漳州后石电厂6×600MW超临界机组海水脱硫工艺改善

福建漳州后石电厂由台塑集团独资兴建，位于福建省龙海市港尾镇隆教乡白坑村，距龙海市约37k m，水路距厦门港约17k m，电厂建设规模为7×600M W 超临界燃煤机组，已于2007年全部建成投产。

福建漳州后石电厂由华阳电业有限公司建设和运行。

三大主机采用日本三菱公司产品,锅炉设备选用为三菱重工神户造船厂(M H I.K O B E)设计制造的M O-S S R R型超临界直流锅炉,最大连续蒸发量(M C R)1950t/h。

为满足环保要求,锅炉岛设置两台除尘效率达99.85%的双室五电场静电除尘器、烟气脱硝和烟气海水脱硫装置。

其中脱硫装置是目前国内电力系统内安装的最大的海水脱硫设施。

厂区还设有工业废水和生活污水处理站。

电厂以海水作为循环冷却水,凝汽器冷却方式为海水直流冷却, 冷却后的海水与脱硫后的海水混合后直接排入大海。

电厂烟囱采用集束式,每三台机组一根集束烟囱,外筒为钢筋混凝土结构,内筒用耐腐蚀合金钢制成。

由于电厂距离经济特区厦门市很近，根据当地的环保要求，电厂设置有脱硫和脱硝装置。

脱硫装置采用日本富士化水产品。

其中1号机组于2000年2月底投入商业运行，锅炉烟气采用海水法脱硫，利用海水中的天然碱性吸收锅炉烟气中酸性的二氧化硫，再通过曝气提高脱硫排水的P H值及其他水质指标。

C P1～6机组脱硫排水设计p H 6.0，无法达到环评承诺值6.5，及1997年7月起实施的现行国家标准6.8（海水水质标准G B3097-1997,第三类水质要求pH6.8～8.8）。

国家环保部在二期环保验收批文（环验［2006］131号）要求“改进脱硫废水的处理工艺，确保PH值达标排放”。

目前，我国对环境保护越来越重视，因此，必须对脱硫排水处理工艺进行改善。

对脱硫排水处理工艺进行改善，提高PH值≥6.8，以符合环保要求。

2012年该厂利用1号机组大修时机，对脱硫排水处理工艺进行了改
造。

改造后的脱硫海水排放标准达到国家
要求的pH值≥6.8的标准。

1 脱硫工艺
1.1 后厂电厂烟气海水脱硫系统
后厂电厂烟气海水脱硫系统是由日本
富士化水株式会社设计,中国化学建设第三
公司负责安装。

这套脱硫系统主要用来将
锅炉排放烟气中的二氧化硫去除。

本系统
设计采用海水+氢氧化钠脱硫法,初期拟先
采用海水脱硫。

每台锅炉采用两座吸收塔
对烟气进行处理。

烟气经过电除尘器和引
风机后直接送入预冷器内用工业水进行冷
却,冷却后的烟气进入吸收塔再往塔顶方向
与喷流而下的吸收液(海水)逆向接触以除
去烟气中二氧化硫及少部分灰含量,脱硫
后的烟气通过吸收塔内除雾器,然后直接由
烟囱排入大气。

吸收塔排出的脱硫后的海
水与虹吸井的海水混合后进入曝气池,通
过氧化风机进行曝气使海水中SO
3
2-氧化为
S O
4
2-,重碳酸根中和氢离子并释放二氧化
碳,反应方程式如下：
SO
3
2-+1/2O
2
SO
4
2-
HCO
2
-+H
3
O+CO
2
+2H
2
O
使海水P H值达标后排入大海(曝气池
管网布置在曝气池水下7.0m，有利于充
氧，但不利于C O
2
吹脱作用：气体吹脱效率
与水深成反比。

)
1.2 海水脱硫设计基础参数
1.2.1 脱硫处理前烟气设计参数(表1)
1.2.2 脱硫处理后的烟气设计参数(表2)
1.2.3 海水脱硫性能保证值(表3)
1.2.4 脱硫后海水排放设计指标(表4)
1.3 旧海水脱硫系统介绍及工艺特点
后石电厂设计脱硫系统采用海水+氢氧
化钠方法,初期先采用纯海水脱硫方法,设
备的安装及调试工作按照纯海水系统的设
计进行。

