脫硫吸收塔漿液失效的原因分析與處理措施

武 泉韓成志王 強

（1.國網能源公司開發有限公司神頭第二發電廠發電部，山西朔州 036011；

2.國網能源公司開發有限公司神頭第二發電廠脫硫運行分公司，山西朔州 036011）

脫硫吸收塔漿液失效的原因分析與處理措施

武 泉1韓成志2王 強2

（1.國網能源公司開發有限公司神頭第二發電廠發電部，山西朔州 036011；

2.國網能源公司開發有限公司神頭第二發電廠脫硫運行分公司，山西朔州 036011）

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統（FGD）運行中，由于鍋爐煤質差投油助燃、電除塵除塵效率低等原因，造成吸收塔漿液失效（中毒）。通過添加濃度為32%的NaOH和Ca(OH)2，在短時間內脫硫效率迅速上升到95%以上，有效解決了漿液失效情況下不排漿置換、不開旁路擋板的難題，大量節約漿液并保證脫硫系統的投用率。

電廠；煙氣脫硫；石灰石-石膏濕法；脫硫吸收塔；漿液失效

1 電廠概況

神頭第二發電廠一期工程2×500 MW機組采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，脫硫裝置按照一爐一塔布置。每臺脫硫裝置的煙氣處理能力為相應鍋爐設計最大連續蒸發量工況（BMCR） 時的100%煙氣量，按脫硫效率≥95.5%設計。每臺鍋爐最大連續蒸發量為1 650 t/h，煙氣量1 705 000 m3/h（標況、干態、設計煤種）、煙氣量1 802 000 m3/h（標況、濕態、設計煤種）。見表1。

表1 100%負荷時FGD入口煙氣參數

脫硫系統采用分散控制系統（DCS）進行控制。運行人員在脫硫控制室內通過FGD-DCS的操作員站，對脫硫系統及其輔助系統進行啟/停控制、正常運行的監視調整以及異常與事故工況的處理。

2 漿液失效（中毒）的過程及原因分析

2010年 12月 15日 12：00，#2機組負荷277 MW，脫硫效率93%。運行人員發現脫硫效率迅速下降，判斷為煙氣連續排放檢測系統（CMES） 分析儀出現故障，馬上通知熱控檢查。熱控檢查后告知運行CEMS分析儀正常，但運行人員在高密度高流量的供漿情況下也不能控制脫硫效率的下降，初步判斷為吸收塔漿液失效。

2.1 漿液失效（中毒）的現象

①吸收塔反應閉塞，pH值無法控制，處于緩慢下降趨勢；

②加大供漿沒有明顯效果，而加大增壓風機開度，pH值下降非常迅速；

③脫硫效率明顯下降，低于80%；

④石膏呈泥狀，品質變差，無法進行脫水。

2.2 漿液失效原因分析

根據系統運行實際數據和運行調節情況，并調取近1周的數據。在近期內因為氣溫下降儲煤場凍塊增多，泥煤在輸煤系統中各轉運站落煤筒粘、堵嚴重，不能正常上煤；同時入爐煤質差，鍋爐頻繁大量投油，近1周助燃投油約100 t，入爐煤灰分50%左右，見表2；電除塵除塵效率差，使大量的油污和灰分進入吸收塔，漿液里含的油和灰分太多，最終造成吸收塔漿液失效。見圖1。

表2 2010年12月9日～12月20日機組助燃油及入爐煤質化驗數據

圖1 #2吸收塔入口、出口粉塵濃度曲線

油污在吸收塔內與漿液的接觸中，會在石灰石、亞硫酸鈣等固相顆粒的表面形成一層薄薄的油膜。油膜將石灰石與液體隔離，阻止了石灰石的溶解，從而導致了脫硫效率和pH值的降低；另外，亞硫酸鈣表面的油膜還阻止了亞硫酸鹽的氧化，將難以形成石膏晶體。

除塵效率下降則進入FGD吸收塔的煙塵量增加，煙塵中的HF（氟化氫）進入吸收塔與水反應，形成F-離子。F-離子與煙塵中含有的多種重金屬雜質等反應生成較為穩定的多核絡合物AlFn。這些化合物附在石灰石表面，阻礙石灰石溶解及反應，造成鈣供給量不足。若煙塵濃度超設計值，吸收劑的活性則明顯降低，吸收塔漿液pH值會有所下降，SO2的吸收反應無法正常進行，導致脫硫率下降。

另外，運行監控調整中判斷不清，吸收塔高密度漿液沒有及時外排，漿液中的CaSO4·2H2O飽和抑制CaCO3溶解反應；氧化不充分引起亞硫酸鹽致盲；工藝水水質差，石灰石粉品質差，引起吸收塔漿液發生石灰石盲區。

3 處理過程

3.1 漿液置換

2010年12月16 日下午，決定開旁路置換漿液。為保證脫硫系統的投用率，爭取8 h內完成漿液置換并提高脫硫效率。

16日18∶00 開始外排漿液，21∶00打開旁路擋板，24∶00吸收塔液位將至4.2 m后開始補水并間斷性地補充石灰石漿液。17日6∶26吸收塔液位10.8 m，9∶27啟動增壓風機并關旁路擋板門；關閉旁路擋板門后脫硫效率86%，負荷361 MW；9∶30脫硫效率又開始下降。

