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海水烟气脱硫系统在深圳妈湾电厂的应用

王成

（妈湾发电总厂，广东 深圳 518052）

摘要：介绍深圳妈湾电厂4号机组海水烟气脱硫系统（FGD）的流程、特点、运行效果，分析该系统运行以来存在的主要问题并提出了应采取的措施，最后肯定FGD系统在火电厂的作用。
关键词：海水烟气脱硫系统；流程；特点；应用主要问题

1 海水烟气脱硫系统
深圳妈湾电厂4号机组（300 MW燃煤）采用ABB公司海水烟气脱硫系统（简称 FGD）。FGD 系统由烟气和海水两个子系统构成（详见图1）。烟气系统主要包括进/出口挡板门、旁路挡板门、增压风机（FGF）和烟气－烟气换热器(GGH)；海水系统主要由两台各50%容量的海水升压泵、两台各50%容量的曝气风机、供排水玻璃钢管道、曝气池及吸收塔等组成。
FGD 正常运行时，出/入口挡板门打开，旁路挡板门关闭，锅炉排烟通过电除尘后进入 FGD 系统，经脱硫增压风机增压并经过 GGH 与冷烟气换热降温后进入吸收塔底部，同时，从凝汽器排出的循环水进入虹吸井，一部分海水经海水升压泵升压，通过埋入地下的玻璃钢管道引入吸收塔顶部，在吸收塔内经过海水分配装置均匀配水，在通过填料层时与自下而上的烟气均匀混合，这样，烟气中的SO2在吸收塔内被海水吸收而形成亚硫酸根离子（SO32－）和氢离子（2H＋），吸收二氧化硫后的酸性海水在重力作用下由吸收塔底部通过埋入地下的玻璃钢管流入曝气池，在曝气池内与由虹吸井排入的大量偏碱性海水充分混合，曝气风机往海水中鼓入大量空气进行曝气氧化，使有害的亚硫酸盐氧化成硫酸盐，同时，海水中的重碳酸根离子（ HCO32－）与氢离子（H＋）反应，生成CO2并从海水中释放出来，使脱硫系统排出海水的pH值大于6.5，满足三类海水水质标准并排入大海。

2 海水烟气脱硫系统（FGD）的特点
由图1可以看出：该套海水烟气脱硫系统结构相对紧凑（约占地4 000 m2）。由于设计挡板的严密性较好，当脱硫系统出现故障需要检修时，可以与锅炉脱开，不影响主机运行。主机控制系统与脱硫控制系统不设就地控制，主机单独设一控制子系统，将脱硫系统引入主机的 CRT 操作画面中, 不设单独的脱硫运行人员，由锅炉值班员负责该系统的监控、操作和巡检。
考虑到该套系统电气负荷较大，约4 MW（其中6 kV电机5台，分别为两台曝气风机、两台海水升压泵和一台增压风机），故从机组6 kV厂用公用段中引出一段，单独为电气6 kV脱硫母线，并降压引出一段380 V母线，供380 V电机及其照明用。
3 FGD系统在妈湾电厂中的应用
该系统自1999年第2季度投产以来, 从环保指标SO2排放量来看，效果较好，见表1和表2中的数据。

