濕法脫硫的優化運行方案

耿國新(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

0 引言

依據《河北省鋼鐵、焦化、燃煤電廠深度減排攻堅方案》(冀氣領辦〔2018〕156號)文件的相關要求，河北省燃煤電廠需進行深度減排，熱電分公司大氣污染物排放需執行地方的深度減排驗收標準，即二氧化硫排放濃度小于25 mg/Nm3。因此，熱電分公司提前實施5#爐脫硫改造項目，在工藝先進、運行可靠和經濟合理的原則下，最大限度的減小一次性投資、節能降耗和系統維護方便。結合現有設備，重點做以下改造：吸收塔塔錐取消，增設進口側攪拌器；塔高保持不變，噴淋層保持三層；氧化風機更換；增設脫硫劑預處理設備；事故漿液池利用原有曝氣池進行改造再利用。之前為達到粉塵排放量5 mg/Nm3以下的深度減排排放標準，熱電分公司實施了5#爐布袋除塵系統優化改造項目，將原5#脫硫塔內板式除霧器升級為高效管束式除塵器，配套增加霧化泵、沖洗水泵等設備，達到高效除塵除霧的目的。

1 運行現狀分析

1.1 脫硫劑成分分析

5#爐脫硫采用純堿公司白泥漿液及氯堿公司電石渣漿作為脫硫劑，其主要成分含量如表1、表2所示。

表1 堿渣(可稱白泥)化驗分析結果

表2 電石渣漿化驗分析結果

堿渣和電石渣漿的主要成分均為堿性物質，但從有效成分含量及運行觀察上對比，電石渣漿的脫硫效果要明顯優于白泥漿液，鑒于集團循環經濟模式的生產方式，熱電分公司主要采用白泥漿液作為脫硫劑用于煙氣脫硫，因此，白泥漿液在運行調節上的遲鈍性在一定程度上影響了脫硫運行的高效調節。

1.2 脫硫劑供給系統

5#爐脫硫劑供給系統采用雙泵控制，一備一用，泵入口與脫硫劑儲槽相連，出口裝有調節閥、流量計等裝置，作為脫硫劑供給的調節手段，輸送管道采用襯膠管道，防止管道的腐蝕，但由于脫硫劑成分較為復雜，品質不穩定，對襯膠部分會產生一定的磨損，從而引起襯膠脫落，堵塞管道，導致脫硫劑供給系統無法正常運行，影響脫硫系統的穩定運行。

1.3 漿液循環系統

5#爐設有4臺漿液循環泵，正常運行中開二備二或開三備一，設備參數如表3所示。

表3 漿液循環泵參數

由上表可知，每臺漿液循環泵的流量及揚程均有所不同，由上至下對應塔內四層噴淋，即A泵連接最上層噴淋，B泵連接最下層噴淋。而噴淋層的高度也決定了其脫硫效果，一般來講，上層噴淋的脫硫效果要優于下層噴淋。因此，運行中漿液循環泵的啟停搭配，也會影響脫硫系統的運行效果。

1.4 塔內監視系統

脫硫塔內主要監視參數為漿液濃度、pH值、液位、漿液氯離子濃度。

(1)吸收塔漿液濃度一般控制在20%～25%左右，但因現場實際狀況控制不到位，如：石膏制備系統故障、水平衡掌握不好等多方原因導致吸收塔濃度升高，漿液濃度過高會引起很多系統性的問題，如加劇管道和泵的磨損，增加電耗，堵塞噴淋層噴嘴、濾網甚至除霧器等，從而影響脫硫系統的正常運行[1]。

(2)脫硫塔漿液的核心是pH值的控制，它可以受脫硫劑品質、入口SO2濃度、鍋爐負荷等因素的影響。在一定控制值區間內，脫硫效率的提升與pH值的上升成正比例。當pH值大于5.8時，碳酸鈣中Ca2+的溶解速率會降低，SO32-的氧化反應會受到抑制，石膏結晶反應速率降低，反之，pH越低更能促進石灰石的溶解，但SO2的吸附反應會受到抑制，脫硫效率隨之降低。因此，脫硫塔漿液PH值的控制決定了脫硫效率的高低。

