【摘 要】脱硫系统的效率是一个很关键的性能指标，关系着脱硫系统的安装质量以及运行操作水平的高低，是制约机组并网发电的重要因素，同时也是环保参数考核的重要指标。通过多年来的运行操作及维护经验，结合莱城发电厂脱硫系统设备运行状况以及其它因素对脱硫效率的影响，通过环保参数的运行管理、实例等形式，阐述了各种异常现象发生时的解决方法，，以便从事脱硫系统检修及运行工作的专业技术人员借鉴，提高脱硫系统效率，实现国家节能减排目标。
【关键词】 脱硫效率 原因分析 问题解决
1 莱城电厂脱硫系统整体概述
莱城电厂四台300MW机组采用石灰石-石膏的湿法烟气脱硫工艺，分别为一炉一塔设计（图1脱硫系统工艺流程）。通过环保系统超低排放改造，现已达到二氧化硫排放浓度低于35mg/Nm3、烟尘排放浓度低于5mg/Nm3、NOx排放浓度小于50g/Nm3、脱硫效率不低于99％。自投运以来，脱硫设施效率超过99.0%、脱硫效率保持在99%以上。运行中的4套全烟气量处理的湿式石灰石－石膏湿法烟气脱硫装置，运行稳定。系统全烟气量脱硫时，脱硫后烟气温度不低于80℃。校核煤种工况下确保FGD装置排放的SO2浓度不超标；当FGD入口烟气SO2浓度比设计煤种增加25%时仍能安全稳定运行。整套系统于2008年12月底完成安装调试，现通过技改，已经拆除了增压风机、旁路挡板及GGH系统，新增加了二级吸收塔及湿式除尘系统。吸收塔系统是影响脱硫效率的核心部件，自下而上可分为氧化结晶区、吸收区、除雾区三个主要的功能区。烟气通过吸收塔入口从浆液池上部进入吸收区。在吸收塔内，热烟气自下而上与浆液（三层喷淋层）接触发生化学吸收反应，并被冷却。该浆液由各喷淋层多个喷嘴层喷出。浆液（含硫酸钙、亚硫酸钙、未反应的碳酸钙、惰性物质、飞灰和各种溶质）从烟气中吸收硫的氧化物（S0X）以及其它酸性物质。在液箱中，硫的氧化物（S0X）与碳酸钙反应，形成亚硫酸钙。亚硫酸钙由设置在浆液池中的氧化空气分布系统强制氧化成石膏。
2提高脱硫效率的管理手段
2.1利用数字化管理平台进行异常分析及设备检修周期的计算
利用“数字化管理”进行异常分析。加强脱硫系统性能监控与分析，强化脱硫系统参数的异常分析，通过对除雾器差压、吸收塔浆液密度等影响脱硫系统运行安全的的关键参数，开展脱硫系统除雾器堵塞、确定脱水系统运行方式及节能，在确保设备安全运行的同时，促进了主要能耗指标的持续优化。
利用“数字化管理”进行统计报表及设备检修周期的预测。借助先进的数字技术，在做好运行调整、数据分析等实现全过程监控的同时，有利于环保指标的统计上报，通过累计、平均等计算环节、准确及时数据（图2利用数字化平台查询的莱城电厂1月15日的历史统计数据），有利于检修周期的分析统计，为设备台账提供了便捷的历史查询统计，确保环保参数监视与调整的便捷化、数字化、程序化的同时，为脱硫系统设备的综合分析提供了可靠的依据。
2.2 制定完善管理机制等形式提高脱硫系统效率
莱城发电厂制定并完善了《莱城发电厂环保管理考核实施细则》，从管理机制、运行维护、环保技改等三个方面提升“绿色发电”能力，积极履行国有企业社会责任。明确了环保工作监督汇报、检修、运行等系列控制程序，鼓励职工多提环保合理化建议，全面提高环保设施运维水平，确保设施稳定运行、达标排放。
精细运行维护，提高环保设备可靠性。该厂加强对脱硫、脱硝、电除尘等环保设施运行管理和维护，从环保指标、系统可靠性、参数异常、硫份分析、设备节能等方面，对所属环保设备进行全面分析梳理，保障数据监测传输准确、可靠、及时。同时，从源头上控制污染，将配煤掺烧工作与环保设施管理有机结合，综合考虑机组负荷、入炉煤硫份等因素，科学合理配煤掺烧等操作，确保脱硫系统效率在设计范围。
另外，通过加强运行人员巡回检查，及时发现重大缺陷，避免脱硫系统故障停运等形式，提高脱硫系统效率。
3 脱硫设备异常造成脱硫脱硫效率降低的原因及解决方法
3.1 浆液循环泵叶轮及泵壳磨损对脱硫效率的影响