海水脱硫系统可以分为烟气系统、
SO
2
吸收系统、海水供排水系统和海水恢复
系统、电气及控制系统等组成。

1.3.1 烟气系统
锅炉烟气从引风机出口通过烟道直接
进入脱硫系统,不设旁路烟道。

烟气首先
进入预冷却器内,预冷却器作用为冷却进
入吸收塔的烟气温度使之低100℃。

预冷
却器的结构为一段扩充的圆形烟道,尺寸
为Φ7m×6m(长),采用碳钢加K O K A石
内衬,由台塑公司制造。

预冷器安装有两台,
每个烟道设置一台预冷器。

预冷器内部设
8个喷嘴,工业水由喷嘴喷入预冷器内对烟
气降温,预冷却器工业水设计喷淋流量为
11m3/h/台。

冷却后的烟气自下而上流经
脱硫吸收塔和除雾器,脱硫后的烟气不进行
再加热,通过烟道直接进入烟囱排入大气,
脱硫后烟气温度设计为40 ℃,脱硫吸收塔
出口至烟囱一段烟道全部采用玻璃鳞片树
脂进行内部防腐。

1.3.2 SO
2
吸收系统
吸收塔为S O
2
吸收系统的关键设备。

吸收塔设计为喷淋塔,吸收塔的尺寸为
Φ12m×38m(高),吸收塔内部采用玻璃
鳞片树脂内衬防腐,吸收塔内部的海水喷淋
采用两层喷淋,管道全部采用不锈钢管道,
上部喷淋分配管采用喷淋管喷淋,设计喷
淋流量范围0～23000m3/h;下部喷淋分
配管上安装有不锈钢加陶瓷内衬式旋流喷
嘴,设计喷淋流量范围0～2600m3/h;上
下两层分配管下部分别设置多孔不锈钢检
修平台。

吸收塔内部安装有气流分布板,以
使烟气进入吸收塔后塔内气流分布均匀。

脱硫后的海水通过吸收塔下部的溢流堰溢
流排出。

脱硫吸收塔上部安装有除雾器,作
用为将脱硫后烟气中携带的水滴去掉。

除
雾器材质为百叶窗式聚丙烯材料,每台除雾
器均配有工业水清洗装置;每台炉脱硫系
统设计三台除雾器清洗水增压泵及16个清
洗控制气动阀,由P L C控制对除雾器进行
间断清洗,清洗水增压泵采用立式1.0 m3/
min×20 m离心泵。

漳州后石电厂6×600MW超临界机组海水脱硫工艺改善①
郑丹杰
(华阳电业有限公司后石电厂 福建漳州 363105）
摘 要:对600MW机组海水脱硫系统如何达到降低环境污染的工艺改善及运行调整。

关键词:海水脱硫 曝气池 PH 环保 锅炉
中图分类号：TM62 文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2014)05（b）-0072-05
600MW unit seawater desulphurization systems Process Description
ZHENG DAN JIE
(Houshi Power Plant Huayang Electronic CO.Ltd.Zhangzhou 363105 China)
Abstract:600MW seawater desulfurization system of uni t process improvements to reduce environmental pollution and operation regulation Key words:Seawater desulfurization aeration tank PH environmental protection boilers
①作者简介：郑丹杰（1978—），男，汉族，华阳电业有限公司后石电厂，值长，热工电力工程师，从事电厂集控运行工作。

项目设计数值
脱硫处理前烟气量(Nm3/h)1915900(湿基)烟气温度(℃)131
吸收塔压力损失(m mAq）220
脱硫装置进口烟气中SO
2浓度(ppm)820(6％O
2
,干基),(2343mg/m3)
脱硫装置进口烟气浓度(mg/Nm3)32(6％O
2
,干基)脱硫装置进口烟气含氧量(％) 4.7(干基)
脱硫装置进口烟气水分含量(％)8.5(湿基)
表2
项目设计数值
脱硫处理后烟气量(Nm3/h）1890079
烟气温度(℃)40
吸收塔出口压力(m mAq）0
脱硫装置出口烟气中SO
2浓度(ppm）<40(6％O
2
,干基)
脱硫装置出口烟气浓度(mg/Nm3）<25(6％O
2
,干基)
表3
项目设计数值
脱硫效率90％
除尘效率25％
表4
项目设计数值
海水总排放量(m3/h）78570.55
pH>6
悬浮物含量(mg/l）13.2-24.2
排水温度(℃)39
化学耗氧量(mg/l）<5
图1 海水脱硫工艺流程图
1.3.3 海水供排水系统
脱硫用海水取自凝汽器出口的虹吸井,虹吸井附近设两台脱硫海水升压泵,脱硫海水泵是脱硫供水系统的关键设备。

