我國濕法煙氣脫硫裝置運行普遍存在的問題及對策初探
石灰石-石膏濕法工藝是我國目前煙氣脫硫裝置的主流工藝。根據統計分析結果，截止2007年底，投運或已簽訂合同的煙氣脫硫工程，其工藝技術仍以石灰石-石膏濕法為主，占90%以上[1]。如不作特別說明，本文中提到的濕法煙氣脫硫裝置均指石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置。
由于某些原因，我國濕法煙氣脫硫裝置的投運率一直偏低。2008年第一季度投入運行的脫硫裝置容量約1億千瓦，占煙氣脫硫設施裝機總容量的37％。而在投運的裝置中，又由于各種因素導致裝置運行中出現較多問題，部分問題甚至影響到系統的安全、穩定運行，導致系統退出或間斷運行，不能實現真正意義上的投運。在當前日益嚴峻的環保形勢下，國家加強了環保執法力度，加大煙氣脫硫設施運行在線監管和就地檢測，脫硫裝置的運行問題與環保監管之間的矛盾將顯得更加突出，如何保證脫硫裝置的安全穩定運行是脫硫行業目前亟待解決的重要課題。
1 系統設計
目前國內煙氣脫硫工程的建設一般采取由脫硫公司進行EPC總承包的形式，設計是整個工程的源頭，也是保證裝置能安全、穩定運行最重要的環節。任何設計失誤、考慮不周或系統參數選擇不當都將影響系統的安全可靠運行。
1.1氧化系統
目前有石膏脫水系統的脫硫裝置普遍采用強制氧化的方式，將石膏漿液內的亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，亞硫酸鹽氧化程度是濕法脫硫裝置強制氧化工藝重要的控制參數。一個設計良好的脫硫系統，強制氧化程度應接近100%。
部分脫硫裝置氧化裝置設計不合理，氧化空氣分布不均勻，或由于過于側重降低投資成本而將氧化風機容量和氧化區的體積設計得偏小，導致裝置內會發生大量結垢、垢塊堵塞噴嘴、卡住蝶閥、堵塞小口徑管道或結垢使流道面積減小的現象。這些將引起故障頻發、事故停機或降低出力。此外，亞硫酸鈣氧化不充分還將影響脫硫效率、石灰石利用率和石膏品質等系統性能，會導致石膏品質下降、脫水機不能正常工作等一系列問題，影響系統的安全穩定運行。
在系統設計時，應該充分考慮機組特性、煙道漏風率、煤種硫份、當地大氣壓、當地平均氣溫、氧化空氣的流動性、氧化空氣的利用率等多種因素的影響，進行合理設計。
1.2漿液中Cl-濃度及廢水排放
FGD漿液中氯化物來源于燃煤、工藝補水和吸收劑。一般石灰石中、工藝水中氯含量較少，FGD漿液中大部分氯化物來源于燃煤。
在正常運行工況下，漿液中氯化物的濃度是穩定的。漿液中的Cl-濃度對FGD系統結構材料的選擇有很大的影響。高濃度的Cl-濃度還影響脫硫效率和石灰石利用率，石膏中可溶性氯化物含量過高將影響石膏綜合利用價值。
在設計中必須針對燃料、水質、吸收劑品質、系統運行方式以及裝置內漿液接觸的設備、材料特性確定合適的Cl-濃度，并設計處理容量合適、工藝完善且便于運行維護的廢水排放系統，以確保系統的可靠運行和達到性能指標。
1.3系統防腐、防磨損設計
設備、材料的腐蝕、磨損是影響濕法脫硫的常見問題，也是影響系統安全穩定運行的重要原因。造成腐蝕及磨損的因素主要有煙氣中及漿液中的硫化物﹑氯化物、漿液介質等。因此在設計中應考慮防腐、防磨損措施。