這次的經驗說明，在漿液失效后如果不將吸收塔漿液全部排空置換還會再次造成漿液失效。

最后，決定在吸收塔內間斷性地加入濃度為32%的堿（NaOH），去掉漿液里的油污，改變塔內的反應環境，提高漿液的活性。

3.2 添加NaOH、Ca(OH)2恢復失效漿液

17日16∶00 在吸收塔內加入NaOH 7桶280 kg，22∶30 加入 13 桶 520 kg，18 日 8∶30 加入 11 桶440 kg，總計加入1 240 kg；并將機組負荷降至300 MW，pH值和效率明顯上升，10∶50脫硫效率86%，pH值 5.1。11∶00加入熟石灰 Ca(OH)2約12 t，脫硫效率和pH值迅速上升。11∶40脫硫效率98%，pH值6.8。經過一段時間的運行，pH值緩慢下降。12∶40機組負荷 416 MW，pH 值 6.5。14∶10機組負荷428 MW,pH值6.2時停止下降并有了上升趨勢。

運行參數變化見表3。加入堿NaOH和熟石灰Ca(OH)2后的工況參數和趨勢曲線見圖2。

試驗說明，如果在漿液失效的情況下加入NaOH和Ca(OH)2是可以將失效的漿液恢復正常的。

表3 #2吸收塔特殊工況參數

圖2 加入NaOH和Ca(OH)2后的工況參數和趨勢曲線

2011年1月8 日再次發生脫硫效率下降，對所表現的現象和運行工況綜合分析判斷，1周內助燃油90余t，入爐煤平均灰分49%，仍然為漿液失效，參數見表4。參照前一次處理過程，于15∶00一次性加入白灰20 t。2 h后17∶15脫硫效率開始增加為81%，17∶18上升至90.05%之后迅速上升為98%，曲線變化見第33頁圖3，說明添加NaOH和消石灰Ca(OH)2，是在漿液失效情況下，不排漿置換、不開旁路，恢復失效漿液的有效途徑。

表4 2011年1月4日～9日機組助燃油及入爐煤質化驗數據

3.3 添加NaOH、Ca(OH)2恢復失效漿液的原理

2是1為慢反應，是速度控制過程之一。然后H+與溶液中的OH-中和反應，生成鹽和水，促進SO2不斷被吸收溶解，具體反應方程式如下：

圖3 加入Ca(OH)2后的工況參數和趨勢曲線

脫硫后的反應產物進入再生池內用另一種堿，一般是Ca(OH)2進行再生，再生反應過程如下：

存在氧氣的條件下，還會發生以下反應：

未完全反應的SO2與后加入的Ca(OH)2發生如下反應：

4 預防及處置措施

①加強電除塵器的運行管理，限制進入脫硫塔煙氣中飛灰的濃度，若FGD的粉塵濃度高，調整電除塵運行參數和振打方式。

②若原煙氣SO2含量高引起石灰石漿液失效，申請機組負荷降低，減少SO2含量。

③在機組大量投油時脫硫必須大量外排漿液，運行人員要特別注意pH值和脫硫效率的變化，如發現脫硫效率和pH值在供漿的情況下下降快，凈煙氣SO2明顯上升，這時高密度高流量地供漿，補充新鮮的石灰石漿液和工藝水，并增開氧化風機。

④如果還不能控制脫硫效率和pH值下降，應該馬上加入堿NaOH或Ca(OH)2去掉漿液里的油污，改變塔內的反應環境，提高漿液的活性。

⑤出現pH值和脫硫效率有較大變化，短時間無法改善的情況，必須及時通知環保信息部和發電部，必要時協助對相關化驗數據進行化驗。

⑥控制工藝水中的氟離子的含量，若氯離子含量高，加強廢水排放，降低吸收塔中的氯離子含量和重金屬含量。

⑦如添加堿（NaOH） 和熟石灰Ca(OH)2后仍不能有效提高脫硫效率，則進行漿液置換。根據開旁路相關規定，由廠環保信息部向上級環保部門申請，并請示值長，打開煙氣旁路擋板運行，排空吸收塔漿液進行置換。

⑧熱控人員對pH值計、密度計、CMES系統必須定時校驗，保證顯示準確，便于運行人員對運行工況進行準確判斷和調整。

5 結論

①能在漿液失效情況下不開旁路即可恢復，保證脫硫系統的投用率；

②可迅速提高脫硫效率，大大減少SO2的排放；

③可減少置換排放漿液造成的石灰石粉大量排放；

④短時間內恢復脫硫效率，基本不會造成機組限負荷，影響電量。

[1]大唐國際發電股份有限公司.火力發電廠輔控運行 [M].北京：中國電力出版社，2009：422-444.

[2]李繼蓮.煙氣脫硫實用技術 [M].北京：中國電力出版社，2008：116-136.

[3]北京博奇電力科技有限公司運營維護中心.脫硫系統典型故障分析及處理.[DB/OL].http://wenku.baidu.com/view/fdcda6f34693daef5ef73d62.html,2010-9-4/2011-3-2.

Cause Analysis and Treatment Measure of FGD Absorber Slurry Failure

Wu Quan Han Chengzhi Wang Qiang

In process of running limestone-gypsum wet flue gas desulfurizing system,poor steam coal,cast oil for combustion,and low electric precipitation efficiency cause the absorption tower slurry failure or poisoning.By adding a concentration of 32%NaOH and Ca (OH)2,the desulfurization efficiency increased rapidly to 95%or more in a short time,the study solves effectively problems of discharging without slurry draining and unopen the bypass damper under the condition of slurry failure,save a large number of slurry and ensure the utilization rate of desulfurization system.

power plant;limestone-gypsum wet flue gas desulfurizing；desulphurization absorption tower；slurry failure

X701.3

A

1000-4866（2011）03-0030-04

武泉，男，1971年出生，大專畢業，山西神頭第二發電廠發電部專工，工程師。

2011-07-26

2011-08-12