漿液品質(zhì)及性能對濕法脫硫系統(tǒng)脫硫率影響

武紀(jì)原

（江蘇新海發(fā)電有限公司，江蘇連云港222023）

漿液品質(zhì)及性能對濕法脫硫系統(tǒng)脫硫率影響

武紀(jì)原

（江蘇新海發(fā)電有限公司，江蘇連云港222023）

圍繞如何確保火電站脫硫系統(tǒng)脫硫效率的問題，在介紹脫硫原理的基礎(chǔ)上定性分析了系統(tǒng)中漿液參數(shù)對脫硫效率的影響，以及發(fā)生異常的主要處理措施，并有針對性地介紹了實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)采取的預(yù)防措施。

濕法脫硫；漿液；品質(zhì)

某公司1號爐采用SG-3049/28.25-M548型鍋爐，與其配套的煙氣脫硫設(shè)備采用中環(huán)（中國）工程有限公司建設(shè)安裝的石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，脫硫吸收塔采用五層噴淋、三級除霧的逆流噴淋技術(shù)，配置5臺漿液循環(huán)泵，3臺氧化風(fēng)機(jī)。經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，塔內(nèi)漿液出現(xiàn)過吸收效率急劇下降的情況，影響了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)脫硫率受許多因素影響，漿液品質(zhì)及性能是最直接的影響因素，文中就影響漿液品質(zhì)及性能的因子展開討論，并對漿液品質(zhì)異常的情況，提出相應(yīng)處理和預(yù)防措施。

1　石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)化學(xué)反應(yīng)原理

石灰石主要成分為CaCO3，將CaCO3含量≥90% （CaCO3粒度要求為通過325目標(biāo)準(zhǔn)篩達(dá)90%以上）的石灰石粉與水混合攪拌制成吸收煙氣中SO2的漿液，漿液經(jīng)漿液循環(huán)泵在吸收塔內(nèi)循環(huán)，煙氣中SO2從吸收塔噴淋區(qū)下部進(jìn)入塔內(nèi)，與均勻噴出的漿液逆流接觸，同漿液中CaCO3反應(yīng)生成CaCO3·1/2H2O，小顆粒狀態(tài)轉(zhuǎn)移至吸收塔中下部漿液中，利用氧化風(fēng)機(jī)鼓入的氧氣強(qiáng)制氧化成CaSO4·2H2O，它是石膏的主要成分。當(dāng)CaSO4·2H2O聚集并成長為大顆粒晶體，利用石膏排出泵將吸收塔下部結(jié)晶的石膏抽出，送往石膏旋流站，進(jìn)行一級脫水的旋轉(zhuǎn)分離。細(xì)顆粒的漿液溢流返回吸收塔，而濃縮較粗顆粒的漿液送往真空皮帶過濾機(jī)進(jìn)行漿液脫水，形成石膏。

吸收塔中化學(xué)反應(yīng)的主要方程式：

1號鍋爐脫硫系統(tǒng)如圖1所示。石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫率取決于吸收塔進(jìn)出口SO2的折標(biāo)濃度差與吸收塔進(jìn)口SO2的折標(biāo)濃度的比值。在氧量值正常、進(jìn)口SO2濃度變化不大的情況下，脫硫系統(tǒng)脫硫率取決于出口的SO2濃度值，吸收塔出口的SO2濃度值越低，系統(tǒng)脫硫率越高；相反，若吸收塔出口的SO2濃度值越高，系統(tǒng)脫硫率越低［1］。吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)及性能直接影響脫硫系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)的效果，即影響吸收塔出口SO2濃度值的大小，直接影響系統(tǒng)脫硫率。

2　吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)及性能對脫硫率的影響

運(yùn)行中漿液密度、漿液pH、漿液液位、漿液池氧化風(fēng)量等參數(shù)直接影響吸收塔漿液品質(zhì)及性能的好壞，通過分析，找出其與脫硫系統(tǒng)脫硫率之間的關(guān)系。

