石灰石- 石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運行優(yōu)化研究

鄭麗君

（天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，天津 300400）

1 石灰石-石膏濕法脫硫成的過程

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫過程的工藝原理即：所產(chǎn)生的煙氣在吸入脫硫裝置的濕式吸收塔后，會與自上而下噴淋的堿性石灰石漿液霧滴逆流接觸，其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HCL、HF 等被吸收，煙氣得以充分凈化；吸收SO2后的漿液反應(yīng)生成CaSO3，通過就地強制氧化、結(jié)晶生成CaSO4·2H2O，經(jīng)脫水后得到脫硫副產(chǎn)品-石膏，最終實現(xiàn)含硫煙氣的綜合治理。其反應(yīng)方程式如下：

石灰石－石膏濕法脫硫工藝脫硫過程的主要化學(xué)反應(yīng)為：

（1）在脫硫吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2首先被漿液中的水吸收，形成亞硫酸，并部分電離：

SO2＋H2O→H2SO3→H＋＋HSO3－→2H＋＋SO32－

（2） 與吸收塔漿液中的CaCO3細(xì)顆粒反應(yīng)生成CaSO3·1/2H2O 細(xì)顆粒：

CaCO3＋2H＋→Ca2+＋H2O＋CO2↑

Ca2+＋SO32-→CaSO3·1/2H2O↓＋H＋

（3）CaSO3·1/2H2O 被鼓入的空氣中的氧氧化，最終生成石膏CaSO4·2H2O

HSO3－＋1/2O2→H+＋SO42-

Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4·2H2O↓

2 《煙氣脫硫石膏》GB/T37785-2019 對石膏品質(zhì)的要求見表1

表1 石膏品質(zhì)技術(shù)指標(biāo)要求

3 濕法煙氣脫硫石膏品質(zhì)影響因素

表2 石膏漿液品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

4 石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)運行優(yōu)化研究

4.1 石灰石漿液優(yōu)化方案

4.1.1 石灰石漿液細(xì)度的控制

石灰石漿液的細(xì)度會對石灰石漿液的活性產(chǎn)生直接影響，因此需要重視加強石灰石漿液細(xì)度的控制。在此過程中需要重視以下幾點，首先需要保證石灰石原料的粒徑在10 毫米到20毫米范圍內(nèi)，化驗室需要每天對石灰石漿液進行取樣化驗，了解石灰石的成分和細(xì)度的變化情況，如果發(fā)現(xiàn)石灰石漿液系度出現(xiàn)異常，需要及時進行處理分析出現(xiàn)異常的原因，加強細(xì)節(jié)的控制。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)異常，需要馬上通知點檢處理，合理的控制石灰石的旋流站壓力，避免出現(xiàn)旋流子底流或溢流堵塞等情況，及時做好疏通工作。

4.1.2 吸收劑的利用率

對吸收塔漿液密度進行有效調(diào)整，一般情況下，吸收塔密度需要超過1100kg/m3，如果低于該值，需要停運脫水系統(tǒng)，并且注意讓漿液循環(huán)泵率加大，控制石膏當(dāng)中碳酸鈣的含量，讓石灰石的利用率進一步提高。在吸收塔當(dāng)中使用一定的催化劑可以保證脫硫效率的提升，需要重視加強脫硫系統(tǒng)的水平衡，確保吸收塔的液位處于合理的范圍內(nèi)。在正常條件下嚴(yán)格依照要求來控制投運脫硫廢水處理系統(tǒng)，確保廢水處理量符合設(shè)計要求，提升水質(zhì)，防止?jié){液當(dāng)中出現(xiàn)大量氯離子或者吸收塔液位過高而導(dǎo)致灰漿泵出現(xiàn)外排的現(xiàn)象。現(xiàn)在燃煤發(fā)電廠脫硫領(lǐng)域常用技術(shù)基本是在石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，主要有噴淋空塔技術(shù)、美國B&W 托盤塔技術(shù)、雙循環(huán)脫硫技術(shù)、和節(jié)能型湍流管柵高效脫硫協(xié)同除塵技術(shù)。其主要技術(shù)特性對比如表3 所示。

表3 各種高效脫硫技術(shù)比較表

綜上所述，節(jié)能型湍流管柵高效脫硫技術(shù)可有效改善煙氣在噴淋區(qū)的流場和SO2濃度的均布狀況，增加漿液在塔內(nèi)的停留時間和氣液傳質(zhì)面積，降低液氣比，進而有效提升脫硫效率。且在技術(shù)經(jīng)濟性和運行可靠性等方面相較噴淋空塔技術(shù)、托盤塔技術(shù)和雙循環(huán)脫硫技術(shù)均有較大的優(yōu)勢。對于指導(dǎo)現(xiàn)場提升脫硫效率和節(jié)能優(yōu)化具有重要意義，值得推廣。

