关键控制要素法在烟气脱硫装置运行管理中的应用.

1、关键控制要素法在烟气脱硫装置运行管理中的应用中国石化上海石油化工股份有限公司热电事业部一、企业概况上海石化热电事业部成立于2008年9月（ 前身中国石化上海石油化工股份有限公司热电总厂、上海金山热电厂、上海石油化工总厂热电厂、上海石油化工股份有限公司热电厂、上海石油化工股份有限公司第二热电厂），是上海石化的自备动力企业，承担着向上海石化股份有限公司和石化城区供电供汽任务，同时还向浙江平湖转供电和提供秦山核电站备用电源。事业部占地面积59.34公顷，总装机容量42.5万千瓦，有二台10万千瓦机组和四台5万千瓦机组及一台2.5万千瓦背压机组，目前事业部有220 KV线路6条（其中2条与外网联接，4

2、条为内部联接 ），35KV线路近百条，主要电压等级有220KV、35KV、10KV、6KV、400V等五种。事业部建成两套烟气脱硫装置，对4台410T/H锅炉尾部烟气进行处理，每2台炉共用1套烟气脱硫系统，采用石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺。根据上海石化发展规划，事业部将再扩建二台10万千瓦的#7、#8机组，届时年发电总量可接近40亿千瓦时，能充分保证上海石化生产用电和石化城区用电需求。热电事业部以安全生产为立企之本、发展之基和效益之源。坚持以人为本，建设“安全、守责、规范、有序”的安全理念，树立“严细实恒”的管理作风，努力确保公司生产装置和石化地区的安全用电；坚持加快技术进步，提高设备等级和机组

3、自动化控制率，不断增强本质安全生产能力；坚持在员工中开展“三守三人”实践、反习惯性违章和“六清”工作法推广以及安全文化建设活动，努力提高职工的敬业精神、职业安全意识和技能水平，为事业部安全生产奠定坚实的基础和保证。热电事业部目前管理体制采用事业部制，所属有#1热电联合装置，#2热电联合装置，电控中心三个联合装置级单位和燃运站、制水车间二个车间级部门，事业部现有在岗员工总人数976人（其中党员236人，高中级含高级工人才468人）。二、成果立项的背景1、环保减排的严峻形势在我国经济快速增长与能源消耗、环境污染矛盾突出的背景下，提高节能环保水平已成为加快转变经济发展方式的切入点和突破口。近年我国酸

4、雨发展迅速，已成为世界上继北美和欧洲后的第三大酸雨污染严重的国家和地区。酸雨降水中硫酸根与硝酸根的当量浓度之比大致在101，这表明大量二氧化硫的排放是我国降水呈酸性的主要原因。二氧化硫污染的主要来源是燃煤，而中国以煤炭为主的能源格局在可以预见的时期内不会改变。目前，燃煤电厂在我国的煤炭消费结构中约占51%左右，在4.4亿千瓦的发电装机容量中占74%左右，相应的二氧化硫排放量占“两控区”（二氧化硫和酸雨控制区,涉及中国27个省市自治区，面积约109万平方公里）内的50%。因此，我国的现行政策是将燃煤电厂列为二氧化硫排放治理目标的首位。2、上级部门对环保减排的严格考核随着国家环保减排工作力度的加强

5、，上海市环保局对于上海地区燃煤发电厂的烟气二氧化硫排放治理工作提出了更高的要求。热电事业部的清洁生产面临巨大压力。目前热电事业部整个环保设备建设还跟不上发展要求，清洁生产意识还不够强，环保设备等级还不够高，环保设备管理力度还不够强，减排效果还不够理想，清洁生产的前瞻性思考还没有摆上热电事业部的议事日程，清洁生产矛盾凸现的问题将越来越成为热电事业部进步的一大障碍。作为上海石化的燃煤动力单位和二氧化硫排放大户，热电事业部已成为上海市环保局减排考核的重点对象，为此2007年9月和2009年7月分别建成投产了两套烟气脱硫装置。2009年，上海市环保局对上海石化热电事业部烟气脱硫装置的考核标准为综合脱硫