2.1 漿液密度值對脫硫率的影響

吸收塔內(nèi)漿液的密度反映吸收塔內(nèi)各類反應(yīng)物及生成物的飽和程度。密度過低，表示CaCO3含量不足，化學(xué)反應(yīng)不充分，易導(dǎo)致脫硫率低，CaSO4含量低易導(dǎo)致石膏晶體不易長大。密度過高，會抑制CaCO3的溶解，脫硫率降低，造成脫硫劑的浪費(fèi)，同時也增加了系統(tǒng)出力和磨損，在吸收塔底易產(chǎn)生沉積。脫硫系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行漿液密度控制在1100～1180 kg/m3合理范圍。

圖1脫硫系統(tǒng)工藝簡圖

2.2漿液pH值對脫硫率的影響

pH值是漿液酸堿度的參數(shù)指標(biāo)［2］，通過添加石灰石粉來完成吸收塔內(nèi)pH值的調(diào)節(jié)，它是實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫反應(yīng)正常進(jìn)行的重要控制手段。漿液pH值影響石灰來自工藝水系統(tǒng)

去煙囪來自1號爐

原煙氣1號爐石灰石漿液泵

5號漿液循環(huán)泵

3號漿液循環(huán)泵4號漿液循環(huán)泵

1號2號漿液循環(huán)泵石膏排除泵去石膏漿液

緩沖罐

2號石膏漿

液外運(yùn)拋棄去事故漿液箱

氧化風(fēng)機(jī)石及煙氣中SO2的溶解速率。因?yàn)镃aCO3·1/2H2O以及CaSO4·2H2O的生成都是在SO2、CaCO3溶解的前提條件下進(jìn)行。SO2的溶解產(chǎn)生大量的氫離子，pH升高有利于氫離子的吸收及提高SO2的溶解速率，從而影響脫硫率，但pH值過高，會限制CaCO3的溶解速率，同時也會抑制CaCO3·1/2H2O的溶解，CaCO3·1/2H2O易包裹CaCO3的表面阻礙其參與反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致脫硫率的下降；pH降低有助于漿液中石灰石的溶解，但pH值過低會抑制SO2溶解，降低脫硫率，導(dǎo)致SO2濃度排放超標(biāo)，同時也增加設(shè)備腐蝕風(fēng)險［2］。長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表示，為實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放，脫硫副產(chǎn)品石膏品質(zhì)合格，吸收塔內(nèi)pH值應(yīng)時刻保持在5.0～5.6。

2.3 吸收塔漿液液位對脫硫率的影響

吸收塔內(nèi)自下而上大致可分3個功能區(qū)，分別是：氧化區(qū)、吸收區(qū)、除霧區(qū)。在其他影響因素不變的情況下，氧化區(qū)域空間越大越有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，也越有利于保障系統(tǒng)脫硫率，促進(jìn)石膏的生成。液位低，減少了氧化區(qū)的體積，亞硫酸鹽得不到重復(fù)強(qiáng)制氧化，導(dǎo)致石膏晶體無法充分成長，影響吸收塔內(nèi)反應(yīng)的連續(xù)性，導(dǎo)致脫硫率的降低；同時，液位低還易引起漿液密度超限值，塔內(nèi)氧化區(qū)域體積過小易出現(xiàn)進(jìn)入塔內(nèi)的新漿液沒有充分溶解及參與反應(yīng)即被排出的情況，增加石膏脫水的難度。液位高，氧化區(qū)相對增大，漿液循環(huán)氧化反應(yīng)充分，脫硫效果顯著，有利于高純度石膏的生成，但若漿液中CaSO4的含量過量，易發(fā)生塔內(nèi)漿液密度高、脫硫率低的情況。通過調(diào)節(jié)除霧器沖洗、石灰石粉供漿量及吸收塔的石膏排出量，實(shí)現(xiàn)液位的穩(wěn)定。長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，為獲取較好的化學(xué)反應(yīng)效果，即較高的脫硫率，吸收塔內(nèi)液位應(yīng)保持7 m左右。

