吸收塔漿液密度高對脫硫系統的影響及控制措施

蘭 江

(珙縣電廠，四川珙縣 644500)

0 引言

隨著國家和地方省市一系列節能減排政策的出臺，對火電廠煙氣脫硫系統的正常穩定運行和達標排放要求越來越高，如何保證脫硫系統的安全穩定運行對火電廠而言至關重要。在石灰石－石膏濕法煙氣脫硫中，吸收塔漿液密度是確保脫硫系統安全、經濟及穩定運行的重要參數，吸收塔漿液密度控制不當會給脫硫系統帶來嚴重的后果。珙縣電廠2×600 MW機組煙氣脫硫系統自投運以來，由于各種因素造成吸收塔漿液密度居高不下，嚴重影響脫硫裝置的安全穩定運行。對吸收塔漿液密度高的危害、原因進行認真分析，并有針對性地提出控制解決措施，從而確保脫硫系統的安全穩定運行。

1 脫硫系統概況

珙縣電廠2×600 MW機組煙氣脫硫項目是與主機同步建設的工程，由中國華電工程(集團)有限公司引進的M.E.T煙氣脫硫技術，采用石灰石－石膏濕法，進行全煙氣脫硫，采用一爐一塔模式，無GGH，引風機和增壓風機合用，設計脫硫效率不低于96.2%。1號、2號爐脫硫裝置分別于2011年2月、8月與主機同步完成168 h試運。

2 石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝

珙縣電廠2×600 MW機組煙氣脫硫工程采用一爐一塔的石灰石－石膏濕法脫硫工藝。從鍋爐出來的煙氣經電除塵器除塵，再經引風機升壓后直接進入吸收塔內，原煙氣在吸收塔內與噴淋層噴射的漿液逆向接觸，原煙氣中的SO2與被吸收塔漿液循環泵打入噴淋層噴淋下來的石灰石/石膏漿液逆流接觸發生化學反應，生成亞硫酸鈣(CaSO3)，并被氧化風機鼓入的空氣強制氧化成硫酸鈣，結晶后生成石膏(CaSO4·2H2O)，經過處理的煙氣經除霧器除去液滴后以50℃左右的溫度進入煙囪排向大氣。

充分洗滌煙氣后的漿液被收集在吸收塔漿池中，吸收塔漿池分為氧化區和結晶區。在氧化區，氧化空氣通過空氣分配系統被鼓入漿液中，使漿液中生成的亞硫酸鈣氧化形成石膏。在結晶區，細的石膏顆粒變大，形成易于脫水的大晶體。

主要化學反應如下。

吸收塔石膏漿液通過石膏漿液排出泵，送至石膏漿液旋流站進行一級脫水，石膏漿液旋流站底流含固量約50%，進入真空皮帶脫水機給料箱，通過真空皮帶脫水機給料泵送至真空皮帶脫水機進行二級脫水，脫水后的產物為含水量小于10%的石膏，經皮帶輸送機送至石膏倉。

石膏脫水系統共設置2臺石膏水力旋流器，為單元制配置，每臺設置旋流子7個(6用1備)，分別對應2座吸收塔。設置2臺真空皮帶脫水機共用，每臺真空皮帶脫水機出力為2臺鍋爐的100%BMCR工況的75%。

3 吸收塔漿液密度高的危害

3.1 對設備、管道及電耗的影響

當吸收塔漿液密度升高時，會造成漿液循環泵、石膏漿液排出泵、吸收塔攪拌器電流增加、電機線圈溫度升高，從而造成循環泵、石膏排出泵、吸收塔攪拌器等工作負荷增大，電耗增加。漿液密度升高后對漿液循環泵、石膏漿液排出泵、吸收塔攪拌器、漿液循環管道、石膏排出管道等沖刷、磨損增加，造成設備出力下降，管道泄漏，嚴重時造成設備損壞。

3.2 對吸收塔內設備及漿液循環泵的影響

當吸收塔漿液密度高時，煙氣中攜帶的石膏會沉積在最上層噴淋管上，造成最上層的噴淋管承重增加。同時還會造成噴淋管內石膏沉積，循環泵對噴淋管的壓力增大，導致噴淋管組承載力加大，當承載力大到一定程度后，會導致噴淋管組坍塌。

