濕法脫硫裝置脫硫效率低的原因分析及改進

韓殿福

摘要：文章針對某火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置運行效率偏低的問題，從濕法脫硫技術的工藝原理及流程介紹出發，結合該廠煙氣脫硫系統運行的實際情況，對導致脫硫效率低的相關因素進行了研究分析，并結合多年從事煙氣濕法脫硫裝置維護與維修的經驗，提出了相應的改進和整改措施。

關鍵詞：火電廠；濕法脫硫；脫硫效率；改進措施

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0042-02

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫（Wet Flue Gas Desulfurization，簡寫為FGD）技術因其脫硫效率高、脫硫反應速度快、煤種適應性強、吸收劑利用率高以及可靠性高等優勢，已經成為我國熱電廠應用最為廣泛的煙氣脫硫技術。

1 濕法脫硫工藝概述

如圖1所示為濕法脫硫裝置的工藝流程圖，來自鍋爐的煙氣經過增壓風機（BUF）的增壓后，進入到煙氣換熱器（GGH）與水交換熱能后被冷卻，冷卻后的煙氣進入吸收塔（ABS），和從吸收塔上部與工藝水噴淋而下的石灰石漿液相混合，漿液吸收煙氣中的熱能而升溫，使其中的部分水分蒸發，煙氣得到進一步的冷卻，煙氣通過循環石灰石漿液的洗滌，其中絕大部分的硫份發生如下的化學

圖1 濕法脫硫工藝流程圖

經過以上的化學反應，煙氣中的硫份生成了較為穩定的CaSO4·2H2O而隨噴淋液落入到吸收塔底部的沉淀池內，同時其中接近全部的HCl也被除去。在吸收塔的上部一般會設置有2～3級的除霧器，并用工藝水定期對其沖洗，經過凈化的煙氣穿過除霧器（ME），使其中水霧被吸收。經過處理的煙氣從吸收塔出來后，需要再次經過換熱器（GGH），使其溫度相對升高而達到國家相關的氣體排放標準的要求。

2 容易導致脫硫效率降低的因素分析

2.1 液氣比

液氣比決定著氣相和液相接觸幾率的高低，從吸收塔頂部噴淋而下的石灰石漿液和煙氣中含有的SO2等氣體成分接觸得越充分，則SO2等氣體的去除率也將越高；反之當吸收塔噴嘴被堵塞或漿液循環泵投入數量不足時，石灰石漿液循環量不足，這使得液氣比下降，石灰石漿液和煙氣中的SO2難以充分接觸而反應，使其中的一部分SO2來不及參與反應就逃逸而出，從而使脫硫效率降低。

2.2 煙氣流速

煙氣流速的提高會使氣液兩相的湍動增強，同時高速的煙氣會使噴淋液滴的下降速度相對降低，使氣液接觸的幾率增大，這樣同樣也會使脫硫效率提升。但如果增壓風機葉片、煙氣換熱器換熱面或除霧器組件結垢時，就會導致煙氣流速提不起來，使氣液接觸率減少而導致脫硫效率的降低。

2.3 吸收劑質量

決定吸收劑的質量的因素主要有石灰石的粒度和純度，概括地說石灰石的顆粒越細，則其表面積越大，其從吸收塔噴淋而下時和煙氣接觸的機會將越多，和煙氣中SO2等氣體成分的反應也將越充分，脫硫效率也將越高，同時石灰石也能被充分利用。反之如果石灰石漿液顆粒度大或純度不足時，其與SO2等氣體的反應將會被阻滯，使脫硫效率降低。

2.4 吸收液的pH值

從脫硫技術的基本原理可以知道，pH值高一些會有利于亞硫酸鈣的氧化，使石灰石的溶解度增加，但是卻會使SO2的吸收受到抑制，導致脫硫效率下降；當pH過低時，SO2很難被吸收，而且吸收液會呈現酸性，會對設備造成腐蝕，使脫硫效率下降；而如果pH值過高，即加入了過量的石灰石粉，就會使吸收劑CaCO3的溶解度降低而引起吸收劑過飽和，導致反應表面積減少，脫硫率降低。

2.5 氧化空氣量

在化學反應式（3）中O2的參與，HSO3-被氧化成SO42-，因此可以說O2在吸收塔內對脫硫反應起到了催化的作用，那么如果氧化空氣量較少時，就會使該氧化反應速度減緩，從而影響到CaSO4·2H2O的生成速度，使得脫硫效率下降。

2.6 煙塵濃度

從鍋爐來的煙氣中所含飛灰的濃度過高時，會阻礙SO2等氣體和石灰石漿液的接觸幾率，從而影響到石灰石中Ca2+的溶解速率，而且飛灰中含有的一些重金屬溶出后會對Ca2+和HSO3-的反應產生抑制，如果煙氣中飛灰的含量持續增高而超過允許值時，會堵塞噴嘴，使脫硫效率大幅