6、率不小于85%（烟气脱硫装置综合脱硫率=烟气脱硫装置的投运率×烟气脱硫装置平均脱硫效率）。对此，控制并提高烟气脱硫装置的投运率和平均脱硫效率既是完成上海市减排考核指标的关键，也是热电事业部烟气脱硫装置运行管理的重中之重。3、装置运行水平有待进一步提高热电事业部两套烟气脱硫装置投入生产后，在实际运行中暴露了一系列设备缺陷和管理问题。例如：设备运行状态不稳定，比如存在因除雾器、GGH（气-气换热器）差压高于设计运行限额，造成脱硫装置停运情况，影响脱硫装置的投运率；影响全厂生产出力，比如存在除雾器、GGH（气-气换热器）差压高，造成系统阻力大，影响增压风机的稳定运行，在旁路挡板关闭的方式下

7、严重制约锅炉的出力，对全厂的安全生产不利；仪表数据偏差较大，脱硫装置烟气在线监测仪进、出口烟尘、烟气流量数据都存在一定偏差，在线数据准确性欠缺，未能满足上海市环保局环保管理要求；缺陷管理有待加强，缺陷消除还未严格按主设备管理要求执行，缺陷在处理过程中各专业未能及时沟通，未能严格按缺陷处理流程进行；检修质量有待进一步提高，检修后对检修质量缺乏严格把关和从严验收；管理分工仍需进一步明确，管理职能的定位、管理制度的修改和内部磨合上，衔接还不紧密，运作还不顺畅，管理责任考核难以落到实处。这些问题的存在，导致热电事业部两套烟气脱硫装置的运行水平较上海地区其他烟气脱硫装置偏低。2008年关键考核指标的投运

8、率（82.8%）、平均脱硫效率（88.6%）以及综合脱硫率（73.4%）等指标均低于考核指标。所以，如何进一步完善脱硫设备运行管理工作，提高烟气脱硫装置运行的可靠性、稳定性和经济性，就成为摆在热电事业部面前的一道难题。三、关键控制要素法应用的内涵对于简单的生产经营活动，管理人员可以通过对所做工作的亲自观察来实行控制。但是，对于复杂的生产经营活动，主管人员就不可能事事都亲自观察，而必须选出一些关键控制要素，加以特别的注意。掌握和控制了这些关键要素，各级管理人员可以不必详细了解生产经营的每一细节，就能保证整个生产经营计划的贯彻执行。 关键控制要素是指一些要害问题或重要因素，它们是业务活动中的一些限

9、定性不利因素，或是能使计划更好地发挥作用的有利因素。不同的组织部门，其性质、业务有其特殊性，所要计量的产品和劳务不同，所要执行的计划方案数不胜数，因而，可能有完全不同的关键控制要素。比如：某企业在落实产品生产成本计划时，主要控制要素就是重点制造部门的生产成本和材料部门的采购成本。选择关键控制要素的能力是一种管理艺术，有效的管理控制取决于这种能力。选择了关键控制要素之后，需要考虑进一步的问题，比如：如何设计该控制要素的目标？如何衡量出现的偏差？谁应对这些要素负责等等。具体说来，就是要制定一些客观的标准。由于控制点种类繁多，所用标准也是多种多样的。其中，对于较为复杂的生产经营过程，对于难以用定量标

10、准的目标，可以将目标作为标准，将总目标层层分解，实行目标管理，各单位的目标本身即可作为标准，这是一个切实可行的方法。而热电事业部在脱硫装置运行管理中所尝试的关键控制要素法，就是指在生产的每一道工序环节中，提取关键影响因素,并将该因素作为控制要素来进行管理,以便对生产所需要达到的目标实现有效控制。换言之，管理活动的成效取决于最薄弱的环节，而不是最具优势的部分，这个薄弱的环节就是热电事业部需要慎重考虑的关键控制要素。“在影响烟气脱硫装置生产运行环节的所有因素中，总可以找出一些影响烟气脱硫装置综合脱硫率的关键要素，只要这些关键要素被有效地控制，并始终处于可控状态，就可以最大限度地提高脱硫装置的综合脱