在運行過程中發現，由于設計及選材不當，經常有裝置內玻璃鱗片襯里、橡膠襯里沖刷過快導致脫落，造成罐體、泵、管道、閥門等腐蝕、磨損加快，影響系統可靠運行。
為防止及解決以上由于腐蝕、磨損出現的運行問題，必須進行合理的防腐蝕（磨損）設計，防腐蝕（磨損）設計包括防腐（磨損）結構設計和防腐（磨損）材料選擇。
1.4系統防堵塞、結垢設計
結垢和堵塞是濕法脫硫工藝中最嚴重的問題，可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器甚至換熱器結石膏垢[2]。嚴重的結垢將會造成壓損增大，設備堵塞，因此堵塞、結垢是濕法脫硫裝置事故停機最常見、最主要的原因。堵塞、結垢是普遍存在的問題，基本無法完全避免，但可以通過合理設計，減少系統堵塞、結垢情況的發生，降低對系統穩定運行的影響。以下介紹一些比較常見的堵塞、結垢現象，在設計中務必引起重視，避免此類問題的發生。
1.5防冰凍設計
在我國北方，由于冬季氣溫低，應按規范要求采取保溫措施。如果保溫、防凍設計不完善，尤其是伴熱設計不當，FGD裝置容易出現結冰和凍結現象。漿液管道和水管道在氣溫極其低下的夜間極易發生凍結，堵塞管路，嚴重威脅FGD裝置的安全運行。
為防止以上現象，應進行合理的保溫、防凍設計，如沿管道敷設保溫層、伴熱帶等。間歇運行的泵、管道及管件更要注意保溫。增壓風機稀油站也應設計防凍措施，保證稀油站的投運和增壓風機的正常運行。對系統管路應針對防凍薄弱處加強防凍設計，比如易形成死區的管段，排空不暢的管道，小管徑且走向復雜的管段，在場地條件許可以及投資容許的范圍內盡量設計在室內。
1.6熱工儀表設計
裝置中的熱工儀表是整套系統的"窗口"，是運行人員的"眼睛"，其數據即時反應設備及系統的運行狀態。良好的儀表設計是系統安全穩定運行的重要保證。
2設備質量及施工質量
2.1設備質量
脫硫裝置的安全、穩定、高效率運行必須保證運行工況的穩定，而運行工況的穩定是以各主、輔設備的可靠運行為前提。資料分析表明，目前國內濕法脫硫裝置運行中存在的最大問題是設備質量問題。由于脫硫工程總承包利潤的下降，承包商在采購設備時，往往采用最低價中標的方式，導致一批價格低、質量差的設備進入脫硫裝置，設備性能不能得到保證，同時增大投資及能耗。
（1）漿液泵
漿液泵運行介質一般是50°左右的漿液，常發生汽蝕現象，由于汽蝕及磨損的聯合作用，加上葉輪葉片材質不合適及制造質量不過關，出現葉輪損壞，經拆下檢查，葉片上出現大量的小坑洼，嚴重影響了泵的正常運行。機械密封和減速機等附件存在質量問題也是常見現象。其中機械密封損壞使得泵漏（噴）漿是最常見的問題，導致泵無法連續運行。由于減速機的質量問題，在冷卻系統正常投運的前提下，循環泵減速機在運行中溫度偏高，在冬天溫度也會經常升到報警溫度甚至引起循環泵連鎖停機，導致系統保護退出等。
（2）閥門
閥門的作用是對管路介質的流動進行控制，通過截斷或調節流量實現介質的隔離或輸送。其質量的優劣直接影響系統的運行狀態。然而，由于大多數國產閥門本身質量還存在一定問題，加上大多數承包商對此重視程度不夠，采購的閥門質量不能令人滿意，閥門內漏、外漏、卡澀打不開、開關不到位等問題嚴重影響了系統的正常運行。
（3）攪拌器
吸收塔攪拌器為側進式攪拌器，主要問題是機封不嚴密，漏漿現象常有發生。頂入式攪拌器絕大多數為國產設備，運行存在的主要問題是減速機軸承箱漏油和電機軸承溫度高，其原因主要是國內攪拌器的減速機多采用擺線針輪形式，該形式減速機加工精度低，密封效果差，運行中異產生漏油、溫度升高等現象。