當吸收塔漿液密度高，石膏漿液中的CaSO4·2H2O過飽和度過大時，溶液中的CaSO4就會在吸收塔內各組件表面析出結晶形成石膏垢，造成石膏在塔壁、塔底、循環泵入口濾網等部位大量沉積，特別是漿液循環泵入口濾網，石膏大量沉積，致使漿液循環漿液量下降，造成循環泵容易氣蝕，再加上漿液的腐蝕，使循環泵葉輪損壞很快。循環泵的氣蝕還會引起循環泵、管道及入口濾網震動，造成循環泵損壞，管道泄漏，濾網損壞。

3.3 對脫硫效率的影響

吸收塔漿液密度高，會抑制SO2的吸收，導致反應不完全，脫硫效率明顯下降。漿液循環泵葉輪磨損，入口濾網石膏大量沉積堵塞，致使循環漿液量降低，液氣比降低，脫硫效率降低。循環泵入口濾網破損、循環管道襯膠破損脫落，造成吸收塔內雜物及管道脫落的襯膠進入噴淋層內堵塞噴嘴，降低脫硫效率。

3.4 對脫硫投運率的影響

脫硫吸收塔漿液密度正常運行控制在1 080～1 130 kg/m3左右，最高不超過1 200 kg/m3，由于吸收塔漿液密度高對脫硫系統的危害，為確保脫硫系統安全運行，脫硫系統被迫退出運行，嚴重影響脫硫系統投運率。

4 吸收塔漿液密度高的原因分析

4.1 煤質影響

珙縣電廠地處西南高硫煤地區，原煤含硫量普遍較高，珙縣電廠2×600 MW機組煙氣脫硫工程設計燃煤含硫量3.54%，由于煤源緊張，進煤礦點多而雜，造成實際入廠煤質時有超過設計煤質，且煤質熱值偏低，致使設計工況下的脫水系統不能滿足目前脫硫需要，造成脫硫吸收塔漿液密度居高不下。

4.2 石膏脫水系統影響

4.2.1 漿液品質影響

(1)由于煤質含硫量超過設計值，為保證脫硫效率，石灰石供漿量增大導致漿液密度高，石灰石供漿量過大會造成石膏中碳酸鈣含量增大，未反應的石灰石顆粒隨漿液進入脫水系統，堵塞脫水機濾布孔造成脫水效果變差，脫水機無法正常運行，漿液密度不能控制。

(2)石灰石中的氧化鎂等雜質含量過多，在吸收塔內會影響石膏結晶的粒度和純度，不利于石膏的結晶，同時各種雜質進入脫水機后會附著在石膏表面，阻礙石膏脫水，致使脫水機不能正常運行。

(3)吸收塔入口煙塵濃度大，煙氣中的煙粉塵進入漿液系統，由于其粒徑較小會包裹在石灰石顆粒的表面，并對石灰石的溶解造成影響，由此導致漿液中石灰石顆粒增多，漿液密度增大，石膏脫水效率降低。雜質含量過高，對設備造成磨損，特別對于水力旋流器，雜質的磨損會造成旋流子沉砂嘴口徑變大，使得旋流效果達不到原設計要求，底流濃度降低，造成脫水效果變差。

(4)石膏漿液中CaSO3含量過高易生成CaSO3·1/2 H2O，該物質呈針狀晶體，其粒徑偏小，粘性高，密度大。當CaSO3·1/2 H2O含量過高時，會造成漿液粘稠、密度偏大，致使真空皮帶脫水機難以分離出水分。造成石膏漿液中CaSO3含量過高的主要原因是脫硫塔內漿液氧化不充分，由于塔內氧化空氣量不足，使得漿液中的亞硫酸鈣難以被完全氧化為硫酸鈣。

(5)石膏漿液中氯離子主要來源于煙氣中的HCl和工藝水，石膏漿液中的晶體在結晶過程中，氯離子與溶液中的鈣離子生成性質穩定的六水氯化鈣，會造成石膏含水率上升。此外，氯化鈣還阻礙結晶水析出，對石膏脫水造成影響。

4.2.2 脫水系統設備影響

(1)由于煤質偏離設計煤質，致使旋流站出力不足，且旋流子分離效果差，未達到設計底流濃度50%，造成底流漿液濃度和漿液量不足，此外旋流子堵塞、泄漏頻繁，故障率高，致使吸收塔密度不能正常維持。