11、硫率，完成减排考核指标。”在脱硫装置运行管理实践中，热电事业部始终坚持并通过运用关键控制要素法，对可能影响烟气脱硫装置综合脱硫率的关键要素的全面有效控制，进而提高烟气脱硫装置的综合脱硫率。经过对脱硫装置实际运行状况的深入分析，并针对综合脱硫率不小于85%的年度考核目标，热电事业部提出了“烟气脱硫装置投运率90%，脱硫平均效率95%”的分解控制指标。结合分解控制指标的落实，分析提出了影响控制指标实现的几个关键控制要素：1、关键要素之一是烟气脱硫装置运行操作人员的技术水平；2、关键要素之二是烟气脱硫装置的工艺参数控制；3、关键要素之三是烟气脱硫装置的设备管理和维护。四、关键控制要素法应用的主要措施

12、把关键控制要素法应用于烟气脱硫装置的运行管理，就是用更系统、更科学的方法，从烟气脱硫装置的运行管理中找出影响运行的关键因素，尝试在热电事业部的能力范围内，通过积极有效的措施进一步提高烟气脱硫装置运行水平。这不仅对烟气脱硫装置的技术管理和运行操作提出更高的要求，更重要的是提高管理人员对烟气脱硫装置运行过程中的各项影响因素有更全面的掌控。为此，热电事业部在烟气脱硫装置运行管理中采用了如下措施：1、加强岗位技术培训，提高职工技术水平（1）操作人员技术能力分析烟气脱硫工艺涉及一系列的化学和物理过程，烟气脱硫技术对运行人员的业务技能要求较高。就影响脱硫效率的因素而言，在原料方面，工艺水的品质、石灰石粉的

13、纯度和颗粒细度等直接影响脱硫的化学反应活性；在工艺控制方面，PH值、液气比、钙硫比、石灰石浆液的浓度、石膏的浓度等都与脱硫效率有关；在机组烟气参数方面，入口烟气温度、二氧化硫浓度、含氧量、粉尘浓度等也不同程度的影响到脱硫效率。运行人员能否迅速掌握这些技术理论和运行操作技能，直接影响着烟气脱硫装置的运行状况。为了全面掌握烟气脱硫装置运行人员的整体人力资源状况，热电事业部对两套烟气脱硫装置的运行操作人员进行了摸底分析（见下列图表）：从上述统计数据中可以看出，热电事业部烟气脱硫装置运行人员的人员结构不尽合理，技术力量还相当薄弱，其原因如下：热电事业部的两套烟气脱硫装置分别在20072009年相继建成

14、投运，运行操作人员主要由热电事业部其他岗位转岗及公司内部其他单位的人员转岗组成，他们原先从事的专业岗位与烟气脱硫专业岗位的技能要求存在较大差异，对于烟气脱硫这一新技术、新工艺的实际应用操作存在专业盲点。脱硫运行操作人员的年龄结构偏大，35岁以下的青年仅占全部人员的四分之一强，且技术等级普遍偏低，中级工及以上人员仅占43.5，这与从原专业岗位转岗到现岗位有关，同时与目前新兴的脱硫运行专业还没有建立相应的等级工培训也有一定关系。另外，烟气脱硫运行技术管理力量也相对不足，目前仅有1名运行技师和1名2008年进厂的大学生负责相应的运行技术管理工作。（2）提高技术水平的措施针对烟气脱硫装置的人员状况，热

15、电事业部采取多种培训方式来加强业务技能培训，提高职工的烟气脱硫业务技术水平。一是开设副班技术课堂。针对运行操作人员对烟气脱硫装置设备和生产工艺不是很熟悉，特别是两套烟气脱硫装置的设备构造、工艺流程存在较大区别的情况，利用各运行班组副班时间，安排技术骨干开展副班技术课堂活动，由浅入深地进行讲解传授和现场指导。2009年，热电事业部共举办12期副班技术课堂。同时在新建的2号烟气脱硫装置开车投运后，热电事业部通过制定多岗位学习的奖励措施，及时鼓励运行操作人员进行多岗位学习，并通过班组岗位培训、随岗带教等形式，促使运行操作人员较快地掌握了两套烟气脱硫装置的技术原理、工艺要求和操作技能。二是开展以骨干为

16、对象的技术培训。把骨干培训放在突出的位置上来抓，并与项目施工同步统筹进行考虑，及时落实技术培训工作，做到人员培训计划和培训资料收集等工作早准备、早安排。2009年年初，新建的2号烟气脱硫装置进入工程施工的末期，热电事业部同步组织骨干开展技术培训，安排装置管理人员、专业技术人员以及5个运行班组的班组长和内操代表等生产技术骨干，参加由设备制造单位举办的技术讲座和现场培训，并随施工进度组织人员现场熟悉设备、学习操作手册和调试大纲，全程参加建设单位的调试等工作，使受训的生产骨干在较短的时间内掌握2号烟气脱硫装置业务知识和操作技能。与此同时，热电事业部及时组织运行操作人员，根据自行编制的2号烟气脱硫运行

