脫硫系統亞硫酸鈣含量高的原因及控制措施

崔鵬飛

(山西漳澤電力漳澤發電分公司，山西 長治 046021)

漳澤發電分公司3，4號機組煙氣脫硫系統采用目前較為成熟的石灰石石膏-濕法脫硫工藝，一爐一塔。設計處理煙氣量1 006 810 Nm3/h，煙氣入口SO2濃度為4 914 mg/Nm3。氧化空氣系統采用強制氧化工藝，氧化風機通過氧化裝置向吸收塔反應槽中鼓入氧化空氣，在攪拌作用下將亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣，硫酸鈣結晶析出石膏，從而是控制吸收塔漿液亞硫酸鈣含量不大于1 %。

2009年1月，3，4號脫硫系統亞硫酸鈣持續超標，4號脫硫系統亞硫酸鈣含量最高達9 %，脫水系統無法正常投運，系統運行主要通過向除灰系統排放不合格漿液連續置換維持。為了維持脫硫效率，漿液制備系統必須連續運行，系統能耗增加。2010年5月，石膏粒化系統投運后，由于石膏漿液中的亞硫酸鈣高，造成脫水石膏含水率大，使石膏粒化系統無法正常運行。為了降低石膏漿液中的亞硫酸鈣含量，保證脫硫系統正常運行，從系統運行調整、設備運行狀況等方面入手進行分析，提出了調整建議和改造措施。

1 亞硫酸鈣含量高對脫硫系統的影響

1.1 對脫硫效率和石灰石利用率的影響

吸收塔漿液包裹在石灰石顆粒的表面，當漿液中的亞硫酸鈣含量高時，亞硫酸鈣會析出并沉積在石灰石顆粒表面，形成一層外殼，使石灰石顆粒表面鈍化。鈍化的外殼阻礙了石灰石的繼續溶解，抑制了吸收反應的進行，導致脫硫效率和石灰石利用率下降，使石灰石消耗量增大，脫硫耗電率增加。

1.2 對脫水系統的影響

亞硫酸鈣是針狀晶體，顆粒小、粘性大且不易被沖洗。亞硫酸鈣含量高的石膏漿液進入脫水機后會堵塞濾布孔隙，影響脫水效果。亞硫酸鈣含量超過1 %時，脫水石膏的含水率將逐漸增大，隨著亞硫酸鈣含量的繼續升高，會引起濾布過濾通道堵塞，漿液中游離水不易脫去，進而使濾布上的濾餅濕度越來越大，致使脫水系統被迫停運，同時石膏粒化系統也因成球率下降而被迫停運。

1.3 對系統結垢的影響

亞硫酸鈣溶解度很低，極易達到過飽和而結晶在塔壁和部件表面，形成很厚的垢層。若沉積在循環泵入口濾網上，會使循環泵入口流量降低，造成循環泵氣蝕，有時還會把入口管襯膠吸入，堵塞漿液噴淋噴嘴，降低液氣比。若沉積在氧化裝置的噴嘴上，則堵塞氧化噴嘴，影響氧化效果。吸收塔石膏漿液中的亞硫酸鈣含量升高，會使煙氣中攜帶的亞硫酸鈣增加，亞硫酸鈣會沉積在除霧器葉片上形成軟垢，并被煙氣中的氧氣慢慢氧化、結晶，最終形成硬垢，逐漸堵塞除霧器，使系統阻力增大，能耗增加。

2 亞硫酸鈣含量高的原因

影響吸收塔漿液亞硫酸鈣含量的因素很多，如入爐煤的硫分、吸收塔漿液的pH值、氧化空氣在漿液中的停留時間、氧化空氣量、吸收塔液位等。吸收塔漿液濃度以及CRT顯示參數的準確性等因素直接影響脫硫系統的調整，控制好吸收塔內化學反應條件和結晶條件，使之生成合格的石膏晶體，是降低亞硫酸鈣濃度的有效措施。可從系統和設備方面查找造成吸收塔漿液中亞硫酸鈣濃度高的原因，如氧化空氣系統能否滿足氧化要求、攪拌裝置的分配能力能否滿足氧化系統要求等。而保證系統和設備正常運行，也是解決亞硫酸鈣含量高的一個有效途徑。

2.1 入爐煤硫分的影響

由于燃煤價格偏高，購進的燃煤質量參差不齊，只有合理摻燒才能控制入爐煤硫分在設計的4 914 mg/Nm3以下。由于脫硫系統長時間運行，處理能力已達不到設計要求，當摻燒過程中接近或超過設計值時，為了保證脫硫效率，運行人員不斷向吸收塔中補充大量的石灰石漿液，吸收塔漿液連續在高pH值的工況下運行，抑制了亞硫酸鈣的氧化和碳酸鈣的溶解。