由于脱硫系统中增压风机是按照100%排烟量来设计的，并且所使用的海水是从循环水汇水井中取出，脱硫系统对锅炉烟气场、汽机开式水系统的正常运行不会造成影响。
需要注意的是：由于海水烟气脱硫的电气负荷较大，经过运行分析，将会使该台机组的厂用电率上升约1%～1.3%。
4 FGD系统存在的主要问题及解决措施
4.1 脱硫运行对锅炉压力的影响
如果运行中的海水烟气脱硫系统出口或进口挡板突然关闭或增压风机动叶自关或者增压风机跳闸，而其旁路挡板开启过慢或未能联开，将会导致锅炉压力由负压转正压并急剧增大，这种情况发生过若干次，最大压力由－100 Pa 急速增至＋1 000 Pa以上。遇到这种情况，一方面运行人员需要加强监视，不要慌张; 另一方面应采取有针对性的应变措施：
a) 当脱硫系统出现紧急跳闸时，应确认旁路挡板联开（否则紧急手动打开）后，停止增压风机运行，关闭增压风机进口挡板（联启其密封风机），关闭增压风机出口挡板（联启其密封风机）；
b) 如果旁路挡板打不开，而增压风机跳闸时，应全开增压风机动叶，调整锅炉负荷，维持炉膛压力在正常范围内；
c) 当出口、进口挡板关闭且旁路挡板打不开时，且炉膛严重冒正压，应立即手动MFT，停止锅炉通风组运行，停止增压风机运行，并应该定期活动海水烟气脱硫系统旁路挡板，保证其开关灵活。
4.2 增压风机动叶卡涩
在潮湿季节，由于其他原因，妈湾电厂脱硫系统停运一个月，重新启动时发现增压风机动叶生锈卡涩，烟道也存在局部腐蚀。经过拆选、除锈等措施后，脱硫系统启动运行正常。这是由于当含有未经处理烟气中的SO2冷却时，将产生硫酸蒸汽(H2SO4)以及相当多的水蒸汽。在 GGH 冷却的过程中，这部分未经处理的烟气在相对高的温度下冷凝，产生大约70%浓度的硫酸，在FGD(海水烟气脱硫系统)停止运行时，温度缓慢降低而相对温度上升，如果不采取相应的措施，将导致稀释硫酸与暴露在外面的钢结构加速剧烈反应，从而引发腐蚀。对此，我们在脱硫系统停运后，投入 GGH 高/低压冲洗水对 GGH 进行冲洗，程序结束后投入其干燥系统，并定期检查，保持 GGH 两台密封风机运行以及干燥温度保持在90度左右。增压风机停止运行后，应该定期活动其动叶。在保养时，GGH 仍应转动，以避免由于烟道内不同的相对湿度而导致不规则分布的腐蚀。
4.3 运行中旁路挡板未能关闭
如果旁路上挡板或下挡板在运行中不能关闭或关严，将会影响脱硫效果并导致厂用电率上升(妈湾电厂下挡板不能关闭，当机组负荷在额定负荷时，增压风机电流将上升约110 A)。
出现旁路挡板不能关闭的原因一般是：限位开关失灵、电气故障(开关、继电器、电机)和机械故障。机械故障较少发生，对此，要求平时做好设备维护工作。
4.4 脱硫系统在机组异常情况下的处理
海水烟气脱硫系统要求机组在稳定工况下运行，不得停止电除尘运行，也不能投入油枪。但是，由于系统调度原因或者在事故情况下，机组负荷会大幅变动，锅炉需要紧急投油或一段时间投油稳定燃烧，这种情况在调峰机组中不定期会遇到。对此，我们一般不会停运电除尘，也就不会联跳海水烟气脱硫系统。但是，这种情况势必会使 GGH 受热面污染，长期将会造成堵塞。经过实际对照，我们认为：如果机组需要投油助燃，当事故处理或主机操作到一个较为稳定阶段时，将脱硫系统停运，并冲洗、干燥，待机组正常后，重新投入脱硫系统。
5 结束语
深圳妈湾电厂4号机组作为全国首台采用海水烟气脱硫系统的示范机组，经过大半年的运行，虽然出现以上一些问题，也存在着部分测量仪表工作不够稳定、连锁保护及声光报警须进一步完善等缺陷。同时，只有经过长期对大气、海水品质观测、分析，才能对脱硫系统的环保效应作出评价。从实际运行来看，海水烟气脱硫系统的技术是成熟可行的，脱硫效果是明显的，只要我们在生产中不断摸索、认真维护，可以将电厂排放烟气的含硫量降到一个较低的水平。

作者简介：王成(1969—)，男，江西景德镇人，工程师，工学学士，工商管理硕士，从事运行管理工作。