摘要：本文以某电厂三期的脱硫系统超低排放改造项目为实例，对项目超低排放改造实施后出现的吸收塔水平衡失控问题进行分析，经过对包括吸收塔为主的耗水项目及补水等进行统计对比，找出水平衡异常的问题所在。在经过优化和重新的技术设计之后，对浆液制备系统、冷却水系统以及滤液水系统进行了改造，在此基础之上，针对性地对除雾器的冲洗方案进行调整，同时制订了科学规范的水平衡改良方案，吸收塔水平衡的异常情况得到显著改善。
关键词：排放改造；吸收塔；水平衡；方案
前言
某电厂3×600MW机组烟气脱硫工程应用的脱硫工艺是石灰石—石膏湿法，其采用的逆流喷淋塔脱硫技术是博奇公司由日本川崎公司引进的，经过超低排放改造之后，由于创新能力、施工技术不够娴熟，施工后出现了吸收塔水平衡异常的问题。水平衡失常会引发多种问题，最直接的影响就是降低整个系统的运行效率，造成资源浪费；同时还会导致各项工艺参数无法得到控制。有鉴于此，改造和调整系统水平衡，确保脱硫系统有效率、安全地运行就非常重要。
一、石灰石-石膏湿法脱硫系统水平衡
脱硫系统水平衡是指整个系统运行过程中，往外消耗的水的总量与脱硫系统补水的总量保持平衡。如果水平衡异常，那么很会使得除雾器用来冲洗的水量不足，更甚者会堵塞除雾器，爆发坍塌、堵塞等安全事故，不利于机组的环保、安全、经济运行。从以下的系统水耗与补水的来源分析：
（1）脱硫系统水耗
脱硫系统中的水耗主要包括：一是产生的饱和烟气会带走一部分水；二是脱硫过程中产生的副产物石膏结晶水和石膏附着水；三是整个脱硫系统会将产生的一定量的废水进行排放以保持系统中氯离子浓度在预期设定的范围以及控制浆液中有害物质的浓度。
（2）脱硫系统补水
脱硫系统运行过程中主要的补水来源包括：除雾器冲洗水、设备冷却水、‘滤布滤饼冲洗水、管道、设备冲洗水、制浆用水以及其他的补水等等。
二、超低排放改造
（1）改造冷却水系统
首先，对操作措施进行了调整。为了能够减少浆液循环泵机封冷却水以及氧化风机加湿水等设备在低负载运行时候的冷却水量，相应地在高负载时可以适当地加大各冷却水量，对各设备安设了冷却水手动调节阀门，通过调节手动阀门来确保各冷却水量随负荷变化。其次，改进了增压风机的冷却水回流方式。增压风机冷却水属于水质较好的工业用水，耗水量为4立方米/小时，回水系统的原始设计是一个开放的循环，通过地沟将回水回流入吸收塔，既使得吸收塔的冷却水的总量增加，提高了低负载时控制吸收塔液位的难度，又造成了优质水资源的浪费，因此，在对水质和回水温度进行仔细的分析论证之后，决定将来自增压风机的冷却水返回到脱硫工业水箱进行重新利用，达到降低吸收塔的冷却水总量以及节约水资源的目标。
（2）改造吸收剂制备水源
在原设计中，脱硫制备系统采用的是工艺水。一方面加大了工艺用水量，产生浪费；另一方面，吸收塔水平衡无法实现，不能及时冲洗除雾器，不仅影响着脱硫系统的运行效率，还会存在着一些安全隐患。有鉴于此，可以考虑使用滤液水来代替工艺水来制备石灰石浆液，并在制备系统之后流入吸收塔。这不但节约了大量的水资源，而且还降低了吸收塔在低负荷时的取水量，对于水平衡的构建大有裨益。
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（3）改造滤液水回水管改造
满载时的滤液水原始设计流量为42.15t/h，在经过很长一段时间的摸索和测试之后，将石膏浆料的排放浓度从26％调节到了15％，一方面确保了脱硫的效率，另一方面也可以有效地减少设备磨损和塔内结垢；终止了废水处理系统的运行，充分地利用废水，将其用于灰库加湿；同时污水旋流系统也停止使用精简系统，实现节能减排，降低损耗。这些调整对脱硫系统经济、安全运行带来了积极的影响。
三、超低排放改造后脱硫系统水平衡影响