下降。

2.7 煙氣溫度

如果吸收塔入口的煙氣溫度過高，會影響SO2氣體在石灰石漿液中的溶解，同時還會因高溫而使吸收塔內的除霧器葉片等組件發生變形而損壞；另外煙氣入口溫度升高時，吸收塔出口煙氣的溫度也會相應的升高，這樣其攜帶的水蒸氣將增多，這樣就會對煙道、膨脹節和煙囪等設置造成腐蝕，在一定程度上減少系統運行壽命，使脫硫效率降低。

3 濕法脫硫系統脫硫效率低的改進措施

針對某火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置運行效率偏低的問題，參考上文中介紹的容易導致裝置脫硫效率降低的各項因素進行分析，在結合該廠煙氣脫硫系統運行的實際情況的基礎上，提出如下三點改進措施：

3.1 提高液氣比

提高液氣比可以從兩個方面入手：一是要保證漿液循環泵的投入率。在日常維護或效率下降時首先要想到或密切關注漿液循環泵的運行狀態是否正常，并對備用泵進行定期切換試驗，以保證漿液循環泵的投入率，增大漿液循環量，提高脫硫效率；二是要保證吸收塔頂部的漿液噴嘴暢通。噴嘴如果堵塞將會影響到漿液的循環量，從而影響脫硫效率，如果通過檢查發現是因為漿液輸送通道或噴嘴而導致的脫硫效率偏低的話，可以對輸送通道用內襯陶瓷管道予以改造，避免一般采用的橡膠管內襯脫落而堵塞通道或噴嘴的現象發生。

3.2 改善煙氣流速

從圖1可以看出，從鍋爐來的煙氣主要通過增壓風機、GGH后進入吸收塔，因此要改善煙氣流速的具體措施有三點：一是對增壓風機葉片進行定期的清理。增壓風機葉片積垢太多后會使風機的出力減弱，煙氣流經增壓風機后的速度難以達到要求，而影響脫硫效果，因此在日常的維護中要對增壓風機葉片進行定期清理；二是對換熱器換熱面積做定期沖洗。由于從吸收塔出來的煙氣溫度比較低，其中含有的漿液會有一部分凝固而沉積在換熱器換熱面上，堵塞流道而使煙氣流速下降，影響脫硫效果，因此要時刻對換熱面進行檢查，并定期開啟高壓沖洗水沖掉換熱面上的積垢，提高煙氣流速；三是保證除霧器沖洗水保持穩定運行。除霧器作為流出吸收塔煙氣中水霧的去除裝置，在運行時會有漿液中的不融性顆粒吸附在除霧器葉片上，而使煙氣流道阻塞，降低流速，因此在運行時要時刻監視除霧器沖水系統的運行情況，防止因沖水系統異常而使除霧器組件結垢，以保證脫硫效率。

3.3 其他的改進措施

除了以上的改進措施外，還有幾個問題需要注意，一是要保證吸收劑的質量，即嚴格按照設計要求選用石灰石粉，防止以次充好或將達不到要求的吸收劑用于脫硫作業；二是使洗手液保持最優化的酸堿度，筆者通過在長期工作中總結發現，當pH值在5.5～6之間時，SO2去除效果最好，而保持穩定pH值可以依據吸收塔pH值的實際檢測值通過調節石灰石供漿調節門的開度來實現；三是氧氣的供給量，對吸收塔氧化風機要進行定期清理，對各閥門、流道進行定期檢查，從而保證氧化風機正常運行，而確保吸收塔內氧量充足，從而保證CaSO4·2H2O的生成速度，提高脫硫效率；四是對煙氣中的飛灰量進行控制，一般采取的方法是在脫硫裝置的入口處裝設煙氣測量系統，并通過減少燃煤中的灰分含量、增加電除塵電場的投入率、提高電除塵振打性能、避免粉塵二次飛揚等措施來控制；五是降低煙氣溫度，控制或降低煙氣溫度一般都是通過加強GGH的換熱效果或確保GGH的高效運行來保證。

4 結語

導致濕法脫硫裝置運行效率偏低的因素較多，而且各個因素之間相互關聯，因此，作為脫硫系統的維護管理人員，當遇到裝置運行異常或效率下降的情況時，首先要對裝置進行仔細的排查，在此基礎上再選擇合理、高效的方案或措施來解決問題，同時在日常維護管理工作中，還要立足生產實際，多總結，多分析，以此來確保脫硫系統正常運行。

參考文獻

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（責任編輯：吳 濤）