2.4氧化風(fēng)量對脫硫率的影響

氧化風(fēng)量對漿液的品質(zhì)和性能也產(chǎn)生重要影響，它決定了漿液內(nèi)CaCO3·1/2H2O進(jìn)一步氧化的程度，影響吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)性。氧量充足、氧化充分，塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)充分，脫硫率高，生成CaSO4·2H2O的石膏晶體品質(zhì)較好，容易脫水［3］。反之會生成含有大量CaSO3的小晶體，該情況不僅導(dǎo)致石膏脫水困難，同時由于亞硫酸根會產(chǎn)生晶體污染，含量高時易發(fā)生脫硫系統(tǒng)設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象，影響脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。亞硫酸鹽的溶解形成堿性環(huán)境，當(dāng)相對飽和濃度較高時，較強(qiáng)的堿性環(huán)境抑制石灰石的溶解［3］，使?jié){液中未溶的CaCO3大量增加，不僅增加漿液密度，也降低吸收塔中SO2吸收率。

2.5漿液中油污灰塵雜質(zhì)離子等對脫硫率的影響

漿液中的雜質(zhì)少部分來自于石灰石原料，主要來自于煙氣。石灰石原料中常含有雜質(zhì)對CaCO3的溶解起阻礙作用，降低了漿液的活性，不利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。機(jī)組點(diǎn)火期間往往選擇投油穩(wěn)燃，煙氣中含有的油污進(jìn)入吸收塔漿液中，致使部分漿液被油污包裹，不能參與化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致脫硫率的下降；同時由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的壓力，鍋爐燃燒的煤種很難時刻保證為設(shè)計(jì)煤種，電除塵設(shè)備發(fā)生故障期間，電除塵出口煙氣含塵量時常易超過設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致進(jìn)入吸收塔內(nèi)的灰塵量超標(biāo)［1］?；覊m中含有的氟化物和鋁化物易形成氟鋁絡(luò)合物［3］。此類絡(luò)合物易包裹在CaCO3的表面從而阻止了CaCO3的溶解，致使吸收塔內(nèi)反應(yīng)過程中斷，影響吸收塔內(nèi)漿液脫硫吸收率，更因CaCO3含量增加而導(dǎo)致石膏品質(zhì)不達(dá)標(biāo)。漿液中含有的氯離子活性比碳酸根離子強(qiáng)，使得氯離子易和鈣離子結(jié)合形成氯化鈣，不利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；又因氯離子活性較亞硫酸氫根離子強(qiáng)，將抑制SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫根，不但降低漿液SO2的吸收效率，也阻止石膏的形成。

3　常見異常情況分析及處理

（1）新鮮漿液及氧化風(fēng)量供應(yīng)不足漿液易出現(xiàn)的pH降低、脫硫率下降。

由于大量煙氣進(jìn)入吸收塔，造成煙氣的SO2溶于水后使?jié){液呈弱酸性。弱酸性的漿液抑制SO2的溶解，從而造成吸收率的降低。此時漿液成分以CaCO3· 1/2H2O居多，在吸收塔氧化風(fēng)量供應(yīng)不足的情況下，過多的小顆粒CaCO3·1/2H2O阻礙了漿液內(nèi)的CaSO4生成及成長，加大了石膏脫水的難度，影響石膏品質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)出口煙氣SO2濃度達(dá)標(biāo)往往增加新鮮漿液供漿量，而漿液內(nèi)的大量CaCO3·1/2H2O以及無法脫水的CaSO4阻止CaCO3的分解和對SO2的吸收，導(dǎo)致漿液活性降低，脫硫率下降。處理措施：增加塔內(nèi)氧化風(fēng)量及漿液循環(huán)力度，促使CaCO3·1/2H2O強(qiáng)制氧化成CaCO3·1/2H2O；酌量控制新鮮漿液供漿量，可利用事故漿液罐盡快置換問題漿液，待脫硫系統(tǒng)恢復(fù)正常后，逐步將事故漿液罐中漿液分批次分量泵入吸收塔內(nèi)再次參與氧化反應(yīng)，此過程應(yīng)多次對吸收塔和事故漿液罐漿液取樣化驗(yàn)，分析漿液質(zhì)量成分，防止異常情況再次出現(xiàn)。