還有其他設備質量問題，此處由于篇幅有限，不再一一闡述。為減少以至消除設備質量問題對系統運行產生的不利影響，須從源頭解決此問題。為此，須從設備招標方面嚴把質量關，優先選擇質量優、業績多、服務好的設備供應商，在此基礎上再兼顧價格因素。設備在工程制造過程中，要根據技術協議要求加強設備監造，包括設備制造、性能驗收、出廠試驗等，并對設備的運輸、保管、售后服務提出明確要求和加強監督，避免因為質量問題對系統安全穩定運行造成影響。
2.2施工質量
由于脫硫工程建安費用的不斷下降，施工隊伍水平的參差不齊，導致大部分脫硫工程施工質量不容樂觀，影響脫硫裝置運行的施工問題主要有以下幾個方面。
（1）GGH安裝
GGH安裝質量對設備及系統的安全運行有重要影響。常見的問題有密封片安裝不嚴密，導致原、凈煙氣串風，加快GGH及煙道的腐蝕并造成系統脫硫效率下降。主軸安裝偏心，導致運轉時有異響，振動大。
（2）增壓風機和循環泵安裝
增壓風機安裝精度和安裝質量不過關，運行時發現X及Y方向振動較大，嚴重時候引起增壓風機跳閘。循環泵也存在同樣的情況。某電廠一臺循環泵安裝時找正不理想，導致軸承溫升較快，后停機校正后消除了該問題。
（2）管道安裝
漿液管道安裝不按圖施工，管道不設坡度，改動管道走向及布置，導致運行時管道經常堵塞。施工單位為省材料費和工作量，部分管道不按照圖紙要求設置支吊架，造成管道振動過大，嚴重時候造成該系統無法投入。管道及設備法蘭處螺栓沒充分擰緊，運行一段時間后，由于管道振動，介質從法蘭密封處泄漏，影響系統運行和現場文明生產。
（3）防腐施工
防腐施工質量直接影響防腐襯里材料的防腐功能。施工質量受氣候環境、工人水平、施工工具、管理組織等因素影響。有的脫硫裝置幾個月內煙道、吸收塔內玻璃鱗片大面積脫落，管道襯膠磨損露出管壁等，給系統的運行帶來極大的安全隱患。
為減少施工對脫硫系統運行的影響，必須牢牢控制施工質量。從招標階段從嚴把關，選擇水平過硬的施工隊伍。在現場施工中，充分發揮監理和技術人員的作用，加強監督，并要求施工隊伍加強組織管理力度，在充分消化圖紙的基礎上按圖施工，堅決杜絕不能滿足施工質量要求的人員、工具參與施工，對施工組織方案嚴格評審，不符合安全、質量要求的不予批準等。通過各種措施，保證施工不影響系統運行。
3運行管理及維護
脫硫裝置隨著使用年限的增加，在日常運行中時常會出現各種問題。本文從以下四個方面就如何提升系統的運行維護水平，保證系統安全、穩定、連續、高效運行進行初步探討。
3.1系統運行控制
系統運行過程中出現的很多問題如石膏脫水困難，吸收塔液位波動大，脫硫效率低等問題可以通過在運行中加強監視并及時調整系統主要運行參數來解決。
3.2加大化學監測力度
目前大部分電廠對脫硫裝置中介質成分及性質的化學監測與分析重視不夠，無專門專用實驗室及化學分析儀器。由于對表計的校驗、維護、檢修等不夠及時，再加上表計本身質量不過關，大多數運行中的脫硫裝置熱工儀表的故障率較高，很多儀表的顯示數據與裝置中的實際數據偏差較大，而脫硫運行部門過于依賴熱工儀表測量的可靠性，等發現問題時，系統的安全可靠運行已經受到影響。由于無專用實驗室，還須委托外單位對相關介質進行化學分析，影響了處理速度，對裝置的長期穩定運行不利。
