濕法脫硫裝置脫硫效率低的原因分析及改進(jìn)

韓殿福

摘要：文章針對(duì)某火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置運(yùn)行效率偏低的問(wèn)題，從濕法脫硫技術(shù)的工藝原理及流程介紹出發(fā)，結(jié)合該廠煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)導(dǎo)致脫硫效率低的相關(guān)因素進(jìn)行了研究分析，并結(jié)合多年從事煙氣濕法脫硫裝置維護(hù)與維修的經(jīng)驗(yàn)，提出了相應(yīng)的改進(jìn)和整改措施。

關(guān)鍵詞：火電廠；濕法脫硫；脫硫效率；改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）09-0042-02

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫（Wet Flue Gas Desulfurization，簡(jiǎn)寫為FGD）技術(shù)因其脫硫效率高、脫硫反應(yīng)速度快、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、吸收劑利用率高以及可靠性高等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為我國(guó)熱電廠應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硫技術(shù)。

1 濕法脫硫工藝概述

如圖1所示為濕法脫硫裝置的工藝流程圖，來(lái)自鍋爐的煙氣經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)（BUF）的增壓后，進(jìn)入到煙氣換熱器（GGH）與水交換熱能后被冷卻，冷卻后的煙氣進(jìn)入吸收塔（ABS），和從吸收塔上部與工藝水噴淋而下的石灰石漿液相混合，漿液吸收煙氣中的熱能而升溫，使其中的部分水分蒸發(fā)，煙氣得到進(jìn)一步的冷卻，煙氣通過(guò)循環(huán)石灰石漿液的洗滌，其中絕大部分的硫份發(fā)生如下的化學(xué)

圖1 濕法脫硫工藝流程圖

經(jīng)過(guò)以上的化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的硫份生成了較為穩(wěn)定的CaSO4·2H2O而隨噴淋液落入到吸收塔底部的沉淀池內(nèi)，同時(shí)其中接近全部的HCl也被除去。在吸收塔的上部一般會(huì)設(shè)置有2～3級(jí)的除霧器，并用工藝水定期對(duì)其沖洗，經(jīng)過(guò)凈化的煙氣穿過(guò)除霧器（ME），使其中水霧被吸收。經(jīng)過(guò)處理的煙氣從吸收塔出來(lái)后，需要再次經(jīng)過(guò)換熱器（GGH），使其溫度相對(duì)升高而達(dá)到國(guó)家相關(guān)的氣體排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 容易導(dǎo)致脫硫效率降低的因素分析

2.1 液氣比

液氣比決定著氣相和液相接觸幾率的高低，從吸收塔頂部噴淋而下的石灰石漿液和煙氣中含有的SO2等氣體成分接觸得越充分，則SO2等氣體的去除率也將越高；反之當(dāng)吸收塔噴嘴被堵塞或漿液循環(huán)泵投入數(shù)量不足時(shí)，石灰石漿液循環(huán)量不足，這使得液氣比下降，石灰石漿液和煙氣中的SO2難以充分接觸而反應(yīng)，使其中的一部分SO2來(lái)不及參與反應(yīng)就逃逸而出，從而使脫硫效率降低。

2.2 煙氣流速

煙氣流速的提高會(huì)使氣液兩相的湍動(dòng)增強(qiáng)，同時(shí)高速的煙氣會(huì)使噴淋液滴的下降速度相對(duì)降低，使氣液接觸的幾率增大，這樣同樣也會(huì)使脫硫效率提升。但如果增壓風(fēng)機(jī)葉片、煙氣換熱器換熱面或除霧器組件結(jié)垢時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致煙氣流速提不起來(lái)，使氣液接觸率減少而導(dǎo)致脫硫效率的降低。