（2）新鮮漿液過多，未及時排石膏時漿液易出現(xiàn)pH升高、脫硫率下降。

原因是未按漿液pH值控制新鮮漿液補(bǔ)給量，或機(jī)組快速升負(fù)荷階段，為確保達(dá)標(biāo)排放而采取短時間的加大新鮮漿液補(bǔ)給量而未能及時排出石膏。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，漿液pH升高，有助于脫硫率的提升。但pH值過高，漿液中氫離子濃度降低，不利于CaCO3的溶解，鈣離子分解困難，導(dǎo)致漿液吸收SO2的能力下降。漿液吸收SO2能力下降容易導(dǎo)致吸收塔出口SO2的排放超標(biāo)，為避免超標(biāo)情況出現(xiàn)，往往增加CaCO3的供給量，也會導(dǎo)致漿液中CaCO3再次過量。處理措施：應(yīng)迅速停止供漿，補(bǔ)充工藝水對塔內(nèi)漿液進(jìn)行稀釋，保證塔內(nèi)充足的氧化風(fēng)量，加大漿液循環(huán)力度，根據(jù)漿液密度等情況分析，及時增加吸收塔底端石膏泵出力度，實(shí)現(xiàn)漿液補(bǔ)給同石膏輸出之間的平衡。

（3）漿液中雜質(zhì)過多易產(chǎn)生脫硫率低的情況。分析該情況的原因有：① 漿液中氯離子等雜質(zhì)離子含量增高形成影響SO2吸收的絡(luò)合物包裹在石灰石粉表面，影響石灰石粉的溶解，阻礙了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，降低了系統(tǒng)脫硫率，增加了石膏脫水的難度；② 漿液顏色變黑，煙氣中的灰塵油污等雜質(zhì)破壞了漿液活性導(dǎo)致脫硫率降低。該類情況處理措施：對購入的石灰石粉質(zhì)量進(jìn)行控制，增強(qiáng)石灰石粉抽樣化驗(yàn)頻次；縮短機(jī)組投油穩(wěn)燃的時間；加強(qiáng)除塵設(shè)備運(yùn)行及檢修管理；根據(jù)煤種情況及時調(diào)整除塵設(shè)備運(yùn)行方式，確保電除塵系統(tǒng)出口煙塵濃度低于設(shè)計(jì)限值；及時對吸收塔內(nèi)漿液雜質(zhì)離子化驗(yàn)分析［4］，脫硫廢水定期排放處理。

4　預(yù)防措施

（1）加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行管理。脫硫系統(tǒng)主要運(yùn)行設(shè)備定期切換實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，如漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、石膏排出泵等；設(shè)備故障缺陷及時發(fā)現(xiàn)快速處理避免影響污染物超標(biāo)排放；備用氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)定期清洗，防止氧化風(fēng)機(jī)出力的下降。吸收塔內(nèi)攪拌器正常投用，促進(jìn)石灰石粉的溶解及CaCO3· 1/2H2O向CaSO4·2H2O的轉(zhuǎn)化，避免漿液池內(nèi)固體沉降。執(zhí)行脫硫廢水定期排放制度，防止吸收塔內(nèi)雜質(zhì)離子富集引起漿液品質(zhì)變差［4］，降低脫硫率。