為此，必須配備有專用實驗室和相關化學分析儀器，在日常運行中加大脫硫裝置中各介質的化學監測力度，與相關儀表進行比較，以判斷儀表數據是否準確和儀表的工作狀態，若儀表存在問題，應及時檢修處理，避免影響系統運行。加大化學監測力度，定期對石膏漿液、石灰石漿液、石灰石品質、石膏品質等進行分析，及時向運行人員反饋分析結果，供運行調整參考。
3.3日常運行維護
3.3.1裝置日常運行中的檢查與維護
在運行過程中，對系統進行日常的檢查與維護必不可少，及時消除設備的安全隱患，確保設備處于健康狀態，以保證裝置的安全穩定運行。
在正常運行過程中，運行人員嚴格巡查按照運行規程所要求的各系統及設備的監測項目；對系統中重要的運行介質如石灰石品質、石膏漿液、石膏品質、煙氣成分、工藝水品質等進行化學采樣分析，為運行調節提供依據。
3.4運行人員水平
由于脫硫對電廠來說是獨立主業外的嶄新領域，其運行人員一般都是從主業其他部門調來或當地招聘而來，接觸脫硫時間短，脫硫知識有限，實際操作及解決問題的能力還有待提高。目前多數脫硫裝置處于停運或間斷運行的狀態，業主并不太重視脫硫運行人員的技能培訓，導致惡性循環。由于嚴格的環保政策法規的出臺，脫硫裝置實現真正投運將是趨勢。運行人員作為脫硫裝置最基層、最前沿的一線工作人員，其知識水平、業務能力、工作經驗以及責任心將直接影響裝置的安全穩定運行。
業主以及承包商應積極采取各種措施對運行人員進行培訓。在業主接管脫硫裝置前，由承包商對運行人員進行多次培訓，包括理論知識培訓和實際操作培訓。在業主接管后，也需要經常安排對運行人員的培訓及教育，尤其是針對于運行人員在實際運行過程中暴露出來的問題進行分析、討論，使運行人員受到教育，避免在以后的工作中再次發生。培訓及教育的形式可以采取請專家進行知識講座、操作技能競賽、外出參觀學習等。
3.5運行管理
為保證脫硫裝置的正常運行，業主應加強對脫硫運行的管理，建議做到以下幾個方面：
1、機構及人員管理。
完善脫硫管理的組織機構和人員編制，將脫硫裝置的運行納入全廠的正常生產管理，制定詳細的目標和指標、全面做好運行統計分析。生產管理部門向脫硫運行部門下達年度、月度生產計劃，脫硫運行部門向生產管理部門提供每月的脫硫運行統計報表，供生產管理部門決策。
生產管理部門將脫硫裝置的運行狀況與脫硫運行人員的經濟效益掛鉤，增強運行人員學習技術、提高自身水平的積極性。通過技術比武、考核等措施，提高運行人員的水平。
脫硫運行部門制定脫硫裝置運行規程，保證對脫硫裝置進行嚴格的運行管理。運行人員當班所有操作均作記錄，并可通過交班會議讓下一班了解上一班的操作內容、出現的問題和解決措施、以及遺留下的問題，以利于工作內容的無縫對接，保證裝置的安全穩定連續運行。
2、設備管理
要使系統安全、穩定、高效運行必須保證系統設備的健康以達到設備運行的最佳狀態。脫硫運行部門或者全廠設備部門針對脫硫設備，建立設備的健康及維修檔案，并進行分類，按照廠家資料要求進行運行維護，到期進行必要的檢修、部件及耗材的更換等，隨時監控設備的健康狀態，加強缺陷管理與消除力度，保證設備的可靠運行。
4進入脫硫系統的介質參數與設計值的差異
由于多種因素的影響，脫硫裝置在實際運行過程中往往不能保證進入系統的介質參數與設計值相符，經常出現較大偏差，影響脫硫系統的運行，這是國內濕法脫硫裝置普遍存在的共性問題。
