300MW 循环流化床锅炉湿法脱硫氧化风系统优化探索及改造浅析

张子明，裴平

(国能开远发电有限公司,云南 开远 661600)

近年来，随着国家环保政策调整，特别是“2030年碳达峰，2060年碳中和”目标的提出，环保达标排放、不触碰环保底线、加大环保设施投入、提高环保设施效率等成为企业管理的重点工作。随着燃煤发电厂烟气环保达标排放要求的不断提高，石灰石-石膏湿法脱硫工艺因高效、实用、适应性强、脱硫副产品（石膏）市场需求大等特点被广泛应用于燃煤电厂炉后烟气净化处理。

当发电厂来煤硫份含量大幅增加超过脱硫系统设计值后，氧化风量不足会导致脱硫系统发生一系列关联问题，给发电厂带来损失。国能开远发电有限公司经过长期实践探索，最终在没有投入大量技改资金的前提下，利用机组检修机会对氧化风系统进行优化改造，取得了良好效果。

1 设备系统基本情况

国能开远发电有限公司2×300MW 机组锅炉为上海锅炉厂制造的SG-1025/17.4-M801 型亚临界中间再热、单锅筒自然循环锅炉。锅炉烟气脱硫在烟囱和电除尘间加装了石灰石/石膏湿法脱硫吸收塔及其辅助系统，脱硫吸收塔按一炉一塔配置，制浆系统、工艺水系统、石膏处理系统、电气系统等按两炉公用配置。吸收塔入口SO2浓度设计值不大于6000 mg/Nm3，烟囱出口SO2排放浓度不大于200mg/Nm3，设计煤种的收到基硫份不大于2.52%。烟气系统不设置旁路。吸收塔内部采用单回路喷淋空塔工艺。

2 存在的问题及分析

2.1 存在的问题

2019年7月，由于来煤硫份含量大幅上升，收到基硫份平均都在3.5%以上，FGD 入口SO2浓度最高超过8000mg/Nm3，脱硫效率不能满足机组达标排放要求，脱硫石膏含水率大增，脱水困难，真空脱水滤布堵塞严重，滤布平均使用寿命仅900h 左右。为了机组达标排放，经常被迫降负荷运行。

2.2 解决措施的探索

加大锅炉氧量运行。加大锅炉风机风量运行以后，烟囱SO2排放指标得到一定改善，但是随之而来的是锅炉受热面的磨损加剧和厂用电率的升高。

双氧化风机运行。增启备用氧化风机运行后，吸收塔脱硫效率有所提高，但是新问题随之产生。因氧化风机设计是一运一备，共用1 根母管，当2 台氧化风机同时运行时，氧化风母管风道受阻、母管压力升高，造成氧化风机轴向推力增加、振动增大，风机频繁故障需要检修，2019年12月，还发生了氧化风机推力轴承严重磨损事件。

2.3 原因分析

根据以上两种解决措施中总结出的经验教训，结合脱硫石膏含水率高、滤布频繁堵塞，吸收塔浆液品质恶化快等问题进行综合分析：

（1）工艺原理：石灰石/石膏湿法脱硫工艺是通过烟气在吸收塔内与含石灰石的吸收浆液充分逆向接触，使烟气中的二氧化硫溶解于水并与吸收剂及氧气反应生成石膏，从而达到脱硫的目的。其主要化学反应式如下：

从石灰石/石膏湿法脱硫工艺原理可以看出，氧化反应是否充分决定了浆液中亚硫酸钙的氧化效果，影响着塔内反应的连续性。氧化反应充分时，生成的石膏晶体粗壮，易脱水；反之，则会产生大量粒径较细的亚硫酸钙，使石膏脱水困难，滤布堵塞。另一方面，亚硫酸氢根的溶解会形成碱性环境，抑制CaCO3 的溶解，不仅增加浆液密度，还降低SO2 吸收率，最终发生石灰石“钝化现象”，导致吸收塔浆液品质逐步恶化。所以，吸收塔内氧化反应不充分是产生脱硫系统系列问题的主要原因。

（2）原因确定：吸收塔内氧化反应不充分受到氧化风机氧量、吸收塔液位、搅拌程度、氧化风管液面插入深度等因素影响，综合石灰石/石膏湿法脱硫工艺原理、运行实践探索以及来煤硫份高于设计值等因素分析，最终确定造成当前脱硫系统出现问题的根本原因是进入吸收塔的氧量不足，吸收塔内氧化反应不充分。

3 改造方案

公司围绕吸收塔氧量不足，氧化反应不充分这个关键，在节约技改资金，立足自我改造的前提下，按照“小改造解决大问题”的思路，确定改造方案为：氧化风系统增加一路送风管，实现单台氧化风机独立送风。同时，在2 台炉氧化风机母管间搭接1 根联通管，作为不同硫份条件下运行优化调节使用，如图1 所示。

图1 氧化风机管道改造示意图

吸收塔内浆液在搅拌器作用下按顺时针方向流动，为了使氧化风充分溶解，在原氧化风管中心点逆时针方向400mm处开孔做为新氧化风管道中心点。原氧化风管与新氧化风管在吸收塔上位置偏差4.4°，与搅拌器位置偏差1°，开孔位置高度为吸收塔10m 处，如图2 所示。

图2 吸收塔开孔位置示意图

4 改造后取得的成效

2020年9月，我公司完成2 台炉脱硫系统氧化风风管的改造工作，运行至今，系统稳定，节能提效效果明显。一是锅炉氧量明显下降，一二次风机电耗减少，锅炉受热面磨损减小，效率提高。二是2 台氧化风机运行不会造成风机故障，设备可靠性提高。三是吸收塔脱硫效率明显提高，目前FGD入口SO2浓度达7000 mg/Nm3时，可以不降负荷达标排放，稳定运行。四是脱硫石膏脱水效率提高，每条滤布使用寿命由900h 增加到2500h 以上。五是2 台炉氧化风母管联通可以根据负荷及运行实际情况，优化启动台数和运行方式，达到节能降耗、提高可靠性的目的。

5 结语

通过对300MW 循环流化床锅炉石灰石/石膏湿法脱硫系统运行中遇到的实际问题进行分析和总结，找出了氧化风量不足是产生问题的根本原因，改造方案实施后效果明显。改造方案具有投资小、改动小、施工快、见效快、运行灵活、系统可靠等特点，值得推广借鉴。