脱硫系统运行中，因浆液循环泵中介质为石灰石浆液，外加浆液中PH值变化较大，因此，石灰石浆液泵的磨损在所难免，循环泵叶轮如果磨损，叶轮直径减小和叶轮表面出现凹凸状，凹凸状将增加浆液的局部阻力损失，造成叶轮出力降低。特别是集流器磨损直径变大与叶轮直径的减小或者流道改变，叶轮与蜗壳之间的容积损失增加，均将导致泵的出力减小，浆液循环量减少。浆液在泵内高速流动，对泵壳内表面的冲刷磨损也是非常巨大的。经常出现泵壳壁厚变薄、磨穿的情况。当泵壳减薄后，经叶轮作功后的浆液回流量相应增加，浆液循环总量减小，压头理所当然达不到应有的高度，吸收效果变差，出力不能达到额定值，造成脱硫效率持续降低，影响脱硫系统效率。
解决方案：当浆液循环本叶轮及泵壳磨损严重时，相应出现浆液循环泵电流减小，出力降低，将循环量减少，此时，应停止运行，对该泵叶轮及泵壳进行特殊工艺防磨，当防磨工作处理且养护完毕，可在此投入运行。当叶轮磨损严重时根据运行周期可更换新叶轮（图3莱城电厂#3脱硫系统莱城电厂#3脱硫系统浆液泵磨损的叶轮），以保持正常浆液循环量。
3.2 浆液循环泵出口喷头及母管堵塞对脱硫效率的影响
吸收塔系统运行中，经常出现浆液循环泵出力降低的情况，在排除浆液循环泵磨损等情况外，应考虑浆液循环泵出口喷头及母管堵塞。一旦以上部位堵塞，必将造成浆液流量减少，浆液循环泵出力降低，浆液喷淋扩散半径减小，吸收塔内浆液喷淋不均，泵壳发热等现象，形成“烟气走廊”的机率大为增加，造成脱硫系统静烟气二氧化硫浓度升高，脱硫效率降低。莱城电厂#3脱硫系统停机后检查堵塞物成分，均是石灰石颗粒、SiO2、、树脂鳞片、亚硫酸钙结垢物等。
解决方案：浆液循环泵出口喷头及母管堵塞，应利用停机机会进行彻底清理疏通（图4浆液泵母管及喷头清理后图片），并建立检查清理档案，计划性停机检修，以保证可靠性在正常范围。另外浆液循环泵停止备用时，应进行彻底冲洗，尽可能将母管及喷头处浆液及其它异物冲洗干净，防止结块堵塞。
3.3 吸收塔内浆液品质的影响
莱城电厂在#3脱硫系统大修过程中，在吸收塔底部清理出了部分树脂脱落物、SiO2以及石灰石中含的杂质等。为防止吸收塔内部树脂脱落，停机后，应仔细检查塔体内树脂脱落情况，并及时清理。#3脱硫正常运行过程中也出现过电除尘出口烟尘浓度超标的情况。烟尘浓度过大，在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触机会，降低了石灰石浆液中Ca2＋的溶解速率，同时烟尘飞灰中不断溶出的一些重金属会抑制Ca2＋与HSO3－的反应。烟气中粉尘含量持续超过设计允许量，将使脱硫率大为下降，管道内部逐渐沉淀堵塞。另外，烟尘及飞灰呈碱性，当其进入浆液后，浆液pH值将升高。由于运行中pH值控制不再通过Ca/S计算，而是只用pH值反馈控制，相应减少了石灰石浆液量，但粉尘不会被消耗掉，因此造成虚假pH值升高，脱硫效率反而下降。
解决方案：为防止浆液循环泵出口母管及喷头堵塞，除停机后清理杂质异物外，应采取长期有效的治理方案，莱城电厂在本次#3脱硫系统大修过程中，在浆液循环泵入口管加装不锈钢滤网，阻挡了树脂脱落物、SiO2以及石灰石中含的杂质进入循环系统，效果良好，明显降低了喷淋系统出口母管及喷头清理周期，提高了脱硫系统效率。
为防止吸收塔入口粉尘浓度过高，正常运行中，应加强电除尘运行参数的监视，在粉尘浓度超过设计值时，应查明原因设法消除，超标时间较长且不能恢复正常数值时，应申请停止脱硫系统。
3.4 公用系统脱水皮带机故障对脱硫效率的影响
3.4.1 真空皮带机滤布跑偏的原因分析及处理
在我厂皮带跑偏是真空皮带机常见的问题，也是最难解决的问题。因其跨度长、运行环境差、磨损严重及真空系统泄漏等原因，平均每天调整1-2次，曾经出现过检修人员整日整夜在现场调节的被动局面，更严重时，险些造成脱硫系统停运的异常工况。分析故障出现的原因及处理情况如下：
3.4.1.1 真空皮带脱水机纠偏装置动作不正常。
我厂的真空皮带脱水机有滤布跑偏报警装置，并有自动纠偏装置。气动纠偏装置由传感器、气源分配器、调节气囊组成（见图4 气动纠偏装置）。当滤布走偏时，气源分配器会根据滤布走偏的方向向两个调节气囊分配压缩空气，进而调节辊筒角度，达到纠正滤布走向的作用。一般情况下，调整好的纠偏装置能够保证滤布自动纠偏。