(3)脫硫塔內液位在一定程度上也影響著脫硫效率。液位過低，脫硫劑和亞硫酸鈣等在漿液池內停留時間不夠，反應和氧化會不完全；液位過高，則會導致漿液溢流，破壞現場環境，造成漿液浪費，甚至可能造成漿液倒流至煙道，破壞煙道。5#爐脫硫加裝管式除霧器后，脫水效果大大增加，正常運行中塔內幾乎不用補水。因此，進行除霧器沖洗或大量增加脫硫劑時可能使塔內液位升高，影響正常運行。

(4)漿液氯離子主要來源于脫硫吸收劑，部分來源于燃煤及補充水，漿液中氯離子對脫硫設備以及工藝控制均有較惡劣的影響。氯離子具有強烈的腐蝕性，一是破壞鈍化膜，二是降低pH值，對金屬材料破壞性較大。

在濕法脫硫塔漿液中，氯化物多以氯化鈣的形態存在。鈣離子濃度不斷增大，在同離子反應的作用下，將降低脫硫劑的溶解速率，液相的堿度隨之降低，從而影響脫硫吸收塔內漿液的化學速率，減緩了SO2的脫除率。氯離子的擴散反應較大，具有排斥HSO3-或SO3的反應，影響到SO2的化學吸收和物理吸收，降低脫硫反應的發生，導致脫硫效率降低。另外，隨著氯離子含量在吸收塔漿液內的不斷增加，漿液的化學性質可能會變化，塔內漿液會產生大量的氣泡，使吸收塔發生溢流[2]。隨著吸收塔漿液中氯化物濃度的不斷升高，石膏中剩余的脫硫劑量不斷增大，無法對石膏品質進行保障。當氯離子濃度過高時，將對石膏的含水率產生不良影響，使石膏脫水性能下降，影響出售。

2 運行調控建議

針對以上運行分析中的相關問題，結合5#爐設備現狀，在運行調控中，應著重做好以下工作。

(1)加強對白泥漿液成分的分析，并結合分析結果及運行調整經驗提前做好運行調控，簡單來講，由于白泥漿液脫硫效果一般，系統反應速度較慢，在運行調控中需打好“提前量”。

(2)定期檢查脫硫各系統管道的運行情況，著重檢查彎頭及節流部位，及時更換磨損管道，保證設備的完好運行，消除管道堵塞。

(3)合理搭配漿液循環泵，一般來講，優先使用上層噴淋所對應的漿液循環泵，保證較高的脫硫效率，但需要注意設備的定期輪換。

(4)定期檢測塔內漿液濃度，并與在線儀表進行比對，掌握規律，及時出石膏或進行漿液置換，保證合格的漿液濃度(一般為1 080～1 120 kg/m3)。

(5)在脫硫塔運行中維持吸收塔漿液pH穩定，將其控制在一適當范圍內(一般為5.2～5.6)，可以有效的控制SO2吸收反應速度，獲得穩定的脫硫效率。

(6)通過運行巡檢和操作臺遠傳數據嚴密監視吸收塔液位參數，也可通過總結觀察氧化風機出口壓力或運行電流判斷吸收塔液位是否在合格的區域，從而保證較好的運行工況。

(7)定期化驗分析塔內漿液、脫硫劑、石膏氯離子含量，通過分析比對，積極采取漿液置換等措施，控制塔內漿液氯離子含量(一般為20 000 mg/L以下)。

3 結語

濕法脫硫技術是現階段國內采用的主流脫硫技術，我公司利用集團循環經濟優勢采用的堿渣(白泥漿液)脫硫技術在本質是一致的，本文以熱電分公司5#爐為例，在正常運行控制中，分析總結了優化濕法脫硫運行工藝的幾點建議。隨著科技的不斷發展進步，多種檢測手段和高科技設備的投入應用，脫硫系統中重要參數的監控將趨于完善，屆時，脫硫系統的運行調控手段也將呈現多元化發展，這也將為煙氣脫硫技術提供新的發展方向。