2.2 吸收塔液位的影響

吸收塔漿液液位過低時，會縮短了氧化空間，影響氧化效果。二氧化硫含量大幅增加時，漿液中生成的亞硫酸鈣增多，即使氧化空氣系統正常運行，也不能被全部氧化為硫酸鈣。2009年1月，4號吸收塔亞硫酸鈣持續超標，最高時達到9 %。此時，吸收塔液位顯示在12 m以上，就地測量吸收塔實際液位只有8.4 m。由于吸收塔液位過低，使氧化裝置距液面沒有足夠的深度，導致氧化空氣在漿液中的停留時間短，亞硫酸鈣氧化不充分，亞硫酸鈣含量升高。在液位校對正確后，亞硫酸鈣含量逐漸下降。

2.3 氧化空氣流量和壓力的影響

氧化空氣系統的氧化風機吸入的是周圍環境中的空氣，長時間運行會帶入灰塵和雜物，使入口濾網的透氣性變差，氧化風機電流增大，本體溫度升高，氧化空氣流量和壓力下降，近而影響亞硫酸鈣的氧化。

氧化裝置堵塞使氧化空氣流量減少，壓力降低，氧化效果達不到設計要求。氧化裝置設計3根配管，每根配管上有38個噴嘴，當有噴嘴堵塞時，噴嘴布置達不到整個斷面上3.5個/m2的要求時，即使氧化空氣系統正常運行，也不能把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。

2.4 吸收塔漿液濃度的影響

吸收塔漿液濃度持續升高，會逐漸減小亞硫酸鈣與氧氣的接觸機會，壓縮氧化時間和空間，石膏漿液中亞硫酸鈣含量會慢慢增加。脫硫系統停運以后，吸收塔漿液濃度保持過高，會有沉淀物慢慢沉積在氧化裝置的氧化噴嘴內。隨著停運時間的延長，會在氧化裝置內形成垢層，堵塞氧化裝置噴嘴，影響下次啟動和氧化效果。

2.5 氧化裝置的影響

石灰石石膏-濕法脫硫系統的強制氧化方式一般有管網噴射式和攪拌器噴槍組合式2種。3，4號脫硫氧化裝置在采用管網噴射式的基礎上，在氧化風管3根配管的末端分別裝1根1 m長的向下開口的管子。氧化空氣系統運行時，大部分氧化空氣從末端的管子跑掉，其中部分氧化空氣會被循環泵吸入。當吸入氧化空氣超過3 %（體積）時，循環泵氣蝕加劇(3，4號脫硫系統停運以后檢查循環泵葉輪磨蝕嚴重)、液氣比下降，氧化裝置噴嘴因長期沒有壓力而被結晶石膏堵塞，氧化空氣流量下降，漿液中不溶性亞硫酸鈣濃度增大。2009年3月，3號機組停運以后檢查氧化裝置噴嘴，有70 %以上被堵塞。

2.6 攪拌裝置的影響

3，4號脫硫系統設計2層推進式攪拌器，下層4臺相對安裝，上層2臺相對30°角安裝。在運行過程中分別向兩邊擾動，以增加氧化空氣在漿液中的停留時間，增加氧化空氣的均布量和漿液的懸浮能力。但在施工過程中沒有按設計要求安裝，2臺攪拌器相對安裝沒有任何角度，致使在運行過程中沒有安裝攪拌器的兩側出現盲區，尤其是氧化裝置配管末端的管子處，氧化空氣在漿液中的停留時間縮短，不能和亞硫酸鈣充分接觸反應，影響氧化效果。

3 措施及建議

3.1 加強運行調整，確保系統正常運行

為了保證吸收塔內漿液正常反應，控制亞硫酸鈣含量在1 %以下，吸收塔漿液pH值維持在5.2～5.6，吸收塔漿液濃度維持在10 %～15 %，控制吸收塔液位在11.5～12.5 m，并盡量維持在12 m以上，以確保有足夠的氧化空間。

3.2 定期維護氧化空氣系統，確保氧化風量充足

每月定期切換一次氧化風機。清理備用氧化風機的入口濾網，使入口濾網清潔、暢通。冬季定期對備用氧化風機出口管進行放水，避免因出口管凝結水分而使氧化風機吸入的灰塵沉積在母管內，減小通流面積。脫硫系統停運后，吸收塔漿液濃度降至最低后，停運氧化空氣系統，定期對氧化裝置配管進行沖洗，防止漿液通過噴嘴倒流回配管內，堵塞氧化風配管和噴嘴。脫硫系統停運吸收塔放完漿液以后，檢查氧化裝置噴嘴堵塞情況，對堵塞噴嘴清理后沖洗干凈，確保氧化裝置噴嘴暢通。

