石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統優化運行探討

【摘 要】環境問題的突出，讓我國更加注重對于脫硫方法的改進。目前常用的方法主要是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，這種方法不僅脫硫效率高，并且得到的副產品還可以二次利用，其不足點則是運營成本較高。本文圍繞著石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的優化為中心進行展開，在剖析了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的具體工藝原理的基礎上提出了優化方法，旨在為實際的脫硫系統運行提供能夠真正降低運行成本的措施。

【關鍵詞】石灰石-石膏濕法；煙氣脫硫系統；優化運行

0.引言

能源消耗的同時造成的環境污染已經與我國目前踐行的環境友好型社會、資源節約型社會存在一定的矛盾性，在此背景下控制二氧化硫的污染問題就成為了我國實現經濟可持續發展的重要因素。其中采用的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統由于存在較高的經濟成本，從一定程度上制約了該法在火電廠的使用，因此調整與優化石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統是目前最為關鍵的問題。

1.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的過程其理論基礎是采用了雙膜理論，其中包含了流體輸運、熱量傳遞與質量傳遞，其中的質量傳遞包含了二氧化硫氣體擴散、吸收、吸附等過程。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術之所以能夠得到廣泛應用，是因為其作為世界上最成熟的脫硫技術之一，鈣硫摩爾較低，而脫硫效率較高，一般能夠達到95%以上的脫硫率。能夠對高、中、低硫煤實現脫硫，特別是高硫煤。脫硫得到的副產品石膏還能夠成為建筑材料。該方法的缺點則是前期投資費用高，后期的運行成本也較高，占用面積大，電耗比較高[1]。其使用的脫硫塔塔內構件容易受到腐蝕，水量的耗費也較高，排除的廢棄還需要處理，整體而言就是脫硫成本較高。

2.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的具體優化方法

2.1關于采用BP神經網絡進行脫硫添加劑的優化

在脫硫過程當中，主要是采用石灰石或者是石灰石漿液作為吸收劑，吸收劑的效率就成為了脫硫效率的關鍵。在研究過程中發現在吸收劑當中添加某些成分能夠有效提高脫硫效率[2]。目前關于添加劑方面的研究，傳統的數學手段無法清晰表達出多變量與單變量之間的映射關系，因此借助神經網絡，將Back Propagation Neural Network（BPNN）的理論與方法引入其中，在實現對脫硫添加劑的優化的基礎上最終實現石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的優化。

2.2關于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的運行優化

（1）關于漿液循環泵，其數量關系著脫硫效率與運行的經濟性，在保證漿液循環泵能夠正常運行的前提下，選擇出最佳的漿液循環泵組合。具體的實驗方案為對投用的任意三臺漿液循環泵的脫硫效率與全部四臺漿液循環泵的脫硫效率進行測試，通過DCS獲取脫硫效率的數據。從具體的測試結果，可以發現煙氣與脫硫劑的接觸時間越長，其脫硫率越高。在運行時可以通過FGD接收到的煙氣量與二氧化硫濃度的情況增減漿液循環泵，如此一來降低脫硫效率的同時選擇出更加經濟的漿液循環泵組合方式。當煙氣中的二氧化硫濃度不高時，采用四臺漿液循環泵的組合方式中可以不需要啟動一臺漿液循環泵，另外在切換過程當中要充分注意到石灰石漿液補充管線，能夠保證新鮮吸收劑的補充。

（2）關于吸收塔漿液密度，由于煙氣與脫硫劑在不斷的反應，吸收塔中的漿液密度不斷升高，通過對吸收塔中漿液的化學成分進行取樣分析，當密度大于1085Kg/m3時，混合漿液中CaCO3與CaSO4·2H2O的濃度逐漸飽和，脫硫效率會下降；而當石膏漿液的密度過低，最終會導致脫硫劑石灰石的浪費。因此需要嚴格控制石膏漿液的密度在（1075至1085Kg/m3）之間，就能夠實現FGD的高效運行。其中石膏漿液密度的大小與真空皮帶機有一定的關系，因此真空皮帶機在運行之前應該將石膏旋流站兩路分配器的運行控制方式改為自動模式，保證石膏漿液箱液位的穩定，同時注意及時調整真空皮帶機的潤滑水、清洗水流量。在真空皮帶機停運時選擇自動沖洗模式。