（1）水失衡主要原因分析
经过改造之后，整个系统取得了良好的效果，但是也产生了一些问题，其中最主要的是吸收塔水平衡出现异常。经过不断的分析和查找，我们发现问题主要是由除雾器冲洗水所引起的。除雾器冲洗水是脱硫系统补水途径中的一种，在对除雾器冲洗进行超低排放的改造之后，大大地增加了除雾器冲洗水量。某电厂三期改造前每天的除雾器冲耗水量大概是673t；超低排放改造后每天的耗水量约1420t，每天单是除雾器的冲洗水量就增加了近800t；改造前除雾器冲洗日均耗水量大约430t，改造后每天耗水量约为603t，单塔除雾器冲洗水量增加了近170t。正因如此，造成了整个脱硫系统水平衡失常，各负荷情况下水平衡（未计算氧化风减温水、机械密封水、管道冲洗水）在经过超低排放改造后，增加量超过了一倍。
所以若要控制吸收塔水平衡，处理好除雾器冲洗水是关键。
（2）调整除雾器冲洗方案
2.1 高效除雾器原理
由于超低排放改造后的除雾器冲洗方案破坏了吸收塔水平衡，因此必须调整除雾器冲洗方案。冲洗除雾器是为了及时清除掉结垢，避免烟气流速增加、局部堵塞甚至坍塌等现象。本电厂中吸收塔高效除尘除雾器采用的是“一级管式+三级屋脊式除雾器”。除雾器的主要作用是将大多数的石膏浆液雾滴（> 390μm）清除掉同时让烟气均匀散布，冲洗水还可以重复使用以避免堵塞，但不容易去除小水滴；一级屋脊式除雾器主要是将较大的石膏浆液滴颗粒（45μm-950μm）进行处理，拦截中等雾滴，容易堵塞；二级，三级除雾器也容易堵塞，能够去除掉更微小的石膏浆液雾滴（20μm-90μm）；通过这三级层层过滤，可以有效地提高除雾效率，使得系统畅通运行。
2.2 除雾器冲洗调整方案
从各级的除雾器作用、雾滴粒径、结构特点进行统计分析可以得出，各个层级拦截浆液雾滴的量依次是：第三层屋脊式除雾器、第二层屋脊式除雾器、第一曾屋脊式除雾器以及管式除雾器等，因此除雾器的堵塞速率也是从第三层至第一层逐渐增加，由于管式除雾器很难堵塞，并且能够利用屋脊式除雾器冲洗水来进行自清洗，因此不考虑其堵塞的问题。
2.3 调整冲洗方案后的冲洗效果
根据除雾器冲洗方案调整之后的运行监测情况来看，#3吸收塔经过超低排放改造后投入运行的时间最长，而且发生过多次停机检修的情况，但是在调整方案后，除雾器运行差压稳定在300pa左右，满足除雾器正常运行的指标。此外，在#3机组停机检修的过程中对其进行了充分地检查，发现#3吸收塔除雾器的各级叶片都没有堵塞和结垢现象产生，内部保持干净清洁；#2、4吸收塔改造投运后，除雾器差压均都能够维持在正常运行范围内，没有上涨趋势，保持稳定。在调整除雾器冲洗方案之后，#2、3、4吸收塔除雾器在长时间的运行中都没有异常情况的发生。冲洗方案调整后每天除雾器冲洗水量比调整前减少约786t.尽管除雾器冲洗水量仍然比改造前多出约100t，但是在通过对系统运行进行充分优化之后可以维持住系统内水平衡。
结束语
综上所述，吸收塔水平衡是一个系统的、重要的问题，对于资源的节约、系统运行的安全性和稳定性都有着至关重要的作用。本文中影响水平衡的主要因素是改造后的除雾器冲洗方案，在对方案进行适当的调整之后，吸收塔的水平衡取得了预期的效果。
参考文献：
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[2]李兴华，牛拥军，雷鸣，何育东.火电机组脱硫系统超低排放改造节能优化[J].热力发电，2017，46（11）：119-123.
论文作者:陈晨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：吸收塔论文; 系统论文; 水平论文; 冷却水论文; 超低论文; 浆液论文; 水量论文; 《电力设备》2018年第16期论文;