海水脱硫配有两台设计流量为19500t/h由日本T O B A T A公司生产的海水升压泵,所配的3相电动机为东芝公司生产:输出功率为3400k W。

两台泵设计为同时运行不设备用。

海水通过紧贴虹吸井的吸水池,经海水升压泵通过海水分配管分上下两路进入吸
收塔。

经两台脱硫泵进入吸收塔的海水流
量设计为39000t/h。

进入吸收塔前的上
下两路海水分配管和吸收塔下部海水排放
管道均采用橡胶内衬防腐。

脱硫后的海水
由地下暗沟排入氧化槽中。

1.3.4 海水恢复系统
海水恢复系统由氧化槽和曝气系统组成。

氧化槽容积为65 m×43 m×11 m=17100 m3。

氧化槽分为混合池、曝气池和排水池,来自虹
吸井的海水与脱硫后的海水在混合池内进
行混合,然后进入曝气池,曝气风机将空气通
过曝气池低部的空气分配管及喷嘴鼓入曝
气池,细碎的气泡使曝气池内海水溶解氧达
到饱和,并将亚硫酸盐氧化成硫酸盐,同时通
过曝气使海水中重碳酸根离子中和氢离子并
释放出二氧化碳,使海水排入恢复达标后通
过排水池经排水沟排放入海。

曝气系统主要
由曝气风机、空气分配管和喷嘴组成。

每台
炉配有三台曝气风机。

曝气风机的设备规范
为:风机流量190m3/m i n;功率:400kW;
风机出口压力为:0.85 kg/cm2。

风机出口配
有安全阀和消音器。

空气分配管通过母管与
曝气风机相连,风机出口母管安装有流量计
指示。

1.4 脱硫系统排放海水对海洋环境的影响
经过脱硫后的排放海水，其海水水质
的变化主要表现在SO
4
2-浓度增加、海水p H
值下降、化学需氧量C O D增加、溶解氧D O
下降、水温略有升高、低浓度飞灰和恒量重
金属元素略有变化。

1.4.1 SO
4
2-浓度增加
烟气中的S O
2
被海水洗涤吸收，经曝
气氧化后以S O
4
2-的形式排入大海。

该厂实
际燃烧煤种含硫率为0.89%，脱硫率按设
序号名称规格及技术要求
单位
数量
备注
1
曝气风机A 风机:AII1180-1.33 型,Q=70000Nm 3/h,P=32kPa,
电机:Y K K 500-2,轴功率878k W ,电机功率:1120k W ,转速:2900r/min
台1
曝气风机A入口调节风门执行机构 SKJ-410M
台1风机配套曝气风机A进口织物补偿器1500×600×300,材质:非金属织物套1风机配套曝气风机A出口织物补偿器355×732×300,材质:非金属织物套1风机配套曝气风机A消音器
PZX-1180-0.25，L=2200m m
套
1
风机配套
曝气风机A稀油站XYZSS-125X0.4-P 台1风机配套曝气风机A高位油箱
∅700
台1风机配套
2
曝气风机B、C风机
风机:AII2000-1.33型,Q=110000Nm 3/h,P=32kPa,电机:YKK500-2,轴功率1408 KW,电机功率:1600kW,转 速:2970r/min
台
2
曝气风机B、C入口调节风门执行机构 SKJ-410M
台2风机配套曝气风机B 、C 进口织物补偿器
1800×600×300,材质:非金属织物
台
2
风机配套
曝气风机B 、C 出口织物补偿器
385×1050×300,材质:非金属织物台2风机配套
曝气风机B、C消音器
PZX-2000-0.25，L=2200m m
套2风机配套
曝气风机B、C稀油站 XYZSS-125X0.4-P 台2风机配套曝气风机B、C高位油箱
φ700
台2风机配套
3
曝气装置
FRP,PN0.6 DN300
套
1
4机力通风冷却塔 DBNL-40 型:冷却能力 Q＝40m/h
台15
闭式冷却水泵
型号:HJ80-50-200,Q＝40m 3/h,H＝40mH2O
台
2
一用一备
6冷却水箱(钢制)V=10m 3,2960×1860×2183m
m 个1
图2 海水旁路通路
计标准90%计算，脱硫后排水较之海水，
SO 42-浓度增加大约为15 mg/L。