17、规程（试行）、FGD系统事故停用应急预案、2号烟气脱硫设备运行维护管理细则等制度进行学习，指导运行操作人员熟悉根据上海市环保局的要求制订的相关的报表和台帐，为新建2号烟气脱硫装置的调试以及开稳开好打下了良好基础。三是开展职工技能竞赛活动。竞赛活动紧密结合生产实际和人员培养的需要，注重实用性和专业性，紧扣脱硫生产所应掌握的操作技能、安全风险识别和故障分析处理等内容和要求，开展烟气脱硫专业职工技能竞赛活动。同时，为充分调动职工参与技能竞赛的积极性，尽快掌握脱硫操作技能，热电事业部不仅加大对职工技能竞赛的优秀选手进行奖励的力度，并将技能竞赛的成绩列为职工年度员工绩效考核的重要依据之一。通过鼓励烟气脱

18、硫专业的职工积极参与技能竞赛和学习培训，既达到了广泛练兵的目的和实际效果，促进了烟气脱硫运行操作技能水平的提升，也畅通了职工业务技术骨干的选拔和职工队伍的成长通道。形式多样、注重实效的岗位培训工作，有效提高了烟气脱硫运行人员的整体技术水平。2009年热电事业部共培养烟气脱硫值班长1人、烟气脱硫内操12人、外操14人，并有80%的运行操作人员已经掌握两套烟气脱硫装置运行操作技能，达到岗位轮换的要求，保障了烟气脱硫装置的正常运行。2、优化工艺参数控制，提高脱硫平均效率工艺因素对烟气脱硫装置的运行起着非常关键的影响。经过烟气脱硫装置运行实践和不断摸索总结，从排摸对比中找出了对烟气脱硫装置运行起着关键

19、作用的三个工艺参数，即：亚硫酸钙的氧化程度、除雾器的冲洗水中硫酸钙的相对饱和度、石膏浆液的PH值。这三个重要工艺参数的控制水平决定了烟气脱硫装置的脱硫效率和烟气脱硫装置的运行稳定性。（1）提高亚硫酸钙氧化程度经过分析，确定了第一个关键的工艺参数。即:亚硫酸钙氧化程度不充分，则会在吸收塔构件表面迅速形成大量黏附性很强的亚硫酸钙/硫酸钙硬垢，这些硬垢将堵塞喷嘴、堵塞小口径管道以及结垢使管道通流面积减小等情况，从而导致脱硫系统故障频发、事故停机或出力下降，此外，氧化不充分也将影响脱硫效率、石灰石利用率以及石膏品质等系统性能。采取的有效控制措施，即：将烟气脱硫装置的氧化设备列为运行重点监控部位，对氧化

20、系统和风机的运行状态进行重点监控和调整，使氧化设备系统始终处在最佳工况运行，从而提高系统的强制氧化程度，消除结硬垢现象，保持烟气脱硫装置的稳定运行。（2）加强除雾器冲洗经过分析，确定了第二个关键的工艺参数。即:除雾器的冲洗水中硫酸钙的相对饱和度如果偏高，就容易引起除雾器的叶板结垢、堵塞，最终迫使烟气脱硫装置停运。另外，当锅炉电除尘设备运行效果不好的时候，高浓度的烟气进入脱硫系统后，大量烟尘堆积也将对除雾器设备造成严重损害。采取的有效控制措施，即：将除雾器的冲洗水控制确定为影响脱硫运行的一个重要控制因素，落实运行控制措施：在脱硫回收水中补充一部分工业水以降低硫酸钙的相对饱和度，提高冲洗水质量；加