（3）關于石膏，考慮到石膏的品質對整個系統運行有一定的影響，而影響石膏殘留水分的主要因素有石膏晶體的大小、形狀、石膏旋流站的運行壓力、旋流子磨損情況等。在具體的優化過程中，能夠控制住石膏的結晶時間、穩定的PH值以及適當的石膏漿液密度，就能夠形成較易分離與脫水的石膏。考慮到石灰石以及亞硫酸鈣會影響到石膏的品質，當石膏中的亞硫酸鹽的質量分數小于0.5%，檢查氧化風機的出力以及氧化風管有無泄漏點。當石灰石含量過高，則需要調整PH值。為了能夠讓CaSO4·2H2O中的CaSO4從溶液中析出，這時需要將石膏的結晶溫度控制在40-60℃之間，這樣才能夠保證生成合格的石膏顆粒，保證脫硫效率。

2.3關于DMOS系統在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫優化的運用

借助脫硫運行優化系統（DMOS）軟件，從運行數據到數據挖掘這個過程當中進行了系統設計與實現，在滿足了脫硫效率的基礎上提高了經濟效益。

（1）在數據預處理方面，首先對系統當中的歷史數據進行預處理，具體方法有清除壞值、修補殘缺數值、數據的平滑濾波、自定義處理選項中有歷史時刻選取與穩定工況兩種選擇。這些數據預處理方法都需要遵循選擇歷史時刻→選擇穩定工況→清除壞值→修補殘缺數據→平滑濾波這樣一個過程。

（2）關于生成模糊屬性集，主要是采用FCM模糊聚類算法[3]。關于關聯規則挖掘，從理論上影響脫硫效率的因素有吸收塔漿液PH值、吸收塔液位、除霧器壓、脫硫石灰石供漿流量、吸收塔密度以及單位質量二氧化硫成本，在具體的實現過程中采用了索引檢索技術，最終得到在達到了脫硫效率的基礎上，其脫硫成本最低優化的目標值除霧器壓差在聚類中的取值區間為低這一類別，脫硫石灰石供漿流量的取值為中，吸收塔密度的取值區間為低。通過優化目標值可以發現脫除單位質量的二氧化硫其成本最低的條件下可以充分挖掘得到滿足脫硫效率，一般PH值保持在5.2左右比較合理。

其中保證脫硫效率不降低的情況下，節省了一部分的石灰石消耗，能有效防止石灰石的消耗，還降低了電耗。一般情況下在滿足了石膏條件的前提下適當的降低一定的吸收塔漿液密度，就能夠有效解決管道、設備的磨損問題，還能夠減輕漿液循環泵與石膏排除泵的工作負荷，降低電耗。

3.結語

總而言之，考慮到影響脫硫效率的因素包含吸收塔漿液PH、液氣比、入口煙氣二氧化硫濃度、氧氣濃度等，只有從這些方面入手逐漸實現優化，才能夠達到整個石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的整體優化。

【參考文獻】

[1]曾芳.用數值模擬方法進行脫硫塔的優化設計[J].華北電力大學學報（自然科學版），2010，11（02）：203.

[2]黃亞繼，鐘文琪，王小芳等.煙氣濕法脫硫用石灰石溶解速率定量分析[J].東南大學學報（自然科學版），2010，15（06）：259.

[3]朱德師，錢小文，姜艷華.脫硫石膏含水率高的原因分析及控制措施[J].江蘇電機工程，2013，17（02）：269-270.