脫硫系統(tǒng)亞硫酸鈣含量高的原因及控制措施

崔鵬飛

(山西漳澤電力漳澤發(fā)電分公司，山西 長治 046021)

漳澤發(fā)電分公司3，4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)采用目前較為成熟的石灰石石膏-濕法脫硫工藝，一爐一塔。設(shè)計(jì)處理煙氣量1 006 810 Nm3/h，煙氣入口SO2濃度為4 914 mg/Nm3。氧化空氣系統(tǒng)采用強(qiáng)制氧化工藝，氧化風(fēng)機(jī)通過氧化裝置向吸收塔反應(yīng)槽中鼓入氧化空氣，在攪拌作用下將亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣，硫酸鈣結(jié)晶析出石膏，從而是控制吸收塔漿液亞硫酸鈣含量不大于1 %。

2009年1月，3，4號(hào)脫硫系統(tǒng)亞硫酸鈣持續(xù)超標(biāo)，4號(hào)脫硫系統(tǒng)亞硫酸鈣含量最高達(dá)9 %，脫水系統(tǒng)無法正常投運(yùn)，系統(tǒng)運(yùn)行主要通過向除灰系統(tǒng)排放不合格漿液連續(xù)置換維持。為了維持脫硫效率，漿液制備系統(tǒng)必須連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)能耗增加。2010年5月，石膏粒化系統(tǒng)投運(yùn)后，由于石膏漿液中的亞硫酸鈣高，造成脫水石膏含水率大，使石膏粒化系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。為了降低石膏漿液中的亞硫酸鈣含量，保證脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行，從系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整、設(shè)備運(yùn)行狀況等方面入手進(jìn)行分析，提出了調(diào)整建議和改造措施。

1 亞硫酸鈣含量高對脫硫系統(tǒng)的影響

1.1 對脫硫效率和石灰石利用率的影響

吸收塔漿液包裹在石灰石顆粒的表面，當(dāng)漿液中的亞硫酸鈣含量高時(shí)，亞硫酸鈣會(huì)析出并沉積在石灰石顆粒表面，形成一層外殼，使石灰石顆粒表面鈍化。鈍化的外殼阻礙了石灰石的繼續(xù)溶解，抑制了吸收反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致脫硫效率和石灰石利用率下降，使石灰石消耗量增大，脫硫耗電率增加。

1.2 對脫水系統(tǒng)的影響

亞硫酸鈣是針狀晶體，顆粒小、粘性大且不易被沖洗。亞硫酸鈣含量高的石膏漿液進(jìn)入脫水機(jī)后會(huì)堵塞濾布孔隙，影響脫水效果。亞硫酸鈣含量超過1 %時(shí)，脫水石膏的含水率將逐漸增大，隨著亞硫酸鈣含量的繼續(xù)升高，會(huì)引起濾布過濾通道堵塞，漿液中游離水不易脫去，進(jìn)而使濾布上的濾餅濕度越來越大，致使脫水系統(tǒng)被迫停運(yùn)，同時(shí)石膏粒化系統(tǒng)也因成球率下降而被迫停運(yùn)。

1.3 對系統(tǒng)結(jié)垢的影響

亞硫酸鈣溶解度很低，極易達(dá)到過飽和而結(jié)晶在塔壁和部件表面，形成很厚的垢層。若沉積在循環(huán)泵入口濾網(wǎng)上，會(huì)使循環(huán)泵入口流量降低，造成循環(huán)泵氣蝕，有時(shí)還會(huì)把入口管襯膠吸入，堵塞漿液噴淋噴嘴，降低液氣比。若沉積在氧化裝置的噴嘴上，則堵塞氧化噴嘴，影響氧化效果。吸收塔石膏漿液中的亞硫酸鈣含量升高，會(huì)使煙氣中攜帶的亞硫酸鈣增加，亞硫酸鈣會(huì)沉積在除霧器葉片上形成軟垢，并被煙氣中的氧氣慢慢氧化、結(jié)晶，最終形成硬垢，逐漸堵塞除霧器，使系統(tǒng)阻力增大，能耗增加。