21、强除雾器差压监视，合理控制除雾器的冲洗水量和冲洗频次、定时检查冲洗阀门；提高锅炉电除尘设备的除尘效果，减轻除雾器冲洗负担。同时，积极跟踪设备运行状态，摸索变化规律，不断完善根据检测系统压力的变化趋势来判断把握系统运行状态的有效方法，保证除雾器在最优化状态下运行。（3）控制石灰石浆液PH值经过分析，确定了第三个关键的工艺参数。即:浆液的PH值是影响烟气脱硫装置脱硫效率的另一个主要的控制参数，而浆液的PH值主要是由石灰石浆液量来调整控制的，石灰石浆液量低了会导致PH值下降使脱硫效率降低，而石灰石浆液量过高则使浆液过饱和，同样导致脱硫效率的下降。采取的有效控制措施，即：组织脱硫专业技术人员深入调查分

22、析，仔细研究脱硫的技术工艺和生产流程，探索石灰石浆液量和烟气量、浆液浓度和入口SO2浓度几者之间的关联性和相互影响程度，摸索形成关系公式，通过计算并控制石灰石浆液量在最佳值以内，使PH值稳定在规定范围内，保持烟气脱硫装置的脱硫效率在较佳水平。通过对主要关键控制工艺的控制和优化，解决了运行过程中的瓶颈问题，为脱硫装置的稳定运行奠定了良好的基础，装置投运率、脱硫效率、综合脱硫效率等三个关键运行指标均有明显提高，达到了上级部门的考核要求。3、加强脱硫设备管理，提高装置投运时间要确保烟气脱硫装置的正常稳定高效的运行，达到二氧化硫减排考核目标，加强设备运行管理是前提和基础。为保证烟气脱硫装置的长周期稳定

23、运行，提高烟气脱硫装置的综合脱硫率，热电事业部在优化烟气脱硫装置的运行方式的同时，着重加强脱硫设备的运行管理和设备缺陷管理。 合理安排运行方式，延长装置投运时间热电事业部一方面在烟气脱硫装置停役检修前，制定相应措施尽量将脱硫塔内的浆液排放至事故浆液池，以使装置复役后可立即投入运行；另一方面注重协调运行与检修的配合工作，在烟气脱硫装置停役后，利用GGH（气-气换热器）高压水在线冲洗系统对GGH进行反复的冲洗，从而减轻检修人员的工作量，缩短检修时间，并在分系统检修结束后，立刻安排运行人员开始复役操作，以尽可能减少停运时间。同时，定期对烟气脱硫装置的运行情况进行专业分析，并提出针对性的建议或改进措施

24、，确保装置的长周期稳定运行。 夯实设备缺陷管理，减少装置检修时间热电事业部强调将烟气脱硫装置设备视作事业部的主设备来进行管理，制定了专门的脱硫设备消缺管理流程和烟气脱硫装置CEMS缺陷处理规定等来规范设备的缺陷管理和检修流程。同时，在设备缺陷的处理过程中，把缺陷分为紧急缺陷和一般缺陷，对于影响脱硫效率、脱硫设备正常运行的缺陷列为紧急缺陷，发生缺陷后相关专业管理人员和检修人员必须在规定时间内到现场处理缺陷，减少烟气脱硫装置停运检修时间。2009年，经过有效的缺陷管理，1号脱硫装置与去年同期相比运行时间增加了710 小时。 消除设备技术瓶颈，提高装置运行效率热电事业部的两套烟气脱硫装置先后投入运行

25、后，设计上存在的“先天不足”和“水土不服”的一些问题也逐渐暴露出来。针对设备“瓶颈”问题，对1号烟气脱硫装置结合恢复性大修实施技术整治措施，自2009年初起，该装置运行情况趋于正常，目前经处理后的烟气中SO2含量已低于125mg/Nm3（毫克每标方），烟尘浓度低于50 mg/Nm3，脱硫效率稳定在9698%左右。另外，针对新建的2号烟气脱硫装置正式投入运行以来，多次发生因GGH和除雾器严重结垢，造成增压风机发生喘振而被迫停运的状况，事业部及时组织技术人员进行攻关，分析查明了FGD（烟气脱硫装置）塔入口烟气中烟尘含量200mg/Nm3、除雾器的除雾效率没有达到设计值导致GGH压差增大等影响烟气脱硫装置运行效率的主要原因，并制定了锅炉电除尘器和脱硫装置除雾器升级改造和增加GGH换热元件备品的技术方案。目前这些改造措施已经部分实施，2号脱硫设备的运行瓶颈问题正在逐步得到解决，投运率已从投产初期的88.5上升年末的96.3，有效