运行中，当自动纠偏装置气源故障时会导致滤布跑偏。另外，自动纠偏装置行程开关卡涩，跳闸信号不能传递至DCS，导致滤布跑偏。纠偏装置当动作幅度过大导致滤布跑偏。针对以上故障情况，我们采取了加就地设备的强巡回检查，并定期进行试验的防范措施，确保运行中纠偏装置动作正常，现已经取得较好的效果。
因以上纠偏调节系统存在动作幅度大（调节过程中只有左侧、右侧两个位置），纠偏结果达不到理想的程度。根据运行经验及现场实际，加装了一套电信号远程纠偏微调系统，通过纠偏检测装置，远传4-20毫安的电信号至DCS系统，DCS系统发出信号并调节纠偏装置动作，将皮带机滤布调节至正常位置，通过试验效果良好。
在无条件加装以上装置时，可加强对气动纠偏装置的维护（定期试验、制作防水装置等），以保证系统动作可靠。
4 运行调节参数对脱硫效率的影响
4.1 循环浆液的pH值。
脱硫系统运行中，循环浆液的pH值是运行人员控制的主要参数之一，也是影响脱硫系统效率的主要因素，我厂吸收塔浆液规定PH值在5.2和6.0之间，PH值高低是由向吸收塔中自动补充的石灰石浆液量决定的。同时与机组负荷、原烟气SO2含量等有关。吸收塔浆液pH值过低或者过高，浆液的酸碱度对SO2的吸收也有非常明显的影响。当pH值较低，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢，阻碍浆液对SO2的吸收。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。
烟气中SO2与吸收塔浆液的化学反应如下：
a)、烟气中的S02，S02和HCL被喷淋浆液中的水吸收，与烟气分离：
S02＋H20←→HS03-＋H+
S03＋H20←→HS04+＋H+
HCL←→H++＋CL-
HF←→H+＋F-
b)、进入吸收塔的石灰石在偏酸性浆液中溶解：
CaC03＋H+←→Ca2+＋HC03-
CaC03-←→OH-＋C02↑
c)、氧化和结晶反应发生在吸收塔浆池中。吸收塔浆池中的pH值控制在大约5.2～6.0，吸收塔浆液池的尺寸保证能提供足够的浆液停留时间完成CaSO3向CaSO4的氧化和石膏（CaSO4·2H2O）的结晶。具体反应方程式如下：
氧化：HS03-＋1/202←→S042-＋H+
结晶：Ca2+＋S042-＋2H20←→CaC04·2H20
从以上反应中看出， 提高循环浆液的pH值可直接提高脱硫系统的脱硫效率。pH值过低，能提高石膏的品质，但不能保证脱硫效率；而pH值过高，会造成石灰石粉的浪费，降低了石膏的品质，增加了循环浆液的密度，加大了对设备的磨损。为保证脱硫系统脱硫效率，PH值在5.2和6.0是经过考证的合理范围。
4.2 吸收塔液位影响
我厂吸收塔液位规程规定正常运行在12米，吸收塔液位越高，循环泵入口浆液静压头越高，循环泵抽取的浆液量越多，母管压力越高，喷淋高度越高，浆液在塔内停留时间长，与气体接触的时间延长，接触界面增加，气体穿越气膜/液膜界面机会多，吸收效果更佳。同时液位高，氧化区高度增加，氧化反应充分，有利于提高脱硫可靠性。
4.3 外因及其他因素的对脱硫效率的影响
进入脱硫系统的烟气量及原烟气中SO2的含量脱硫系统运行中，当处理烟气量超过设计数值及原烟气中SO2的含量异常升高时（见图5 原烟气二氧化硫浓度升高时的实时趋势图），脱硫系统处理能力有限，脱硫效率将下降。因为，随着入口SO2的增加，能很快打破吸收塔内化学反应的平衡，造成浆液中液滴吸收SO2的能力减弱，在最大量补充石灰石浆液的情况下，PH值仍不能维持，脱硫效率不能维持在设计范围。此时应设法根除外因，保证脱硫系统正常，提高运行可靠性。
5 结论
通过分析，找出了影响脱硫系统效率的因素，找出影响脱硫效率的因素，并进行归纳总结，提出解决方案并实施，提高了脱硫系统效率，为争做资源节约型、环保友好型企业贡献自己的力量。
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