（2）加強(qiáng)監(jiān)測手段、確保重要表計(jì)正常工作。運(yùn)行參數(shù)是運(yùn)行人員作出相應(yīng)調(diào)整的重要依據(jù)，確保相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確性尤為重要。濕法脫硫系統(tǒng)中的pH計(jì)、漿液密度計(jì)、吸收塔液位計(jì)等表計(jì)在運(yùn)行過程中示值準(zhǔn)確有助于運(yùn)行人員正確判斷漿液品質(zhì)情況，保障吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)性。CEMS系統(tǒng)中測量的脫硫進(jìn)出口SO2及O2濃度準(zhǔn)確有助于正確反映脫硫系統(tǒng)脫硫能力，即計(jì)算出準(zhǔn)確的脫硫率。因此，采用表計(jì)冗余安裝、定期沖洗、定期比對校準(zhǔn)、定期抽樣化驗(yàn)等方法減少測量偏差，確保脫硫系統(tǒng)重要運(yùn)行參數(shù)的測量準(zhǔn)確。

（3）加強(qiáng)化學(xué)檢驗(yàn)頻次、確保進(jìn)出吸收塔物料質(zhì)量達(dá)標(biāo)。設(shè)立化學(xué)檢驗(yàn)制度，定期對石灰石粉末、吸收塔內(nèi)漿液、石膏等進(jìn)行分析，有助于反映物料質(zhì)量情況?；瘜W(xué)檢驗(yàn)的內(nèi)容有：碳酸鈣含量、硫酸鹽含量、亞硫酸鹽含量、漿液氯離子含量、漿液密度、pH值等?；瘜W(xué)檢驗(yàn)結(jié)果有助于運(yùn)行人員全面分析脫硫系統(tǒng)吸收塔內(nèi)運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)潛藏隱患，及時調(diào)整。

（4）加強(qiáng)燃煤品質(zhì)管理?；痣娦袠I(yè)效益受煤炭行業(yè)影響波動較大，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度往往鍋爐燃燒的煤種很難時刻保證為設(shè)計(jì)煤種。加強(qiáng)購入原煤的合理摻配，使得入爐煤質(zhì)的硫份、灰分低于設(shè)計(jì)限值，從而確保除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、污染物達(dá)標(biāo)排放。

5　結(jié)束語

脫硫系統(tǒng)吸收塔漿液品質(zhì)把控是脫硫運(yùn)行中的難點(diǎn)。加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行管理，及時消除表計(jì)故障缺陷，提高運(yùn)行人員對吸收塔內(nèi)異常情況的分析能力。通過定期化學(xué)檢驗(yàn)各類數(shù)據(jù)輔助指導(dǎo)運(yùn)行人員判斷吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)情況，及時有效采取運(yùn)行調(diào)整措施，避免漿液異常情況發(fā)生，保證脫硫系統(tǒng)脫硫效率。該公司1號機(jī)組濕法脫硫系統(tǒng)，通過相關(guān)強(qiáng)化管理措施，改善脫硫運(yùn)行狀況，預(yù)防漿液品質(zhì)變差，實(shí)現(xiàn)了污染物長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

［1］王劍鋒.石灰石濕法脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化［J］.華電技術(shù)，2011，33（9）：2-4.

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Influence of Slurry Quality and Performance on Desulfurization Efficiency of Wet FGD Systems

WU Jiyuan
（Xinhai Power Generation Co.Ltd.，Lianyungang 222023，China）

This paper focused on the measures to improve the desulfurization efficiency of wet FGD systems.The desulfurization fundamentals were firstly introduced；then the influence of slurry parameters on desulfurization efficiency as well as the main countermeasures for frequently encountered faults was analyzed.Besides，several feasible preventive measures that can be implemented during normal operation processes were also presented.

wet FGD system；slurry；quality

X773

B

1009-0665（2016）01-0092-03

2015-08-07；

2015-11-10

武紀(jì)原（1983），女，江蘇連云港人，工程師，從事火電廠脫硫脫硝系統(tǒng)管理工作。