（江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司 江苏启东 226200）
摘要：火力发电厂脱硫系统超低排放改造后普遍存在净烟气侧SO2波动较大，造成SO2瞬时超标等现象。以江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司脱硫系统为例，分析造成净烟气侧SO2波动大的原因，针对SO2波动大的问题对净烟气预处理系统进行改造，解决了净烟气SO2测量值波动大的问题。
关键词：火电厂；脱硫系统；净烟气SO2；预处理系统
1、前言
目前，中国各燃煤火力发电企业在针对锅炉脱硫系统进行超低排放改造后，发现脱硫系统净烟气SO2污染物测量值会出现波动较大并伴有突变的现象。从而造成SO2瞬时超标等问题。
2、脱硫系统简介
江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司一期4*660MW超超临界燃煤发电机组，总装机容量264万千瓦。脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫，采用单塔双循环工艺。石灰石-石膏湿法脱硫装置由吸收剂制备（石灰石制浆）系统、烟气吸收及氧化系统、脱硫副产物处置（石膏脱水）系统、脱硫废水处理系统、烟气在线自动监测系统等组成。烟气在线自动监测系统是采用的北京雪迪龙直抽式采样系统，将被测烟气连续地进行抽取，经过采样探头过滤、加热保温、冷凝脱水和细过滤，进入气体分析仪表，测量仪表采用西门子U23连续在线监测仪表。
西门子U23连续在线监测仪表测量SO2浓度原理：烟气在190nm～230nm的紫外光照射下，其中的SO2分子受激发生成激发态SO2，其返回基态时发出荧光，而且荧光强度与烟气中SO2的浓度成正比，通过测量荧光光强就可得到SO2的浓度值。该法灵敏度高，可探测到ppb级的低浓度SO2，而且动态范围和线性度好。此方法适用于稀释取样法。测量时应注重影响测量精度的干扰因素，应除去介质中二氧化碳气体和水蒸气。这种仪器的特点是直接测量SO2的浓度，对样品气体加热保温、多级除尘、多级除湿，方法不会受排气取样流量的影响，但样品气体输送距离不能太长，否则影响测量精度（一般不超过76m）。
3、净烟气SO2波动现象及检查情况
自2017年4月开始，我厂4台机组脱硫系统净烟气侧SO2陆续出现无规律频繁波动现在，并且每次波峰都会超过国家环保部对燃煤电厂的污染物排放要求（35mg/Nm3），其现象如图3-1所示。
图中红色为机组负荷曲线，黄色为净烟气SO2曲线，浅绿色为原烟气SO2曲线，蓝色与深绿色为PH值曲线，图中净烟气SO2量程为0-50mg/m³。从图中可以看出异常发生时机组运行工况基本不变，而净烟气SO2缺突然增高。异常发生后分别对4台机组脱硫净烟气采样系统进行检查，其中包括检查净烟气探头取样箱加热是否正常、取样管线加热温度是否正常、预处理系统是否正常。
图3-1 原净烟气侧运行工况曲线 图4-1 纳芬管反渗透除水装置
4、原因分析
净烟气侧SO2波动情况发生后，对4台机组脱硫净烟气测预处理系统及仪表进行检查，检查发现在机组负荷与原烟气SO2无变化的情况下净烟气侧SO2出现波动时，净烟气侧湿度仪也出现较大波动。因此初步怀疑净烟气SO2波动原因为净烟气预处理系统内水分处理不完全导致。以此为根据对整个预处理系统进行检查。检查时怀疑有以下几点原因：
4.1检查时发4台机组脱硫系统净烟气侧预处理系统在2016年12月份同时加入纳芬管反渗
透除水装置（如图4-1所示），然后再2017年4月份几乎同时出现净烟气侧SO2频繁波动的现象，所以初步怀疑纳芬管装置可能出现问题，查阅纳分管相关技术资料了解到，纳芬管内部是有多个细小的除水管线组成，因此极易容易堵塞，由于我厂脱硫系统采用的是石灰石-石膏湿法脱硫，所以造成净烟气侧湿度较大，能达到12%左右。因此净烟气通过纳分管时由于纳芬管温度过低，会造成样气中的水蒸气冷凝成水与样气中未被脱硫吸收塔吸收掉的SO2进行反应生成亚硫酸（H2SO3），亚硫酸（H2SO3）又与样气中存在部分从脱硝系统排出的没有充分利用的氨气反应生成亚硫酸铵（（NH4）2SO3），进而造成纳芬管内部除水管线堵塞，无法达到预期的除水效果，了解时发现在别的电厂也出现过类似等情况，因此对纳分管反渗透装置进行更换，并在纳分管装置前段加装除氨装置。但整改之后净烟气侧SO2依然存在波动。并且波动的波峰反而更大，分析原因为取样管线上部如果存在加热不温度达不到要求（小于140℃），会在取样管线上部形成亚硫酸的现象，因亚硫酸受热极易分解，所以在亚硫酸经过除氨安装置时会分解为SO2和H2O，从而导致在亚硫酸流下来时会造成SO2突然增高。