2 亞硫酸鈣含量高的原因

影響吸收塔漿液亞硫酸鈣含量的因素很多，如入爐煤的硫分、吸收塔漿液的pH值、氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間、氧化空氣量、吸收塔液位等。吸收塔漿液濃度以及CRT顯示參數(shù)的準(zhǔn)確性等因素直接影響脫硫系統(tǒng)的調(diào)整，控制好吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)條件和結(jié)晶條件，使之生成合格的石膏晶體，是降低亞硫酸鈣濃度的有效措施。可從系統(tǒng)和設(shè)備方面查找造成吸收塔漿液中亞硫酸鈣濃度高的原因，如氧化空氣系統(tǒng)能否滿足氧化要求、攪拌裝置的分配能力能否滿足氧化系統(tǒng)要求等。而保證系統(tǒng)和設(shè)備正常運(yùn)行，也是解決亞硫酸鈣含量高的一個(gè)有效途徑。

2.1 入爐煤硫分的影響

由于燃煤價(jià)格偏高，購進(jìn)的燃煤質(zhì)量參差不齊，只有合理摻燒才能控制入爐煤硫分在設(shè)計(jì)的4 914 mg/Nm3以下。由于脫硫系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行，處理能力已達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，當(dāng)摻燒過程中接近或超過設(shè)計(jì)值時(shí)，為了保證脫硫效率，運(yùn)行人員不斷向吸收塔中補(bǔ)充大量的石灰石漿液，吸收塔漿液連續(xù)在高pH值的工況下運(yùn)行，抑制了亞硫酸鈣的氧化和碳酸鈣的溶解。

2.2 吸收塔液位的影響

吸收塔漿液液位過低時(shí)，會(huì)縮短了氧化空間，影響氧化效果。二氧化硫含量大幅增加時(shí)，漿液中生成的亞硫酸鈣增多，即使氧化空氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，也不能被全部氧化為硫酸鈣。2009年1月，4號(hào)吸收塔亞硫酸鈣持續(xù)超標(biāo)，最高時(shí)達(dá)到9 %。此時(shí)，吸收塔液位顯示在12 m以上，就地測量吸收塔實(shí)際液位只有8.4 m。由于吸收塔液位過低，使氧化裝置距液面沒有足夠的深度，導(dǎo)致氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間短，亞硫酸鈣氧化不充分，亞硫酸鈣含量升高。在液位校對正確后，亞硫酸鈣含量逐漸下降。

2.3 氧化空氣流量和壓力的影響

氧化空氣系統(tǒng)的氧化風(fēng)機(jī)吸入的是周圍環(huán)境中的空氣，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)帶入灰塵和雜物，使入口濾網(wǎng)的透氣性變差，氧化風(fēng)機(jī)電流增大，本體溫度升高，氧化空氣流量和壓力下降，近而影響亞硫酸鈣的氧化。

氧化裝置堵塞使氧化空氣流量減少，壓力降低，氧化效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。氧化裝置設(shè)計(jì)3根配管，每根配管上有38個(gè)噴嘴，當(dāng)有噴嘴堵塞時(shí)，噴嘴布置達(dá)不到整個(gè)斷面上3.5個(gè)/m2的要求時(shí)，即使氧化空氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，也不能把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。

2.4 吸收塔漿液濃度的影響

吸收塔漿液濃度持續(xù)升高，會(huì)逐漸減小亞硫酸鈣與氧氣的接觸機(jī)會(huì)，壓縮氧化時(shí)間和空間，石膏漿液中亞硫酸鈣含量會(huì)慢慢增加。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)以后，吸收塔漿液濃度保持過高，會(huì)有沉淀物慢慢沉積在氧化裝置的氧化噴嘴內(nèi)。隨著停運(yùn)時(shí)間的延長，會(huì)在氧化裝置內(nèi)形成垢層，堵塞氧化裝置噴嘴，影響下次啟動(dòng)和氧化效果。