1.4.2 CODMn的增加
脱硫后的海水中的C O D 增加是由于残留的SO 32-引起的。

SO 32-是还原物质，它对环境的影响表现在COD上。

该厂1号机组脱硫后海
水中COD质量浓度增量＜2.5 mg/L 。

1.4.3 溶解氧（DO）的降低烟气经海水洗涤后温度升高，溶解盐浓度增加使海水中D O下降，但经过曝气池与空气混合后，D O 能得到较大恢复，该厂脱硫后的海水DO≤5 mg/L。

1.4.4 pH值变化的影响分析
经海水法脱硫后的海水p H值取决于烟气中的SO 2的脱除率、电厂取用新鲜海水的P H 值和碱度，从S O 2脱硫塔排出的海水p H 值一般为6.0左右，在与虹吸井中剩余海水混合后p H 值达到6.5左右，最后进入曝气池与空气混合后，可使排放水质p H 达到6.7左右。

1.4.5 温度升高
后石电厂地处亚热带，冬无严寒，夏无酷暑。

年平均取水温度为24 ℃，一年中海水取水最低温和最高温约为14.2 ℃和28.3 ℃，曝气池排放入海水温比取水水温升高约8.2 ℃，采用海水脱硫后，排水温升约1 ℃。

序号1234负荷(MW)
370540600600FGD入口含硫量(mg/m 3）A侧：1180A侧：1230A侧：1493A侧：1493B侧：1100B侧：1250B侧：1546B侧：1546脱硫率(％）9896.795.895.8循泵双双双双脱硫海水泵单单单单脱硫风机A＋C C A+B+C A+C 旁路流通率17.5％17.5%17.5％17.5%A点pH值(手工）7.90/7.927.91/7.927.93/7.937.93/7.93B点pH值(手工） 5.18/5.20 4.82/4.85 3.78/3.80 3.78/3.80C点pH值(手工）7.90/7.927.87/7.927.87/7.907.87/7.90D点pH值(手工） 5.87/5.87 5.77/5.74 5.48/5.42 5.46/5.40E点pH值(手工） 6.12/6.13 6.01/6.01 5.75/5.71 5.67/5.65F点pH值(手工） 6.57/6.56 6.23/6.22 6.52/6.49 6.13/6.14G点pH值手工 6.61/6.58 6.22/6.23 6.56/6.55 6.15/6.16在线仪表
6.42 5.94 6.2 5.82H点pH值(手工） 6.77/6.81 6.39/6.42 6.84/6.89 6.84/6.89I点pH值(手工）
7.45/7.43 6.98/7.017.61/7.627.61/7.62J点pH值(手工）7.75/7.787.50/7.52
7.82/7.837.82/7.83K点pH值(手工）
6.91/6.92
6.53/6.53(单风机)
7.09/7.09
7.09/7.09
6.81/6.81(双风机)L点pH值(手工） 6.93/6.92 6.55/6.53(单风机)
7.10/7.117.10/7.11
6.81/6.80(双风机)
图3 新增4.4 m平台示意轮廓及曝气混合海水走向
1.4.6 重金属和飞灰的增加
进入脱硫塔处理的烟气是经过静电除尘器（EP）脱尘后的净化烟气，该厂EP除尘率为99.85%，所以烟气中不可避免的有部分飞灰及重金属元素（比较有代表性的为：铜、铅、锌、汞、铬、镍等），携带这些杂质的烟气进入脱硫塔后与海水混合，如果全部被脱硫塔吸收，则含有上述杂质的脱硫海水排放入海，会对海洋造成一定的污染。

经过10余年的连续生产运行检测，并经漳州市环保局定期取样鉴定，该厂除了p H值未能达到新的国家排放标准外，其余指标均能达标。

故脱硫工艺改造的重点是使排放海水p H 值达标，即满足p H 值在6.8
到8.8之间
2 现状问题及改善对策
2.1 现状问题
(1)CP1～6机组FGD为日本富士化水早期设计，其脱硫海水与新鲜的循环海水全部混合后再进入曝气池曝气提高P H 值。

现在研究认为，脱硫海水与新鲜的循环海水混合后，已偏离通过曝气提高P H 值的最佳工况区间，效率低。

(2)现曝气管网布置于水下7.0 m，有利于充氧，但不利于C O 2吹脱作用（气体吹脱效率与水深成反比），不利于pH值提升。

(3)C P1～6机组曝气风量22,800 m 3/
h ，海水量78,500 m 3/h ，曝气风量-海水比0.29:1。

依现状要求（脱硫排水 p H ≥6.8、溶解氧＞5.0 m g /L 、C O D M n 增加量＜5 m g /L）进行工艺计算，现有曝气系统的风量严重不足。

2.2 改善对策
(1)改善脱硫排水曝气工艺流程
(2)在水下2.5～3.0 m布置曝气管网，采用浅层曝气，把原先10 m 深的曝气池子改成4.4 m深曝气池子，重新设置隔离墙，以加强CO 2吹脱效果，提升p H值（原曝气管网拆除）。