2.3 吸收劑質(zhì)量

決定吸收劑的質(zhì)量的因素主要有石灰石的粒度和純度，概括地說(shuō)石灰石的顆粒越細(xì)，則其表面積越大，其從吸收塔噴淋而下時(shí)和煙氣接觸的機(jī)會(huì)將越多，和煙氣中SO2等氣體成分的反應(yīng)也將越充分，脫硫效率也將越高，同時(shí)石灰石也能被充分利用。反之如果石灰石漿液顆粒度大或純度不足時(shí)，其與SO2等氣體的反應(yīng)將會(huì)被阻滯，使脫硫效率降低。

2.4 吸收液的pH值

從脫硫技術(shù)的基本原理可以知道，pH值高一些會(huì)有利于亞硫酸鈣的氧化，使石灰石的溶解度增加，但是卻會(huì)使SO2的吸收受到抑制，導(dǎo)致脫硫效率下降；當(dāng)pH過(guò)低時(shí)，SO2很難被吸收，而且吸收液會(huì)呈現(xiàn)酸性，會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，使脫硫效率下降；而如果pH值過(guò)高，即加入了過(guò)量的石灰石粉，就會(huì)使吸收劑CaCO3的溶解度降低而引起吸收劑過(guò)飽和，導(dǎo)致反應(yīng)表面積減少，脫硫率降低。

2.5 氧化空氣量

在化學(xué)反應(yīng)式（3）中O2的參與，HSO3-被氧化成SO42-，因此可以說(shuō)O2在吸收塔內(nèi)對(duì)脫硫反應(yīng)起到了催化的作用，那么如果氧化空氣量較少時(shí)，就會(huì)使該氧化反應(yīng)速度減緩，從而影響到CaSO4·2H2O的生成速度，使得脫硫效率下降。

2.6 煙塵濃度

從鍋爐來(lái)的煙氣中所含飛灰的濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)阻礙SO2等氣體和石灰石漿液的接觸幾率，從而影響到石灰石中Ca2+的溶解速率，而且飛灰中含有的一些重金屬溶出后會(huì)對(duì)Ca2+和HSO3-的反應(yīng)產(chǎn)生抑制，如果煙氣中飛灰的含量持續(xù)增高而超過(guò)允許值時(shí)，會(huì)堵塞噴嘴，使脫硫效率大幅

下降。

2.7 煙氣溫度

如果吸收塔入口的煙氣溫度過(guò)高，會(huì)影響SO2氣體在石灰石漿液中的溶解，同時(shí)還會(huì)因高溫而使吸收塔內(nèi)的除霧器葉片等組件發(fā)生變形而損壞；另外煙氣入口溫度升高時(shí)，吸收塔出口煙氣的溫度也會(huì)相應(yīng)的升高，這樣其攜帶的水蒸氣將增多，這樣就會(huì)對(duì)煙道、膨脹節(jié)和煙囪等設(shè)置造成腐蝕，在一定程度上減少系統(tǒng)運(yùn)行壽命，使脫硫效率降低。

3 濕法脫硫系統(tǒng)脫硫效率低的改進(jìn)措施

針對(duì)某火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置運(yùn)行效率偏低的問(wèn)題，參考上文中介紹的容易導(dǎo)致裝置脫硫效率降低的各項(xiàng)因素進(jìn)行分析，在結(jié)合該廠煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，提出如下三點(diǎn)改進(jìn)措施：

3.1 提高液氣比

提高液氣比可以從兩個(gè)方面入手：一是要保證漿液循環(huán)泵的投入率。在日常維護(hù)或效率下降時(shí)首先要想到或密切關(guān)注漿液循環(huán)泵的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，并對(duì)備用泵進(jìn)行定期切換試驗(yàn)，以保證漿液循環(huán)泵的投入率，增大漿液循環(huán)量，提高脫硫效率；二是要保證吸收塔頂部的漿液噴嘴暢通。噴嘴如果堵塞將會(huì)影響到漿液的循環(huán)量，從而影響脫硫效率，如果通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)闈{液輸送通道或噴嘴而導(dǎo)致的脫硫效率偏低的話，可以對(duì)輸送通道用內(nèi)襯陶瓷管道予以改造，避免一般采用的橡膠管內(nèi)襯脫落而堵塞通道或噴嘴的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 改善煙氣流速

