)總量為44.9億t標(biāo)準(zhǔn)煤。煤炭燃燒產(chǎn)生的廢氣中含有大量的污染物，如SO2，NOx，粉塵等。高投入、高消耗、高排放、低效率的發(fā)展模式讓我們付出了巨大的環(huán)保代價(jià)。習(xí)近平在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上指出，加大力度推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、解決生態(tài)環(huán)境問題，堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，推動(dòng)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)邁上新臺(tái)階。燃煤電廠作為煤炭消耗大戶，應(yīng)履行企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，切實(shí)做好污染防治和生態(tài)保護(hù)工作。

1 濕法脫硫系統(tǒng)工作原理

目前，煙氣脫硫技術(shù)達(dá)幾十種，按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫工藝分為濕法、半干法、干法3大類。濕法脫硫以石灰石作為煙氣脫硫劑，利用濕磨系統(tǒng)制成石灰石漿液，輸送至吸收塔，與逆流的煙氣交叉反應(yīng)，吸收煙氣中的SO2，并被鼓入的空氣中的氧氣強(qiáng)制氧化為二水硫酸鈣，最終排出并經(jīng)脫水后形成石膏產(chǎn)物。濕法脫硫技術(shù)較為成熟，效率高，操作簡(jiǎn)單。福建華電可門發(fā)電有限公司4臺(tái)600 MW超臨界燃煤鍋爐采用的是石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)。

1.1 超低排放要求及超低排放下濕法脫硫主要性能參數(shù)

燃煤電廠超低排放指電廠排放煙氣污染物中顆粒物、SO2和NOx質(zhì)量濃度分別不高于10，35，50 mg/m3(標(biāo)態(tài))。超低排放下濕法脫硫主要性能參數(shù)見表1。

表1 超低排放下濕法脫硫主要性能參數(shù)

1.2 濕法脫硫主要設(shè)備及作用

吸收塔是脫硫系統(tǒng)的主設(shè)備，脫硫劑在吸收塔中吸收煙氣中的SO2，保證達(dá)到環(huán)保要求。漿液循環(huán)泵將吸收塔底部的漿液送至噴淋層，并提供一定的壓力，保證漿液的有效噴淋。除霧器布置在吸收塔頂部區(qū)域，去除煙氣中的液滴，避免濕煙氣對(duì)下游設(shè)備的腐蝕。氧化風(fēng)機(jī)將空氣不斷送入吸收塔底部漿液池中，為亞硫酸鈣的氧化提供氧氣[1]。脈沖懸浮泵布置在吸收塔底部，不斷將吸收塔下部的漿液抽出并重新打入吸收塔中。向下噴射一方面起到攪拌作用，另一方面可將氧化風(fēng)進(jìn)行均勻分配。脫硫煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)分原煙氣CEMS和凈煙氣CEMS，主要測(cè)量煙氣參數(shù)以及脫硫系統(tǒng)進(jìn)、出口SO2含量。CEMS的準(zhǔn)確性和可靠性影響電廠污染物排放總量核實(shí)、質(zhì)量濃度達(dá)標(biāo)判定以及環(huán)保稅統(tǒng)計(jì)等工作，其重要性不言而喻。

2 脫硫運(yùn)行監(jiān)督主要指標(biāo)

2.1 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行主要控制參數(shù)

(1)吸收塔系統(tǒng)：吸收塔液位、pH值、密度、氧化風(fēng)量、除霧器壓降、漿液循環(huán)泵電流及出口壓力、漿

液流量、除霧器沖洗間隔、沖洗壓力、沖洗流量。

(2)制漿系統(tǒng)：石灰石漿液密度、細(xì)度、濕磨機(jī)運(yùn)行電流、再循環(huán)泵出口壓力、旋流站運(yùn)行壓力、濕磨機(jī)下料量、石灰石料倉(cāng)料位、供漿罐液位。

(3)脫水系統(tǒng)：真空皮帶機(jī)運(yùn)行頻率、石膏厚度、石膏含水率、真空罐真空度、石膏庫(kù)料位。

(4)煙氣系統(tǒng)：凈煙氣SO2質(zhì)量濃度、凈煙氣溫度、脫硫效率。

2.2 影響脫硫效率的主要因素

影響脫硫效率的主要因素包括煙氣流速、燃煤硫分、吸收塔漿液品質(zhì)(包括pH值、密度、石膏晶種、Cl-質(zhì)量濃度、酸性不濃物質(zhì)量濃度等)、入口煙塵質(zhì)量濃度、廢水排放量、氧硫比、鈣硫比、液氣比、CEMS表計(jì)等。