(2)漿液品質惡化，脫水機脫水效果變差，含水率大增，造成石膏皮帶輸送機主動、從動滾筒、托輥等轉動部分石膏粘附、堆積，致使皮帶機經常跑偏跳閘，脫水機聯動跳閘停運，嚴重影響脫水機安全穩定運行。

(3)由于漿液品質差，造成脫水機下料口、刮刀及濾布沖洗斜槽石膏堆積嚴重，造成脫水機濾布卷入驅動輪與石膏出口托輥之間間隙內，使濾布、托輥損壞，嚴重影響脫水機正常運行。

(4)脫水機濾布沖洗水噴嘴由于水質原因，造成堵塞頻繁，濾布沖洗效果差，過濾能力降低。

(5)脫水機給料系統再循環襯膠管道彎頭磨損泄漏頻繁，消缺率較高。

4.3 廢水系統運行影響

廢水旋流子堵塞頻繁，致使漿液中大量的懸浮物、重金屬、氟離子和氯離子等不能及時消除，一方面加速脫硫設備的腐蝕，另一方面影響漿液及石膏的品質。

5 采取的控制措施

(1)加強燃煤管理，做到高、低硫煤的合理摻配，使燃煤盡量接近設計煤質。

(2)認真做好石灰石進料驗收工作，提高石灰石進料品質。

(3)優化電除塵各電場二次電壓、電流及振打時間的設定，將電除塵5個電場振打間隔時間延長，降低煙塵的二次飛揚，提高除塵效率，降低煙塵濃度，減少對吸收塔漿液污染，提高漿液品質。

(4)加強運行調整，維持 pH 值在5.0 ～5.8，加強對氧化空氣系統運行監視調整，根據漿液品質化驗數據進行調整，防止CaSO3含量過高。根據1號脫硫氧化空氣冷卻水量低，氧化空氣溫度高，氧化風管存在堵塞的現象，將氧化空氣噴嘴孔徑增大，氧化冷卻水量由5 m3增大到8 m3，有效地降低氧化空氣溫度，防止氧化風管結垢堵塞，確保氧化空氣系統正常運行，避免漿液品質惡化影響脫水系統正常運行。

(5)為提高石膏旋流站出力，將預留旋流子接口投入，使旋流子由7個增為8個，同時將石膏漿液再循環回流管節流孔板由180 mm降低至170 mm，提高旋流站入口流量，使旋流站出力得以提高。此外由于目前旋流子底流濃度低于45%，將旋流子改為一分二旋流子，旋流子直徑由150 mm減小到100 mm，在總流量不變情況下使底流濃度達到50%以上，提高了脫水效果。

(6)為確保脫水機安全穩定運行，將石膏皮帶輸送機取消，脫水機脫除的石膏直接落入石膏庫中，并將石膏下料口增大防止石膏堆積。

(7)為防止脫水機濾布、托輥損壞，在驅動輪與石膏出口托輥間設置托板，防止濾布卷入驅動輪;將濾布沖洗斜槽降低100 mm，增大斜槽與濾布間隙，防止石膏堆積頂住濾布使其移動困難，同時運行值班員加強對石膏刮刀及斜槽的沖洗，防止堆積石膏;此外在濾布張緊托輥上部設置保護開關，在濾布卷入驅動輪張緊托輥上升時，保護動作，脫水機跳閘，確保脫水機安全運行。

(8)適當改大濾布沖洗噴嘴，提高濾布清潔程度，提高脫水效果。

(9)為防止旋流站筒壁磨損泄漏，在筒壁內設置不銹鋼護板圈，防止磨損;將脫水給料管路彎頭更換為耐磨彎頭;運行中定期對石膏旋流站進行沖洗防止堵塞，確保脫水系統穩定運行。

6 運行效果及存在的問題

據統計，珙縣電廠1、2號脫硫系統投運后，因吸收塔密度高造成脫硫超標排放6次，脫硫被迫停運5次，吸收塔密度最高達到1 350 kg/m3。通過一系列的改進、控制措施后，未發生因吸收塔密度高原因停運脫硫系統的情況，吸收塔漿液密度控制在1 200 kg/m3以下，脫硫系統投運率由之前的82.5%提高至98.48%，取得良好的效果。雖然通過改進控制措施達到了預期的效果，但目前仍存在廢水系統旋流子堵塞頻繁、脫水機濾布沖洗水質差、雙機運行脫水機無備用等影響脫硫系統正常運行的因素，有待今后做進一步改進，以確保脫硫系統安全穩定運行和達標排放。