改造暗渠，通过前池闸板调节部分新鲜循环海水与脱硫海水混合进入曝气池，以创造提升p H 值最佳工况区间（这样可以根据曝气池排放海水的p H值，实时调整各部分海水流量，从而使排水更容易达标），余经旁路进入二次掺混区。

平台下第一通道利用来走新鲜旁路海水
(3)更换脱硫风机、布置曝气风管，增加3台大流量低压离心风机，风量：318,000 m 3/h (127,000 m 3/h ×2台+63,600 m 3/h×1台)，风压：3500 Pa，电机总功率4000 K W，以保证提升p H 值所需曝气风量－海水比4.0:1，pH≥6.8。

曝气管网，单元布置，即每台风机分供一区段的曝气管网。

(4)改造后的曝气池分隔成三大区域，每一区域由对应的曝气风机供气，防止了改造前的局部区域供气不足的状况，使得曝气
项目旧系统新系统说明
曝气池提升PH值效果PH提升效果有限,甚至只
能起到氧化效果。

烟气含硫730ppm(相当于燃煤含硫率
0.94％)PH≥6.8。

旧系统设计烟气含硫
800ppm,PH≥6.0(脱硫率90％)。

修改1脱硫排水工艺
流程脱硫海水与新鲜循环海水
全部混合后进入曝气池曝
气。

脱硫海水与部分新鲜循环海水混合后
进入曝气池，余循环海水在曝气池后
加入混合。

通过调节,使进入曝气池脱硫海水处于
CO
2
吹脱效果最佳工况区间,提高提升
PH的效率。

修改2曝气池形式无间隔分隔4个流道,其一为旁路;前池经改
造具有调节功能。

修改3曝气管网布置水下7.0m,母管制。

水下2.5～3.0m,单元布置。

单元布置,强化曝气强度修改4曝气风量－海
水比
0.29:1 4.0：1
风机配置3台(两运一备)
风量:22800m3/h(11400
m3/h×2台)
风压：8300Pa
电机功率400KW×23台(两大一小)
风量:318000m3/h(127000m3/
h×2台＋63600 m3/h×1台)
风压:3500Pa
电机总功率：4000K W(1600K W×2台
＋800KW×1台)
可组合多种运行方式,原风机拆除。

运行成本测算电耗：
(387×50％＋387×2×50％
)×7500＝4,353,750KW.
H/年预估电耗：
(800×30％＋1600×50％＋2400×10
％＋3200×5％＋4000×5％
)×0.8×7500＝9,600,000KW.H/年
运行时以7500h/年计;电价除税后
0.372元/KW.H计;新电机负荷率以
80％估计,风机运行台数时间百分比依
最近两年烟气含硫量统计估算。

图4 曝气池改造图
图5
池均匀曝气，避免死区的存在。

2.3 曝气系统主要设备及技术规范表
见表5。

2.4 改善后海水排放测试数据
见表6。

2.5 新旧系统比较表
见表7。

3 结语
漳州后石电厂作为一个以“以人为本”
经营理念的企业，在投厂之时就充分考虑到
对周边环境的影响，同时不计成本的投入脱
硝、脱硫、污水处理等各种环保措施。

而近年
国内环保要求日益严格，电厂始终确保各项
排放严格按照国家规定指标进行排放。

而脱
硫系统的改造就是在此环境之下提出并施
工。

通过对FGD脱硫海水排放系统进行上述
的改造，使脱硫排放海水各项指标满足了国
家的环保要求，取得了较大的环境效益和社
会效益，与此同时，也对周边的城市、村庄、海
域等环境进行改善。

脱硫工艺改造提高了厂
用电率，增加了运营成本，但国家脱硫电价政
策的出台也弥补了部分经济上的损失。

参考文献
[1] 陈义.漳州后石电厂600M W超临界机
组海水脱硫工艺改造[J].中国电业(技术
版),2013(9).
[2] 李勇.后石电厂600M W机组海水脱
硫工艺特点及调试介绍[J].山东电力技
术,2001(3).
[3] 陈颖，郭春刚，刘国昌，等.脱硫海水
膜法曝气恢复试验研究[J].水处理技
术,2013(2).。