中小機組中石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統水平衡問題的解決方法

幸響軍

摘 要：本文以2x130t/h鍋爐石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統為例，論述了脫硫系統工藝流程、由于水平衡問題造成脫硫系統崩潰的原因，并提出水平衡問題的解決方法。

關鍵詞：石灰石-石膏；濕法煙氣脫硫；水平衡

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0005-04

Abstract：2x130t/h boiler flue gas de-NOx system is taken as an example， the paper discusses process system，the reason for the collapse of the desulfurization system caused by the water balance，and gives the solutions of water balance.

Key words：Limestone-gypsum，wet flue gas desulfurization，water balance.

1 前言

由于石灰石在我國分步廣，來源方便、價格低廉，石灰石-石膏濕法是應用最廣的煙氣脫硫技術。各大環保公司通過早期的技術引進，中期的技術消化，以及后期的研發，在整體工藝不變的前提下，根據著眼點不同，而形成微小差異。

由于中小機組煙氣脫硫項目建造周期短、造價低、機組負荷波動相對較大等特點，需要我們設計人員在更短的時間內考慮得更充分。

如不能滿足脫硫系統水平衡，使脫硫系統出水不少于進水，將使脫硫系統的漿液越來越多，從吸收塔、漿罐中溢出，脫硫區域將成為沼澤之國，造成脫硫系統崩潰，從而影響鍋爐機組的安全穩定運行。

2 工藝流程

隨著國家對節能環保要求的提高，近幾年來，中小機組煙氣脫硫增壓風機與鍋爐引風機合并；不設煙氣換熱器，鍋爐引風機出口的煙氣直接送入吸收塔凈化；不設煙氣旁路，只要鍋爐運行，就需要脫硫系統投運。

以江蘇某項目2x130t/hCFB鍋爐石灰石-石膏濕法脫硫系統為例，介紹工藝流程及水平衡。

見圖1工藝流程圖。

2.1 煙氣系統

不設脫硫增壓風機、不設煙氣換熱器、不設煙氣旁路，鍋爐引風機出口煙氣直接進入吸收塔洗滌凈化，凈煙氣進入煙囪排放。

2.2 吸收系統

吸收系統的核心為吸收塔，采用逆流噴淋空塔，煙氣從吸收塔中部進入，由下往上流動，噴淋漿液由上往下流動。吸收塔底部為漿池，化學反應主要在漿池內完成，主要反應方程式如下：

凈化后的煙氣通過機械除霧器、濕式電除塵器除去煙氣中大顆粒霧滴、SO3、PM2.5等污染物后離開吸收系統。

2.3 石灰石漿液系統

外購石灰石粉調漿，供吸收系統使用。調漿用水采用濾液水，濾液水不足時，工藝水補充。

2.4 石膏脫水系統

采用二級脫水，吸收塔排出的石膏漿液經石膏旋流器，底流濃度達到40～50%，進入真空皮帶脫水機進行深度脫水。

2.5 排空系統

設置排水溝、集水坑、事故漿罐等設施，收集溢流的水、漿液、設備管道沖洗水等返回吸收系統重復利用，事故漿罐中儲存的漿液可作為系統重啟的石膏結晶用晶種。

2.6 工藝水系統

為脫硫系統各用水點送水。

3 水平衡計算

3.1 水系統構成圖

石灰石-石膏濕法脫硫系統水系統構成見圖2，水平衡圖。

3.2 水平衡的構成

3.2.1 脫硫系統所有用水點均采用新鮮水

（1）邊界條件。機械除霧器和濕式電除塵器的沖洗周期不隨機組負荷變化而調整；

真空皮帶脫水機在高負荷時連續運行，容量備用，低負荷時運行一半時間。

（2）水平衡表（表1）。

說明：此種情況下，脫硫系統進水均大于脫硫系統出水，無法達到水平衡，脫硫系統中的水將越積越多，造成整個脫硫系統崩潰。

3.2.2 第二種情況

（1）邊界條件。除霧器沖洗在BMCR負荷、100%負荷沖洗頻率為1，75%負荷沖洗頻率為0.8，50%負荷和最低負荷沖洗頻率為0.4；石膏脫水系統的真空泵密封水回用做濾布濾餅沖洗水；真空皮帶脫水機間歇運行在滿負荷工況；脫硫系統所有設備采用空冷；所有漿液泵的軸封沖洗水全部接管返回工藝水箱重復利用；

