燃油锅炉海水脱硫系统机组调试排放超标问题探讨

燃油锅炉海水脱硫系统机组调试排放超标问题探讨

姚元旭

山东电力建设第三工程有限公司  山东青岛  266100

摘 要：介绍沙特某电站海水脱硫系统，分析影响脱硫效果的因素，并根据沙特某2x660MW IPP 燃油电站海水脱硫系统在调试时出现的SO2排放超标问题，以及海水脱硫系统末端海水的排放问题，并提出一些改进的意见建议。

关键词：海水脱硫；SO2排放；末端排放

1、引言：

沙特某燃油电站海水脱硫系统在配合机组调试时出现SO2排放超标、海水脱硫系统（曝气池部位）末端出现微量泡沫，对问题产生原因进行了分析，并提出改进方案和措施。

2、脱硫系统概述

沙特某2x660MW IPP 项目，使用的脱硫系统为ALSTOM 海水脱硫，系统主要构成如下图：

海水脱硫原理：

海水法烟气脱硫工艺是利用天然海水的碱度脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。利用电厂原有凝汽器冷却用海水作为脱硫剂，在脱硫吸收塔内,大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的烟气,烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去,净化后的烟气经除雾器除雾、烟气换热器（GGH）加热后排放。吸收二氧化硫后的海水在曝气池中与新加入的海水混合,曝气处理,其中不稳定的亚硫酸根被氧化成为稳定的硫酸根,并使海水的PH值与COD等指标恢复到海水水质标准后排入大海。

海水脱硫的化学式：

烟气中的SO2与海水接触反应：

SO2(气态)+H20---H2SO3---H++HSO3-

HSO3----H++SO32-

SO32-+O2----SO42-(曝气池内的反应)

吸收SO2后的海水中H+浓度增加，是海水酸性增强，PH值一般在3左右，呈强酸性，需要新鲜的碱性海水与之中和提高PH值，脱硫后海水中H+与新鲜海水中的碳酸盐发生以下反应：

HCO3-+H+—H2CO3---CO2+H20（曝气池内反应）

在进行上述中和反应的同时，要在海水中鼓入大量的空气进行曝气，曝气的主要作用：

1)将SO32-氧化成为S042-

2)利用其机械力将中和反应产生的大量CO2赶出水面

3)提高脱硫海水的溶解氧，达标排放

3脱硫系统存在的问题及处理

FGD系统的排放由两部分构成，一个是SO2的烟气排放指标，另一个是海水处理后的水排放指标,这两个指标在脱硫系统调试时均超出了合同要求值。

3.1对于烟气SO2排放超标问题的原因分析及处理

沙特某电站的海水脱硫中烟气的SO2脱除反应集中在吸收塔内部，烟气通过吸收塔填充物时与海水进行充分的接触反应，从而达到SO2的脱除效果，将SO2转化为亚硫酸根离子，所以吸收塔内GRP供水管以及喷淋支管的布水情况就显得尤为重要。在沙特某项目电站在机组投运时，发现机组的SO2排放出现了超标，在相关厂家对挡板门密封和GGH密封进行调整无问题的情况下，将重点转移到吸收塔内，对吸收塔内部填充物进行了检查，发现吸收塔内部填充物有变黑的现象，经化验为油质和未燃尽碳，判定为机组燃烧情况差，油质不能进行完全燃烧，从而导致的油质和未燃尽碳流入下游，附着在吸收塔填充物上，在一定程度上影响了SO2与水的接触。对吸收塔内部填料进行了更换，更换后的SO2排放也不能满足需要；通过拆除除雾器，对吸收塔喷淋管的布水情况进行观察发现:

1）喷淋管的喷淋布水不能对喷淋管的下部填充面全覆盖，出现喷淋盲区，尤其重要是原设计中，喷淋管的母管未进行布孔，但在实际的运行中发现，母管所在区域下部实际为最重要的喷淋盲区，故通过计算对喷淋只管和母管进行了增加布孔的变更。