2016年年初，福建華電可門發(fā)電有限公司#4機(jī)組出現(xiàn)脫硫效率下降的現(xiàn)象。分析各漿液循環(huán)泵運(yùn)行工況正常，Cl-質(zhì)量濃度在1個(gè)月內(nèi)從9 821 mg/L上升至15 403 mg/L，同樣負(fù)荷和入爐煤硫分工況下，需要多啟動(dòng)1臺(tái)吸收塔漿液循環(huán)泵。吸收塔作為脫硫系統(tǒng)主設(shè)備，相關(guān)原輔料和機(jī)組工況的變化都會(huì)集中在吸收塔內(nèi)體現(xiàn)出來，為了保證脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須重點(diǎn)加強(qiáng)吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)的運(yùn)行控制以及變化趨勢(shì)跟蹤。

3 脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備缺陷及分析

3.1 磨損堵塞

碳酸鈣難溶于水，石灰石漿液是石灰石粉與工藝水的混合體，在管道傳輸時(shí)受不同管道管徑、彎頭、流速等影響，對(duì)各傳輸、存儲(chǔ)設(shè)備均存在磨損和堵塞。運(yùn)行控制中，一方面應(yīng)該加強(qiáng)石灰石來料的檢查，避免SiO2等雜質(zhì)含量超標(biāo)，同時(shí)合理制定設(shè)備檢修周期，及時(shí)處理漿液泵葉輪、攪拌器等缺陷，保持漿液流速在合理范圍內(nèi)(一般不超過1.3 m/s)；另一方面，工作介質(zhì)為石灰石或石膏漿液的，設(shè)備啟動(dòng)前、停止后均應(yīng)進(jìn)行足夠的沖洗，并注水防止結(jié)晶腐蝕。

3.2 腐蝕

濕法脫硫系統(tǒng)中不僅磨損現(xiàn)象突出，腐蝕問題也給日常的運(yùn)行維護(hù)帶來很多麻煩。其原因是：一方面，由于濕法脫硫以水為載體完成整個(gè)脫硫工藝流程，設(shè)備表面與介質(zhì)進(jìn)行了充分接觸，增加了應(yīng)力腐蝕、化學(xué)腐蝕等的發(fā)生；另一方面，磨損與腐蝕常常相伴而行，塔壁防腐層一旦破壞，腐蝕便迅速發(fā)生，同時(shí)加劇了磨損。

進(jìn)行設(shè)備的日常運(yùn)行維護(hù)監(jiān)督時(shí)，應(yīng)選用合格的不銹鋼材料及防腐材料，保證漿液密度、pH值、Cl-質(zhì)量濃度等指標(biāo)控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；同時(shí)，加強(qiáng)設(shè)備日常消缺力度，避免堵塞、腐蝕范圍擴(kuò)大。

除了設(shè)備選型外，在設(shè)備設(shè)計(jì)上也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)保監(jiān)督，保證設(shè)備間距、安裝位置、安裝質(zhì)量、介質(zhì)流速、設(shè)備壽命以及檢修工藝等符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3.3 除霧器堵塞

造成除霧器堵塞的原因多種多樣，可歸納為除霧器本身及沖洗系統(tǒng)故障、吸收塔漿液品質(zhì)問題、電除塵除塵效果問題、檢修工藝以及熱控表計(jì)問題等。

(1)除霧器沖洗水壓力偏低，噴嘴堵塞，噴嘴霧化效果差，久而久之，除霧器葉片的結(jié)垢逐步加劇，進(jìn)一步影響除霧器除霧效果。一般要求除霧器沖洗時(shí)壓力為0.2～0.3 MPa，沖洗時(shí)側(cè)重對(duì)一級(jí)除霧器上下面的沖洗；停機(jī)時(shí)檢查除霧器及沖洗水系統(tǒng)的損壞情況，并進(jìn)行相應(yīng)處理。

(2)漿液高pH值運(yùn)行，吸收塔內(nèi)漿液含有過量的石灰石成分，經(jīng)煙氣帶至除霧器沉積吸收SO2后形成硬垢，增加除霧器堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