4.2 脫硫廠用電優(yōu)化運行方案

4.2.1 漿液循環(huán)泵的節(jié)電優(yōu)化

在脫硫系統(tǒng)當(dāng)中，漿液循環(huán)泵是脫硫電耗當(dāng)中非常重要的組成部分，在整個脫硫系統(tǒng)當(dāng)中占據(jù)用電量的3/4 左右，因此，首先需要對漿液循環(huán)泵的優(yōu)化進行考慮，需要注意對漿液循環(huán)泵的相關(guān)參數(shù)進行嚴(yán)密監(jiān)視，合理地進行吸收循環(huán)泵的組合調(diào)整，控制吸收塔漿液密度。

4.2.2 制漿系統(tǒng)的節(jié)電

首先需要通過傳感器的監(jiān)視制膠系統(tǒng)的濕式球磨機電流，確保滿負(fù)荷運行，加強稱重給料機的料量控制，保證系統(tǒng)的制漿工藝處于穩(wěn)定狀態(tài)，讓制漿系統(tǒng)的運行時間得到合理控制。

4.2.3 運行控制調(diào)整

需要重視對各吸收塔除霧器的壓差進行監(jiān)視，保證吸收塔的液位處于合理的范圍之內(nèi)。另外還需要注意對除霧器的沖洗工作進行細(xì)化，保證儲物器的壓差處于可控的范圍，讓吸收塔的阻力減少，進而避免出現(xiàn)大量的引風(fēng)機能耗。

在工藝水泵運行過程中，需要注意控制工藝水泵運行的效率，保證一運一備，系統(tǒng)用水量增大時，需要快速將備用泵投運，及時對系統(tǒng)用水量進行調(diào)整。如果工藝水母管的壓力處于正常狀態(tài)后，需要對備用泵進行及時調(diào)整，停用備用泵，以確保能耗的控制，另外還需要注意對供應(yīng)水的水質(zhì)進行強化。（圖1）

圖1 石灰石活性pH-t 曲線

5 石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的廢水處理

通常石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)廢水處理通常選擇中和方式進行，工藝過程如下：首先實現(xiàn)酸堿中和，使廢水的pH 值得以提升并控制在9.0 左右，此范圍會更利于后期的反應(yīng)沉淀；沉淀廢水中的重金屬，廢水中的銅和鋅，在堿性環(huán)境下會產(chǎn)生相應(yīng)的沉淀物。由于其中所含有豐富的重金屬元素，因此在不同堿性環(huán)境下會呈現(xiàn)沉淀物，沉淀過程過程是生成氫氧化物的關(guān)鍵步驟。通常，三價金屬離子所產(chǎn)生沉淀物的pH 值要低于二價金屬離子所產(chǎn)生的沉淀物的pH 值。同時，其pH 值的高低還會受到其他因素的影響，比如電解質(zhì)。廢水中的重金屬元素在反應(yīng)中所生成的沉淀物呈現(xiàn)為微溶物，即氫氧化物，其反應(yīng)過程為：

Me2++2OH-→Me（OH）2

Me3++3OH-→Me（OH）3

在這一過程中，所采用的酸性藥劑通常為熟石灰粉，采用熟石灰粉作為酸性藥劑的主要因素為效果好且成本低，同時在堿性中和的作用下還能夠與其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并起到良好的作用，比如，經(jīng)過堿性中和作用產(chǎn)生的氫氧化鈣，從而使雜質(zhì)凝聚；經(jīng)過堿性中和所產(chǎn)生的氫氧化鈣在與氟共同反應(yīng)下，所生成的氟化鈣能夠起到一定的去氟效果。

同時，為了更有效的避免箱體底部產(chǎn)生積泥，將攪拌機的運轉(zhuǎn)速度調(diào)整在40-60r／min 范圍，在具體運行中還要根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)整。三聯(lián)箱、澄清池、清水池需要進行錯位布設(shè)，通常由高到低的方式進行布設(shè)，使水系統(tǒng)能夠由上到下進行順暢自流，以優(yōu)化系統(tǒng)，并節(jié)省能耗。

6 結(jié)論

燃煤電廠脫硫優(yōu)化運行是保證脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)，需要重視對脫硫系統(tǒng)進行分析與實際情況相結(jié)合，合理的進行脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化，加強參數(shù)的控制，以確保脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定的運行。