H2O+SO2=H2SO3 H2SO3+2NH3=（NH4）2SO3 H2SO3= H2O+SO2↑
4.2采样箱反吹装置未投入。因为脱硫系统净烟气侧湿度较大，采样箱内没有投入反吹装置，长时间运行会造成探杆内水堆积，从而进入取样管线和预处理系统，造成取样管线内样气水分含量过高，样气中的水又与样气中的SO2反应产生亚硫酸，亚硫酸经加热又再次分解为水和SO2，因此随着净烟气侧湿度波动，SO2也随之波动。
4.3取样管线中间集箱加热效果不好或取样管线中部有不加热区域。
（1）因4台机组脱硫系统净烟气侧采样装置均为3个采样探头平均敷设在烟道侧面，3个采样探头取样后均在烟道下方一中间集箱内汇总，中间集箱内连接部分用高温伴热管线进行缠绕以保证取样管线内样气中的水分保持在蒸气状态，以防止样气中水蒸气冷凝后与SO2反应产生亚硫酸，亚硫酸经加热又再次分解为水和SO2，因此随着净烟气侧湿度波动，SO2也随之波动。
（2）如果取样管线中部有部分伴热线无法加热，则会导致样气经过这段取样管线时，造成样气中水蒸气冷凝后与SO2反应产生亚硫酸，亚硫酸经加热又再次分解为水和SO2，因此随着净烟气侧湿度波动，SO2也随之波动。
4.4净烟气侧预处理系统除水效果达不到测量要求。因为现在在国内普遍应用在脱硫预处理系统的除水装置均为制冷器冷凝除水和纳芬管反渗透除水两种，两种设备除水效果均不理想，样气经过除水设备后仍有部分残留，所以导致净烟气侧SO2随湿度波动而波动。
4.5因净烟气预处理系统的入口处安装了一台湿度仪用于测量净烟气烟气湿度，该湿度仪加热温度无法维持样气中水分维持在水蒸气状态，怀疑净烟气取样管线末端进入湿度仪后，样气中水蒸气冷凝，从而导致净烟气SO2波动。
5.整改措施
5.1更换脱硫净烟气预处理系统内纳芬管反渗透除水装置，并在纳芬管反渗透除水装置前加装除氨装置，保证样气在进入纳芬管前除掉样气中残留的氨气，从而保证纳芬管反渗透除水装置的除水效果。防止造成除水不净导致净烟气SO2波动。
5.2投入采样箱反吹气源，设定每4小时反吹一次，保证采样箱内取样探头及探杆无积水。
5.3取消取样管线中间集箱并重新敷设新型取样管线，直接从探头处敷设到预处理系统入口，并提高取样管线加热温度至160℃。
5.4在预处理系统中又串联一个制冷器，在串联后的这个制冷器的排水出口依然可以看见排出来的水，所以证明一个制冷器无法把取样管线中的水分处理完全。
5.5更换净烟气烟气湿度仪设备，采用就地式湿度仪，取消原有湿度仪，并在取样管线下端进入预处理系统之间加装高温伴热管线，以防止样气中水分冷凝。
6.改造后效果
图6-1 改造后原净烟气侧运行工况曲线
对我厂4台机组净烟气SO2进行连续一天的跟踪观察，净烟气SO2再机组工况未发生明显变化时没有出现突然增高的现象，如图6-1所示。图中红色为机组负荷曲线，黄色为净烟气SO2曲线，浅绿色为原烟气SO2曲线，蓝色与深绿色为PH值曲线，图中净烟气SO2量程为0-50mg/m³。从图中可以看出对净烟气预处理系统改造后，净烟气SO2测量值稳定，无异常波动。
7.结论
自我厂4台机组净烟气侧采样系统及预处理系统改造后，设备的稳定性得到了可靠的提高，净烟气SO2的测量值没有在出现突然增大的现象。现在国家对火力发电厂污染物排放的要求越来越严格，在脱硫系统超低排放改造后，由于净烟气侧分析仪表采用新型分析仪表，更换后新仪表精度高、量程小且SO2易溶于水等特点，容易造成净烟气SO2测量值波动较大等现象，通过对脱硫系统净烟气采样及预处理系统进行分析改造后，使脱硫系统净烟气SO2测量值稳定，且严格满足国家环保要求。
参考文献：
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论文作者:朱明岩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：烟气论文; 系统论文; 管线论文; 亚硫酸论文; 装置论文; 湿度论文; 测量论文; 《电力设备》2017年第36期论文;