(3)漿液高密度運(yùn)行，特別當(dāng)吸收塔中的漿液過飽和度超過1.4時(shí)，煙氣液滴中固體成分同樣偏高，被除霧器捕集后會(huì)導(dǎo)致除霧器堵塞加劇。

(4)檢修工藝問題。煙道積灰及塔內(nèi)積漿清理不徹底，開機(jī)過程中大量灰漿被除霧器捕集，造成堵塞。再者，沖洗噴嘴、除霧器葉片安裝質(zhì)量差等同樣會(huì)影響除霧器的正常運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)檢修時(shí)應(yīng)注重做好吸收塔整體檢修質(zhì)量驗(yàn)收工作。

3.4 CEMS表計(jì)SO2含量波動(dòng)

2018年2月23日，福建華電可門發(fā)電有限公司#1機(jī)組啟動(dòng)后，#1脫硫效率偏低。負(fù)荷510 MW時(shí)，出口SO2質(zhì)量濃度為23.7 mg/m3，原煙氣中SO2質(zhì)量濃度為951 mg/m3，需運(yùn)行4臺(tái)漿液循環(huán)泵。對(duì)比修前、修后工況，發(fā)現(xiàn)如下問題。

(1)凈煙氣CEMS表計(jì)中SO2質(zhì)量濃度波動(dòng)頻繁，表計(jì)反應(yīng)滯后，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)40 min，造成調(diào)整困難。

(2)供漿曲線與pH值曲線基本一致，供漿調(diào)整后，pH計(jì)基本能在1～2 min內(nèi)反應(yīng)。

(3)運(yùn)行人員為了減小表計(jì)反應(yīng)滯后，加大供漿調(diào)整幅度且調(diào)整頻繁，SO2質(zhì)量濃度波動(dòng)范圍更大，加大了調(diào)整難度。

(4)運(yùn)行人員為了減小表計(jì)反應(yīng)滯后，提前調(diào)整，在SO2低位時(shí)加大供漿量，SO2高位時(shí)減小供漿量，不符合常規(guī)調(diào)整方法。工況穩(wěn)定、運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)豐富且無其他操作時(shí)可以使用該方法，其余條件下這樣調(diào)整可能導(dǎo)致SO2含量超標(biāo)時(shí)間更長(zhǎng)。

(5)運(yùn)行人員為了減少調(diào)整頻率，供漿量基本偏大，吸收塔pH值在高位運(yùn)行，造成主觀上覺得機(jī)

組脫硫效率低。

綜上，運(yùn)行人員調(diào)整難處在于表計(jì)慣性大，反應(yīng)滯后。后經(jīng)過停機(jī)處理，增加煙氣導(dǎo)流板，優(yōu)化煙道中煙氣流場(chǎng)分布，CEMS表計(jì)波動(dòng)問題得到解決。

4 脫硫系統(tǒng)環(huán)保監(jiān)督管理

4.1 排放監(jiān)督

火電廠SO2許可排放質(zhì)量濃度、許可排放總量應(yīng)嚴(yán)格按照核發(fā)的排污許可證執(zhí)行。排放質(zhì)量濃度日均值超標(biāo)時(shí)，政府環(huán)境保護(hù)主管部門可采取限產(chǎn)等措施，發(fā)電企業(yè)應(yīng)按照一類障礙來管理，遵循“四不放過”原則。

4.2 國(guó)控源平臺(tái)管理監(jiān)督

火電廠作為重點(diǎn)排污單位，大氣污染物CEMS應(yīng)實(shí)現(xiàn)與國(guó)控源平臺(tái)的同步聯(lián)網(wǎng)，年度數(shù)據(jù)傳輸有效率不低于75%。國(guó)控源平臺(tái)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況時(shí)，火電廠應(yīng)在12 h內(nèi)向所在地市級(jí)及省級(jí)環(huán)境保護(hù)主管部門報(bào)告，限期恢復(fù)正常。在此期間，按照環(huán)發(fā)〔2008〕6號(hào)《污染源自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施運(yùn)行管理辦法》開展手工監(jiān)測(cè)并報(bào)送手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4.3 脫硫設(shè)施監(jiān)督

