摘要：某火力发电机组超低排放改造后机组脱硫效率达不到理想效果，影响机组脱硫排放指标和机组带负荷能力。通过对设计与运行数据的比较，分析脱硫效果差的原因，以及脱硫增效改造后效果的比较，为类似机组的脱硫增效提供借鉴。
关键词: 脱硫系统；提效改造；性能
某发电有限公司4号机组采用北京巴威公司引进美国 B&W 公司 RB 锅炉技术的亚临界、单汽包、自然循环、一次中间再热、前后墻对冲燃烧布置方式。设计煤种为神木煤，而机组燃用煤种较多，有神混煤、优混煤、平混煤、伊泰煤、富动配煤等。机组原规模为600MW，于2014年12月同时完成超低排放和通流改造，改造后机组规模为660MW。脱硫采用了以“双层均流增效板+双层交互式喷淋系统”为吸收塔的石灰石-石膏湿法脱硫工艺。由于通流改造和超低排放同步实施，超低排放改造容量按通流改造后理论计算烟气量进行设计，脱硫系统入口烟气量为2260281 m3/h（标态，湿基，实际O2），入口SO2浓度为1745 mg/m3，出口SO2浓度不超过35 mg/m3。硫份按照0.80%设计，脱硫效率98%。
1、超低排放脱硫系统运行现状
按照超低排放设计，硫份较高时，投入三台吸收塔再循环泵能够保证脱硫效率和排放要求。但在目前机组高负荷以及空预器排烟温度高情况下，整个烟气体积流量大、流速高，烟气在吸收塔停留时间偏短。在燃用煤质下原烟气SO2浓度就达850mg/Nm3以上，需要三台循环泵运行，才能满足排放浓度在35mg/Nm3的要求。根据运行参数比较，增加第三台循环泵运行将使吸收塔阻力增加300-450Pa（烟气体积流量越高时增加量越多），这不但增加第三台吸收塔再循环泵的电耗、也增加引风机电耗，同时由于受到吸收塔进口膨胀节耐压等级限制，夏季或特殊工况机组难以满负荷运行，影响发电量。
为评估脱硫系统运行效果，收集了4号机组脱硫系统的部分运行数据（包括石灰石粉品质、吸收塔运行液位、石膏浆液pH值控制、循环泵运行状况等），详见表1-1、表1-2。并根据吸收塔运行液位、浆液pH值及吸收塔浆液循环泵投运情况进行了设计拟合。
表1-1 石灰石粉品质检测数据
表1-2 4号机组脱硫系统运行及设计数据对比
注[1]：标态，湿基，实际O2。
从表1-1、表1-2可以看出，脱硫系统实际运行中石灰石粉细度、吸收塔运行液位和石膏浆液PH值控制与设计值是存在一定偏离；参照实际运行数据拟合出的SO2出口浓度与实际值存在偏差，设计值均低于实测值，偏离率在25%~47%之间（偏离率=（实测值-设计值）÷实测值）；在高负荷时，实际脱硫效率经常低于设计要求；机组循环泵的实际电流小于设计电流。
经综合分析，原因为：
1）由于超低排放和通流改造同步实施，4号机组超低排放脱硫系统入口设计烟气量为通流改造后理论计算烟气量。实际运行时，在满负荷工况下，烟气量超过设计值，导致烟气停留时间变短，吸收塔流速超出常规设计范围。
2）吸收塔循环泵的实际电流小于设计电流，考虑液位等偏差后，引起循环泵电流变小主要原因是循环泵长时间运行后的性能衰减，导致实际运行过程中循环泵流量变小，脱硫效率降低。
3）双层均流增效板技术应用经验累积不足，项目推进快，设计过程中对双层均流增效板技术掌握不够全面，对脱硫系统设计裕量考虑不足，实际需要的裕量与设计选值有偏差，该技术还需进行优化。
2、优化方案主要原则和改造方案
根据4号机组目前的运行状况，当达到脱硫系统设计工况，即吸收塔入口烟气量为2260281 m3/h（标态，湿基，实际O2），入口SO2浓度为1745 mg/m3时，脱硫系统出口SO2浓度会超35 mg/m3。为实现脱硫系统的长期可靠稳定运行，保证脱硫系统在较高含硫量时仍能满足超低排放要求，对4号机组脱硫系统进行优化改造，优化主要原则如下：
1）采用合理优化技术，使机组排放满足总承包合同条件下的脱硫效率要求，并适当考虑提高机组煤种适应能力的措施。
2）不抬塔、不扩塔、不改造引风机，尽量减少改造对电厂运行的影响。
3）尽量减少对原机组系统、设备、管道布置的影响。
4）方案实施工期合理，能够在机组计划停机期内完成改造。
根据优化原则，采用具有成熟业绩的单层均流增效板+一层标准喷淋+两层交互喷淋的改造方案。于2018年11月机组大修期间改造完成。取消第一层均流增效板上的橡胶塞，使开孔率从 29.5%恢复至 31%，拆除原标高为 18.15m的上层均流增效板，并在标高 18.35m处新增一层标准式喷淋层，对应增设 1 台流量为 7800 m3/h循环浆液泵E，利旧两层交互式喷淋层，新增一座Φ8.9m×10m塔外浆液箱。
3、改造后性能比较
机组脱硫增效改造后主要瞬时数据如下表1-3。
表1-3 4号机组脱硫改造后数据
注[1]：标态，湿基，实际O2。
由于通流改造后实际烟气量超过设计烟气量近22%，造成满负荷时达到改造要求有点困难。但是脱硫循环泵四台运行时基本能够满足了脱硫系统设计工况。掺烧高硫份煤种时，四泵运行基本能够控制脱硫出口排放要求。
4、结论
通过以上分析，为保证4号机组安全稳定环保运行，需对超低排放改造后的脱硫系统进行优化，采用具有成熟投运业绩的“单层均流增效板+一层标准喷淋+两层交互喷淋”的技术方案。此方案能适应更高的锅炉负荷和燃煤含硫量，对原机组系统、设备、管道布置的影响较小，能够在机组计划停机期内完成改造。但是也存在负荷较高时调整用电设备的运行方式，满负荷燃烧高硫份煤时的脱硫效率偏低等问题。
参考文献
[1]孙成富,胡炜,胡翔,顾奇凯.沈恒芳.基于先进控制的燃煤机组超低排放指标优化控制技术 [J].2017（07:37-24.
[1]张巍.强化传质脱硫增效技术在火电厂超低排放的应用[J].2017（15）:85-86.
论文作者:莫晓翎,孙萍
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：机组论文; 吸收塔论文; 烟气论文; 超低论文; 系统论文; 通流论文; 浆液论文; 《电力设备》2019年第4期论文;