2.5 氧化裝置的影響

石灰石石膏-濕法脫硫系統(tǒng)的強(qiáng)制氧化方式一般有管網(wǎng)噴射式和攪拌器噴槍組合式2種。3，4號(hào)脫硫氧化裝置在采用管網(wǎng)噴射式的基礎(chǔ)上，在氧化風(fēng)管3根配管的末端分別裝1根1 m長的向下開口的管子。氧化空氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，大部分氧化空氣從末端的管子跑掉，其中部分氧化空氣會(huì)被循環(huán)泵吸入。當(dāng)吸入氧化空氣超過3 %（體積）時(shí)，循環(huán)泵氣蝕加劇(3，4號(hào)脫硫系統(tǒng)停運(yùn)以后檢查循環(huán)泵葉輪磨蝕嚴(yán)重)、液氣比下降，氧化裝置噴嘴因長期沒有壓力而被結(jié)晶石膏堵塞，氧化空氣流量下降，漿液中不溶性亞硫酸鈣濃度增大。2009年3月，3號(hào)機(jī)組停運(yùn)以后檢查氧化裝置噴嘴，有70 %以上被堵塞。

2.6 攪拌裝置的影響

3，4號(hào)脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)2層推進(jìn)式攪拌器，下層4臺(tái)相對安裝，上層2臺(tái)相對30°角安裝。在運(yùn)行過程中分別向兩邊擾動(dòng)，以增加氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間，增加氧化空氣的均布量和漿液的懸浮能力。但在施工過程中沒有按設(shè)計(jì)要求安裝，2臺(tái)攪拌器相對安裝沒有任何角度，致使在運(yùn)行過程中沒有安裝攪拌器的兩側(cè)出現(xiàn)盲區(qū)，尤其是氧化裝置配管末端的管子處，氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間縮短，不能和亞硫酸鈣充分接觸反應(yīng)，影響氧化效果。

3 措施及建議

3.1 加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行

為了保證吸收塔內(nèi)漿液正常反應(yīng)，控制亞硫酸鈣含量在1 %以下，吸收塔漿液pH值維持在5.2～5.6，吸收塔漿液濃度維持在10 %～15 %，控制吸收塔液位在11.5～12.5 m，并盡量維持在12 m以上，以確保有足夠的氧化空間。

3.2 定期維護(hù)氧化空氣系統(tǒng)，確保氧化風(fēng)量充足

每月定期切換一次氧化風(fēng)機(jī)。清理備用氧化風(fēng)機(jī)的入口濾網(wǎng)，使入口濾網(wǎng)清潔、暢通。冬季定期對備用氧化風(fēng)機(jī)出口管進(jìn)行放水，避免因出口管凝結(jié)水分而使氧化風(fēng)機(jī)吸入的灰塵沉積在母管內(nèi)，減小通流面積。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)后，吸收塔漿液濃度降至最低后，停運(yùn)氧化空氣系統(tǒng)，定期對氧化裝置配管進(jìn)行沖洗，防止?jié){液通過噴嘴倒流回配管內(nèi)，堵塞氧化風(fēng)配管和噴嘴。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)吸收塔放完漿液以后，檢查氧化裝置噴嘴堵塞情況，對堵塞噴嘴清理后沖洗干凈，確保氧化裝置噴嘴暢通。

3.3 調(diào)整氧化空氣溫度，定期對氧化風(fēng)管進(jìn)行沖洗

調(diào)整氧化空氣溫度的主要手段是向氧化空氣管路中噴入減溫水，降低氧化空氣溫度和增加氧化空氣的濕度，防止氧化空氣管路及噴嘴結(jié)垢。3，4號(hào)吸收塔漿液溫度一般在45 ℃左右，調(diào)整氧化空氣溫度在50 ℃以下。定期用沖洗水對氧化裝置配管沖洗，沖洗時(shí)分別關(guān)閉配管入口門，保證一定的沖洗壓力和水量。

3.4 改造氧化空氣系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行方式

2009年3月，3號(hào)機(jī)組停運(yùn)后，把氧化裝置末端向下加裝的長1 m的開口管子進(jìn)行了封堵，封堵后氧化效果明顯好轉(zhuǎn)。2011年3月，3號(hào)機(jī)組停運(yùn)檢修期間對脫硫氧化空氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將氧化風(fēng)管材料更換為不銹鋼，去掉了3根配管末端向下的開口管子，在靠兩側(cè)的配管上加裝了支管，增加了氧化裝置的噴嘴數(shù)量。改造后氧化效果明顯，達(dá)到了應(yīng)有的效果。