（2）水平衡表（表2）。

說明：此種情況下，脫硫系統進水小于脫硫系統出水，為維持系統正常運行，需要補水，脫硫系統能達到水平衡。

3.3 沖洗水構成

測量儀表的沖洗：PH計、密度計、與漿液接觸式液位計、漿液流量計等。

泵和管道的沖洗：在漿液泵停泵時，對停運的泵和管道進行沖洗。

吸收塔側攪拌器沖洗：當攪拌器停運后重啟時，應進行沖洗。

上述沖洗水間斷運行，在水平衡計算時通常不考慮此量。

4 影響水平衡的因素

4.1 從系統配置上可減小水平衡問題

（1）是否有效利用回用水。如第一種情況中，將真空泵密封水收集到沖洗水箱中回用，BMCR負荷可節約用水1517kg/h；利用濾液水進行調漿，可BMCR負荷可節約用水1724kg/h。

（2）循環泵和其他漿液泵的軸封沖洗水回用。所有臥式漿液泵都需要軸封沖洗水，正常情況下，軸封沖洗出水為干凈水，可返回工藝水箱回用。這部分水量消耗較大，每臺循環泵需要1～4m3/h，其他小漿液泵需要200～300L/h，BMCR負荷可節約用水6200kg/h，單次一項，就可解決BMCR負荷水平衡問題。

4.2 從運行方式優化上減小水平衡問題

（1）除霧器沖洗周期隨負荷變化調整。在高負荷運行時，煙氣流速較高，煙氣中攜帶的霧滴含量較高，無論是機械除霧器還是濕式電除塵器都需要較高的沖洗頻率才能確保霧滴和污染物的去除效果；低負荷運行時，煙氣流速的降低，煙氣中霧滴攜帶量也將減小，可適當降低沖洗頻率就可以達到同樣的去除效果。

（2）石膏脫水系統運行方式調整。在脫水系統設計時，都會考慮一定的容量裕度，真空皮帶脫水機為變頻電機，可通過調整電機頻率來控制脫水機的運行方式，如果采用間斷滿負荷運行比連續半負荷運行節水30～40%。

（3）廢水連續排放。由于石灰石-石膏濕法脫硫技術中，來自煙氣Cl-、細飛灰、重金屬離子等不能直接帶出脫硫系統，必須進行廢水排放，由于機組容量小，廢水處理系統連續滿負荷運行對整個脫硫系統的運行成本幾乎不產生影響，但對水平衡（特別是低負荷時）有明顯改善。

（4）機組運行負荷優化，如為調峰機組，可考慮高低負荷錯開，避免出現同時多臺機組低負荷運行。

4.3 設計優化

（1）增設石膏緩沖罐。將吸收塔漿池內石膏漿液匯入緩沖罐，再送入石膏脫水系統。此緩沖罐可使單臺機組低負荷10～20h內不會為水平衡問題造成脫硫系統崩潰。

（2）適當加大濾液水箱容積。濾液水箱容積通常按0.3～0.5h設計容量，中小機組中，濾液水箱容量較小，可按0.5 ～1.0h設計。機組低負荷運行時，脫水系統間歇運行，在脫水系統停運時間內不排空濾液水箱，留著用于石灰石調漿，可確保10～20h脫水系統不運行也有濾液水調漿，不必增加脫硫系統進水，造成水平衡問題。

（3）當機組長時間低負荷運行時，可考慮將漿液送入事故漿罐儲存，待負荷轉高時返回吸收塔漿池。可解決單臺機組低負荷超過一周的水平衡問題。

5 結語

綜上所述，中小機組石灰石-石膏濕法煙氣脫硫項目中，往往會因為工期短、造價低等原因，在系統設計時，盡可能去簡化，造成水平衡問題而使整個脫硫系統崩潰。解決方法如下：

（1）盡可能利用回用水。如將設備冷卻水、軸封沖洗水返回工藝水箱回用；將真空泵密封水送入沖洗水箱回用。

（2）盡可能采用濾液水調制石灰石漿液，以減小脫硫系統進水。

（3）避免同時多臺機組低負荷運行，可利用高負荷機組消化低負荷機組水平衡問題。

（4）增加石膏緩沖罐，可解決單臺機組一天內的水平衡問題。

（5）合理利用事故漿罐，可解決單臺機組一周的水平衡問題。

參考文獻

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