脫硫設(shè)施及其附屬設(shè)備安全可靠，有齊全的設(shè)計(jì)資料、技術(shù)協(xié)議、性能驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。設(shè)備安裝符合技術(shù)規(guī)范要求，設(shè)備性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。出現(xiàn)缺陷及時(shí)消缺，備品備件齊全。

脫硫設(shè)施計(jì)劃停運(yùn)檢修必須提前5 d向環(huán)境保護(hù)行政主管部門等相關(guān)單位報(bào)告并批準(zhǔn)；結(jié)合機(jī)組和脫硫設(shè)施運(yùn)行情況制定機(jī)組檢修或技改計(jì)劃，脫硫設(shè)施檢修或技改后，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的性能驗(yàn)收試驗(yàn)。

脫硫設(shè)施臺(tái)賬完整齊全，應(yīng)包括設(shè)施的工程項(xiàng)目資料、運(yùn)行和檢修規(guī)程、檢修維護(hù)記錄、啟停及主要運(yùn)行操作記錄、生產(chǎn)情況報(bào)表、燃料分析報(bào)表、運(yùn)行情況記錄、主要異常及分析記錄、主要運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)、向環(huán)保部門報(bào)送的相關(guān)資料及報(bào)告、污染源監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)表、分散控制系統(tǒng)(DCS)曲線等。

4.4 CEMS監(jiān)督

(1)HJ/75—2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》在2017年進(jìn)行第2次修訂，并于2018年3月1日開始實(shí)施，不再是推薦性標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)注意各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)的變更情況，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)改造，避免環(huán)保數(shù)據(jù)失真、失控。按相關(guān)要求做好CEMS的維護(hù)管理工作，監(jiān)督各項(xiàng)表計(jì)及在線儀表準(zhǔn)確、可靠。

(2)CEMS應(yīng)獲得相應(yīng)環(huán)保主管部門的有效性認(rèn)證，并進(jìn)行有效性審核。應(yīng)建立和完善CEMS日常運(yùn)行、維護(hù)和校驗(yàn)制度，維護(hù)人員崗位制度，CEMS技術(shù)管理制度，CEMS操作規(guī)程等管理制度。因設(shè)備質(zhì)量原因?qū)е聰?shù)據(jù)未通過有效性審核時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，并重新向環(huán)保主管部門申請(qǐng)驗(yàn)收。

(3)CEMS如因故停運(yùn)，需詳細(xì)記錄停運(yùn)原因、啟停時(shí)間等，并在24 h內(nèi)以傳真或文件形式及時(shí)報(bào)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門、上級(jí)單位和環(huán)保監(jiān)督中心備案。CEMS發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)消缺；發(fā)生異常情況，應(yīng)做好異常情況的臺(tái)賬記錄。

(4)CEMS與DCS在線數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線的顯示應(yīng)符合相關(guān)要求，歷史數(shù)據(jù)需每月定時(shí)進(jìn)行備份，歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線需保存1 a以上[1]。

(5)確保CEMS與DCS數(shù)據(jù)真實(shí)，杜絕人為干預(yù)和數(shù)據(jù)造假，CEMS和DCS就地操作數(shù)據(jù)和各套傳輸數(shù)據(jù)應(yīng)保持一致。

4.5 脫硫設(shè)施排放監(jiān)測(cè)監(jiān)督

福建華電可門發(fā)電有限公司大氣污染物采用24 h自動(dòng)監(jiān)測(cè)，按照HJ/75—2017《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》開展自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)比對(duì)。在自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施出現(xiàn)故障期間，應(yīng)手動(dòng)監(jiān)測(cè)煙氣中顆粒物、SO2和NOx的質(zhì)量濃度，每4 h至少監(jiān)測(cè)1次，每天不少于6次；同時(shí)，將手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)送環(huán)保部門，每天不少于4次，間隔不得超過6 h。

手工監(jiān)測(cè)方法、儀器、樣品保存應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可作為年度總量核算時(shí)對(duì)應(yīng)SO2含量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失時(shí)段的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

燃煤發(fā)電企業(yè)應(yīng)該提高生態(tài)文明思想認(rèn)識(shí)，持續(xù)做好脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)保監(jiān)督管理工作，進(jìn)一步挖掘污染物協(xié)同防治的潛力，走綠色發(fā)電、品質(zhì)發(fā)電的道路，以適應(yīng)新環(huán)保形勢(shì)下的經(jīng)營(yíng)需要。