3.5 增加上層攪拌器，增加氧化空氣停留時(shí)間

2011年3月，3號(hào)機(jī)組停運(yùn)后，在3號(hào)吸收塔上層增加安裝了2臺(tái)攪拌器，解決了上層攪拌裝置懸浮和分配能力不足的問題，增加了漿液懸浮濃度和氧化空氣停留時(shí)間，使氧化空氣和亞硫酸鈣充分接觸，漿液中的亞硫酸鈣氧化充分。

3.6 入爐煤合理摻燒，穩(wěn)定調(diào)整供漿量，控制亞硫酸鈣在正常范圍內(nèi)

根據(jù)每日的來煤情況，制定摻配措施，合理制定摻配比例，保證入爐煤硫分符合脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值，避免硫分大幅波動(dòng)而影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。

脫硫運(yùn)行值班人員在供漿調(diào)整中，控制漿液pH值在5.4～5.6，避免pH值大幅波動(dòng)，影響吸收和氧化反應(yīng)的正常進(jìn)行。

當(dāng)吸收塔亞硫酸鈣含量升高時(shí)，調(diào)整漿液PH值，控制出口二氧化硫濃度在合格排放范圍內(nèi)。按設(shè)計(jì)，3號(hào)、4號(hào)脫硫裝置之間可以通過漿液抽出泵相互輸送漿液，當(dāng)亞硫酸鈣濃度超過1 %時(shí)，可以把不合格的漿液輸送至另一臺(tái)脫硫系統(tǒng)的吸收塔進(jìn)行氧化反應(yīng)。控制漿液亞硫酸鈣含量在1 %以下，當(dāng)亞硫酸鈣含量超過1 %且無法控制時(shí)，還可以通過向除灰系統(tǒng)排放漿液進(jìn)行置換，直到吸收塔漿液亞硫酸鈣含量合格。

3.7 定期對氧化裝置進(jìn)行沖洗，確保氧化裝置噴嘴暢通

3，4號(hào)脫硫氧化空氣系統(tǒng)靠近東側(cè)的氧化風(fēng)配管處沒有設(shè)計(jì)平臺(tái)，正常運(yùn)行中和系統(tǒng)停運(yùn)后不能對氧化風(fēng)配管進(jìn)行沖洗。2009年3月，3號(hào)機(jī)組停運(yùn)以后加裝了平臺(tái)，并制定了氧化裝置沖洗制度，規(guī)定每日白班和中班對氧化裝置3根配管分別沖洗15～20 min，沖洗時(shí)保證沖洗水量和沖洗水壓力，確保管路和噴嘴通暢。如果在運(yùn)行中漿液的亞硫酸鈣偏高，則每班對氧化裝置配管分別沖洗1次，時(shí)間5～10 min，直到亞硫酸鈣含量合格。

3.8 制定定期化驗(yàn)制度，減小CRT與實(shí)際值的偏差

在煙氣脫硫系統(tǒng)改造后，組建了專業(yè)的化驗(yàn)室，并逐步完善了日、周、月化驗(yàn)制度。通過實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果與CRT顯示值進(jìn)行比對，確保吸收塔漿液pH值、濃度顯示準(zhǔn)確，漿液中亞硫酸鈣濃度、氯離子濃度以及脫水石膏含水率在規(guī)定范圍內(nèi)，減小CRT顯示與實(shí)際值的偏差，起到正確指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整的作用。

4 結(jié)論

脫硫系統(tǒng)工藝復(fù)雜，影響漿液亞硫酸鈣含量的因素較多，各種因素之間又互相影響。只有在運(yùn)行調(diào)整中不斷摸索，總結(jié)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)、相互交流，把好的經(jīng)驗(yàn)加以推廣，才能起到應(yīng)有的效果。要長期控制漿液亞硫酸鈣含量在1 %以下，并對運(yùn)行人員加強(qiáng)理論知識(shí)和運(yùn)行調(diào)整技能的培訓(xùn)，針對系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、研究、總結(jié)，對系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行合理改造，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行。