從圖1可以看出，從鍋爐來(lái)的煙氣主要通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)、GGH后進(jìn)入吸收塔，因此要改善煙氣流速的具體措施有三點(diǎn)：一是對(duì)增壓風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行定期的清理。增壓風(fēng)機(jī)葉片積垢太多后會(huì)使風(fēng)機(jī)的出力減弱，煙氣流經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)后的速度難以達(dá)到要求，而影響脫硫效果，因此在日常的維護(hù)中要對(duì)增壓風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行定期清理；二是對(duì)換熱器換熱面積做定期沖洗。由于從吸收塔出來(lái)的煙氣溫度比較低，其中含有的漿液會(huì)有一部分凝固而沉積在換熱器換熱面上，堵塞流道而使煙氣流速下降，影響脫硫效果，因此要時(shí)刻對(duì)換熱面進(jìn)行檢查，并定期開(kāi)啟高壓沖洗水沖掉換熱面上的積垢，提高煙氣流速；三是保證除霧器沖洗水保持穩(wěn)定運(yùn)行。除霧器作為流出吸收塔煙氣中水霧的去除裝置，在運(yùn)行時(shí)會(huì)有漿液中的不融性顆粒吸附在除霧器葉片上，而使煙氣流道阻塞，降低流速，因此在運(yùn)行時(shí)要時(shí)刻監(jiān)視除霧器沖水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，防止因沖水系統(tǒng)異常而使除霧器組件結(jié)垢，以保證脫硫效率。

3.3 其他的改進(jìn)措施

除了以上的改進(jìn)措施外，還有幾個(gè)問(wèn)題需要注意，一是要保證吸收劑的質(zhì)量，即嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求選用石灰石粉，防止以次充好或?qū)⑦_(dá)不到要求的吸收劑用于脫硫作業(yè)；二是使洗手液保持最優(yōu)化的酸堿度，筆者通過(guò)在長(zhǎng)期工作中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值在5.5～6之間時(shí)，SO2去除效果最好，而保持穩(wěn)定pH值可以依據(jù)吸收塔pH值的實(shí)際檢測(cè)值通過(guò)調(diào)節(jié)石灰石供漿調(diào)節(jié)門的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)；三是氧氣的供給量，對(duì)吸收塔氧化風(fēng)機(jī)要進(jìn)行定期清理，對(duì)各閥門、流道進(jìn)行定期檢查，從而保證氧化風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，而確保吸收塔內(nèi)氧量充足，從而保證CaSO4·2H2O的生成速度，提高脫硫效率；四是對(duì)煙氣中的飛灰量進(jìn)行控制，一般采取的方法是在脫硫裝置的入口處裝設(shè)煙氣測(cè)量系統(tǒng)，并通過(guò)減少燃煤中的灰分含量、增加電除塵電場(chǎng)的投入率、提高電除塵振打性能、避免粉塵二次飛揚(yáng)等措施來(lái)控制；五是降低煙氣溫度，控制或降低煙氣溫度一般都是通過(guò)加強(qiáng)GGH的換熱效果或確保GGH的高效運(yùn)行來(lái)保證。

4 結(jié)語(yǔ)

導(dǎo)致濕法脫硫裝置運(yùn)行效率偏低的因素較多，而且各個(gè)因素之間相互關(guān)聯(lián)，因此，作為脫硫系統(tǒng)的維護(hù)管理人員，當(dāng)遇到裝置運(yùn)行異常或效率下降的情況時(shí)，首先要對(duì)裝置進(jìn)行仔細(xì)的排查，在此基礎(chǔ)上再選擇合理、高效的方案或措施來(lái)解決問(wèn)題，同時(shí)在日常維護(hù)管理工作中，還要立足生產(chǎn)實(shí)際，多總結(jié)，多分析，以此來(lái)確保脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行。

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（責(zé)任編輯：吳 濤）