4.1燃煤煤質的變化
由于目前我國電煤供需矛盾突出，電煤質量下降嚴重，一些電廠實際燃用煤種已與原設計煤種有較大差異，原煤中硫含量明顯增加，有的煤中硫份達到原設計值的3倍以上，給脫硫裝置的穩定運行帶來嚴重影響，甚至導致系統無法運行。
硫份的增加導致進入吸收塔的二氧化硫質量濃度增加，在液氣比不變的情況下，系統脫硫效率下降；同時漿液池中的吸收反應和氧化結晶的時間、空間不足，漿液pH值下降，對設備的安全性帶來影響。漿液中亞硫酸鈣質量濃度增高，影響石膏脫硫系統的正常運行。當硫份增加到一定數值后，超過了吸收系統參數設計的裕度范圍，整個吸收反應系統的動態平衡被打破，脫硫系統將無法維持運行。
針對該問題，可從以下幾個方面進行應對：
1、在新的脫硫項目立項時，業主方對主要煙氣參數的確定，一定要充分考慮到實際燃煤煤種的變化趨勢，設定一定的裕度范圍。在系統設計時，在業主給定的煙氣參數條件下，設計單位也應對系統、設備等的設計留有一定裕量。
2、加強脫硫運行與燃料運行的聯系，根據脫硫運行的情況反饋，燃料運行在一定范圍內盡可能將低硫煤與高硫煤混合使用，保持入爐煤含硫量不要與設計值偏離太大。
3、在煙氣含硫量有限增加時可通過調整運行控制參數的方法，盡量維持脫硫系統穩定運行。可采用的手段是適當提高吸收漿液的pH值以增加吸收塔反應的強度；另一方面應增加氧化空氣量，在一定范圍內增大亞硫酸鈣氧化量。吸收塔漿液的pH值也不可能過高，過高會降低鈣的利用率，影響副產品石膏的品質。
4、當煙氣參數大幅度或較長時間偏離設計值時，脫硫裝置的反應平衡將被破壞，最終導致脫硫裝置被迫退出運行。為了避免這種情況，可采取人為限制脫硫裝置的進煙量，以保持脫硫裝置在設計的含硫負荷內運行，可避免由于煙氣含硫量變化對設備壽命帶來的影響，但系統的整體性能無法達到環保要求。
5、當由于實際燃煤硫份及其他參數大幅提高，又必須符合環保排放要求時，應對該脫硫裝置進行改造，以滿足對系統的可靠運行及性能保證的要求。如在吸收塔內增加噴淋層層數以增大液氣比，或往漿液內添加化學添加劑如鎂鹽、二元酸和甲酸等，保持要求的脫硫效率。
針對特定的脫硫裝置，由于燃煤煤種的變化導致的系統運行問題乃至對現有裝置進行技術改造，須認真分析討論，提出切實可行的方法，經過各方專家仔細論證后落實。
4.2吸收劑品質的變化
在濕法脫硫中，吸收劑的品質是重要的工藝指標之一，因為吸收劑的品質影響脫硫效率、吸收劑耗用量、石膏副產品的質量和對設備的磨損。吸收劑的品位隨產地不同有相當大的差別。
吸收劑的品質數據一般由業主提供，在項目前期確定該數據時，多數業主單位并沒有充分調研吸收劑的來源及變化趨勢，具體的采樣分析也沒有根據規范要求進行，存在很大的隨意性，故該數據并不能反應實際吸收劑性能。
由于項目確定的數據本身存在偏差，以及后來吸收劑來源地的變化導致吸收劑品質的變化，故實際運行時的吸收劑品質與設計值有出入。當實際投運的吸收劑品質包括碳酸鈣含量、雜質含量、反應活性、細度等參數低于設計要求時，會導致真正參與反應的鈣偏少，反應不充分，脫硫效率下降，石膏品質降低，石灰石漿液系統磨損、堵塞等一系列問題。值得提出的是吸收劑中SiO2的含量對對系統的磨損存在一定的影響，若在前期數據中無此項或不準確，而實際吸收劑中該值過大，將造成設備磨損嚴重。
針對該問題，可從以下幾個方面進行應對：