2）在每根支管的末端有一个向上的孔洞，用于观察水流冲出高度是否均匀，来判断水流到每根支管的分布是否均匀，通过观察发现，某些支管的观察孔喷出的水流过高，判断喷淋支管内部有杂物垃圾（主要为吸收泵取水坑内的小石块和GRP管道粘口后老化脱落的GRP薄片）堵塞了管道内的喷淋空洞，从而导致部分区域的水流不能喷淋，SO2未进行反应而逃逸，造成SO2排放超标。

3.2、海水脱硫系统末端海水的排放问题的原因分析及处理

因为海水脱硫处理后的水最终是要排入大海的，这就要求机组排放入大海的水应该尽量接近原来海水的品质，从FGD曝气池内的反应可以看出：

SO32-+ 02----SO42-

HCO3-+H+—H2CO3---CO2+H20

影响此反应的因素主要是02和HCO3(-)的浓度，从目前机组的排放化验来看，水中的PH和化学需氧量和溶解氧的指标是合格的，由此判断，曝气效果和脱硫补水量是能够满足要求的，主要的问题是曝气池的末端出现微量的泡沫，由于机组运行的工况的不同，泡沫的颜色也有所不用，在机组不稳定运行的时候，泡沫基本为黑色为主，而机组在稳定完全燃烧的情况下泡沫的颜色为黄色。泡沫在清华实验室的化验结果，黑色泡沫的主要成分为油质和未燃尽碳，其他成分主要是悬浮物灰尘等。

3.3、吸收塔内填料问题分析

项目脱硫吸收塔内的填料分为两种，一种为支撑填充物（structure packing）,另一种为普通填充物（random packing）。

在运行当中出现的问题，普通填料在运行一段时间后会出现下沉，导致水和SO2的接触面积和反应时间减少，会影响SO2的吸收，需要运行一段时间后进行检查，如果不能满足标高要求，需要增加填料；另外在填充这些填料的时候需要非常谨慎，如果人踩踏过实会导致吸收塔内烟气阻力增大，吸收塔压差增大，超出设计值导致真个海水脱硫系统的停运。

3.4、膨胀节腐蚀问题

由于机组使用的燃料为重油380CST，其中硫分含量高，约为3.4%～3.7%，相对于常规的煤粉炉来，烟气中SO3和SO2的含量要大得多，而SO3在经过吸收塔时与水结合产生的硫酸雾，是造成海水脱硫系统腐蚀的最大因素，腐蚀最为严重的位置是吸收塔进出口的膨胀节。

 从现场的情况来看，此类膨胀节，对于水介质的密封作用较差，即使用再严谨的工艺安装，也不能保证完全没有泄露的情况，针对两个部位泄漏情部，建议按以下方案改进：

1)两个部位共同的改进方式，更换膨胀节材质，改为使用更好的材质的膨胀节，避免酸液漏出的风险。

2）提高吸收塔高度，增高吸收塔入口烟道的高度，从而减少吸收塔喷淋下来的水倒灌入烟道内，减少酸水在膨胀节处的停留时间，减少腐蚀。

3）在吸收塔压差允许的情况下，增加一层除雾器，加大除雾效率，使SO3尽量以气态的形式流出吸收塔，减少GGH底部膨胀节的腐蚀。

4 结论

采取措施后，沙特某脱硫系统的排放指标满足合同标准的要求，符合机组稳定运行标准。

参考文献

［1］赵景辉.发电机组海水脱硫系统提效改造研究.电力安全技术. 2016,18(10).

［2］宫家宏,罗云岭,白世群.海水脱硫系统烟道防腐蚀失效原因分析.电力设备管理.2018,(11).

［3］张国罡.海水脱硫系统对燃煤电厂直流供水冷却系统的影响分析.机电信息.2015,(27).