3.3 調整氧化空氣溫度，定期對氧化風管進行沖洗

調整氧化空氣溫度的主要手段是向氧化空氣管路中噴入減溫水，降低氧化空氣溫度和增加氧化空氣的濕度，防止氧化空氣管路及噴嘴結垢。3，4號吸收塔漿液溫度一般在45 ℃左右，調整氧化空氣溫度在50 ℃以下。定期用沖洗水對氧化裝置配管沖洗，沖洗時分別關閉配管入口門，保證一定的沖洗壓力和水量。

3.4 改造氧化空氣系統，優化運行方式

2009年3月，3號機組停運后，把氧化裝置末端向下加裝的長1 m的開口管子進行了封堵，封堵后氧化效果明顯好轉。2011年3月，3號機組停運檢修期間對脫硫氧化空氣系統進行了改造，將氧化風管材料更換為不銹鋼，去掉了3根配管末端向下的開口管子，在靠兩側的配管上加裝了支管，增加了氧化裝置的噴嘴數量。改造后氧化效果明顯，達到了應有的效果。

3.5 增加上層攪拌器，增加氧化空氣停留時間

2011年3月，3號機組停運后，在3號吸收塔上層增加安裝了2臺攪拌器，解決了上層攪拌裝置懸浮和分配能力不足的問題，增加了漿液懸浮濃度和氧化空氣停留時間，使氧化空氣和亞硫酸鈣充分接觸，漿液中的亞硫酸鈣氧化充分。

3.6 入爐煤合理摻燒，穩定調整供漿量，控制亞硫酸鈣在正常范圍內

根據每日的來煤情況，制定摻配措施，合理制定摻配比例，保證入爐煤硫分符合脫硫系統的設計值，避免硫分大幅波動而影響脫硫系統的運行。

脫硫運行值班人員在供漿調整中，控制漿液pH值在5.4～5.6，避免pH值大幅波動，影響吸收和氧化反應的正常進行。

當吸收塔亞硫酸鈣含量升高時，調整漿液PH值，控制出口二氧化硫濃度在合格排放范圍內。按設計，3號、4號脫硫裝置之間可以通過漿液抽出泵相互輸送漿液，當亞硫酸鈣濃度超過1 %時，可以把不合格的漿液輸送至另一臺脫硫系統的吸收塔進行氧化反應。控制漿液亞硫酸鈣含量在1 %以下，當亞硫酸鈣含量超過1 %且無法控制時，還可以通過向除灰系統排放漿液進行置換，直到吸收塔漿液亞硫酸鈣含量合格。

3.7 定期對氧化裝置進行沖洗，確保氧化裝置噴嘴暢通

3，4號脫硫氧化空氣系統靠近東側的氧化風配管處沒有設計平臺，正常運行中和系統停運后不能對氧化風配管進行沖洗。2009年3月，3號機組停運以后加裝了平臺，并制定了氧化裝置沖洗制度，規定每日白班和中班對氧化裝置3根配管分別沖洗15～20 min，沖洗時保證沖洗水量和沖洗水壓力，確保管路和噴嘴通暢。如果在運行中漿液的亞硫酸鈣偏高，則每班對氧化裝置配管分別沖洗1次，時間5～10 min，直到亞硫酸鈣含量合格。

3.8 制定定期化驗制度，減小CRT與實際值的偏差

在煙氣脫硫系統改造后，組建了專業的化驗室，并逐步完善了日、周、月化驗制度。通過實際化驗結果與CRT顯示值進行比對，確保吸收塔漿液pH值、濃度顯示準確，漿液中亞硫酸鈣濃度、氯離子濃度以及脫水石膏含水率在規定范圍內，減小CRT顯示與實際值的偏差，起到正確指導運行調整的作用。

4 結論

脫硫系統工藝復雜，影響漿液亞硫酸鈣含量的因素較多，各種因素之間又互相影響。只有在運行調整中不斷摸索，總結調整經驗、相互交流，把好的經驗加以推廣，才能起到應有的效果。要長期控制漿液亞硫酸鈣含量在1 %以下，并對運行人員加強理論知識和運行調整技能的培訓，針對系統出現的問題進行分析、研究、總結，對系統和設備進行合理改造，使系統經濟、可靠地運行。