1、在新的脫硫項目立項時，業主方對吸收劑品質數據確定時，一定要經過充分調研，嚴格采樣分析，考慮到實際使用的吸收劑來源的變化趨勢，設定一定的裕度范圍。在系統設計時，在業主給定的吸收劑參數條件下，設計單位也應對系統、設備等的設計留有一定裕量。
2、加強對吸收劑品質的化學分析，提供給脫硫運行部門參考。采購部門盡量采購品質與設計數據偏差不大的吸收劑塊料或粉料。
3、在吸收劑品質偏差不大的范圍內可通過調整運行控制參數的方法，盡量維持脫硫系統穩定運行。可采用的手段是適當提高石灰石漿液供給量，保證參與反應的鈣量。加大供漿管道濾網的清潔頻率，保證供漿管道的暢通。
4、當吸收劑品質大幅度或較長時間偏離設計值時，由于設備選型、系統參數的設計裕度有限，且吸收塔須保持水平衡，石灰石供漿量不能長時間、大幅度增大。此時脫硫裝置的反應平衡將被破壞，最終導致脫硫裝置被迫退出運行。為了避免這種情況，可采取人為限制脫硫裝置的進煙量，以保持脫硫裝置在設計的鈣硫比內運行，保證系統的安全運行。
4.3GGH吹掃介質品質的變化
對GGH進行日常的有效吹掃是保證GGH能正常運行的前提，吹掃介質品質是影響吹掃效果的重要因素。GGH吹掃蒸汽（本文只討論應用最多的蒸汽吹掃，壓縮空氣吹掃不作討論）一般來自主機汽輪機段抽汽，目前很多建設有脫硫裝置的電廠無論是老機組改造還是新建機組建設，提供給脫硫裝置的蒸汽品質往往達不到設計要求。
一般來說，300MW機組的GGH吹掃蒸汽參數要求為1.0-1.5MPa，350℃[3]，然而大多數電廠主機提供的蒸汽達不到該品質，GGH吹掃效果減弱，使得GGH腐蝕、結垢加快，換熱能力下降，阻力增大等，影響系統的安全運行。
對此，業主要充分認識到GGH腐蝕、結垢、堵塞對設備以及整個系統的危害性，采取措施，盡可能提供滿足吹掃要求的蒸汽。若長時間內無法解決該問題，可以從以下幾個方面考慮處理方法：
1、改用壓縮空氣吹掃，必須保證壓縮空氣品質滿足要求。
2、通過參數控制及運行維護，降低進入GGH內的飛灰、石膏漿液、垢塊等雜質量。
3、運行人員加強GGH日常巡檢與維護，對壓差等參數的變化重點關注，及時啟動吹掃程序。
5結語
脫硫裝置的運行涉及到很多方面的內容，業主在充分了解與脫硫裝置運行相關的內容，并做好相應的工作，才能保證脫硫裝置的安全、穩定運行。
本文對國內濕法脫硫裝置運行中存在的普遍問題進行了初步探討，提出相應對策。對新建脫硫裝置，可供相關部門借鑒，避免出現類似的問題；對正在運行中的脫硫裝置，可供業主管理部門及脫硫運行部門參考。
由于筆者水平有限，對運行中存在問題的認識還不夠完整，分析可能還不夠全面、深入，歡迎脫硫業內人士批評指正。
參考文獻
[1]趙鵬高，燃煤電廠煙氣脫硫有關問題的思考，中國能源;EnergyofChina;2004年09期;
[2]曾庭華，楊華，馬斌，王力，《濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化》，中國電力出版社，2004年1月。
[3]楊勇，石灰石-石膏濕法脫硫系統中的堵塞與對策，《華東電力》第34卷第11期，2006年11月。
[4]劉忠，王春波，紀立國等，《電廠燃煤鍋爐石灰水濕法煙氣脫硫裝置運行與控制》，中國電力出版社，2005年9月。
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