脫硫吸收塔運(yùn)行參數(shù)控制

鄭偉

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司廣東惠州516363）

脫硫吸收塔運(yùn)行參數(shù)控制

鄭偉

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司廣東惠州516363）

本文介紹了惠州平海發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的主要工藝流程，通過對運(yùn)行過程中吸收塔漿液反應(yīng)過程分析，提出了吸收塔漿液運(yùn)行參數(shù)控制因素，便于運(yùn)行人員做出相應(yīng)調(diào)整，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

煙氣脫硫；吸收塔；控制因素

廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司為2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，配2套石灰石/石膏濕法煙氣脫硫裝置。本文介紹了FGD的主要工藝流程，并依吸收塔漿液反應(yīng)過程，提出了吸收塔漿液參數(shù)的控制因素，為實(shí)際運(yùn)行調(diào)整提供參考意見，以提高脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1　系統(tǒng)概況

本脫硫裝置主要工藝流程簡介如下：從鍋爐來的原煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入吸收塔后折流向上與噴淋下來的石灰石漿液充分接觸，煙氣中的SO2、SO3等酸性成分被吸收，再經(jīng)除霧器后經(jīng)煙囪排入大氣。

石灰石進(jìn)入濕式球磨機(jī)加水研磨成石灰石漿液，并由泵送往吸收塔。氧化風(fēng)機(jī)送出的空氣進(jìn)入吸收塔，使反應(yīng)生成的CaSO3氧化生成石膏。而石膏經(jīng)泵送入石膏旋流器進(jìn)行一級(jí)脫水，底流漿液去到真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行二級(jí)脫水，生成含水率小于10%的石膏，并儲(chǔ)存在石膏倉庫。

2　吸收塔運(yùn)行控制參數(shù)

2.1吸收塔漿液的pH值

漿液pH值是FGD系統(tǒng)的重要運(yùn)行參數(shù)。若pH值升高，則表明與SO2反應(yīng)的CaCO3的含量增加，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，反應(yīng)物增加，則可以加速反應(yīng)速率，即吸收SO2的速率將增大；另外，當(dāng)pH值升高到較高（實(shí)驗(yàn)表明大于6.2）的情況時(shí)，反應(yīng)生成物主要是CaSO3·1/2H2O，由于它的溶解度很低，所以很容易因飽和而在塔壁和部件表面上形成晶體，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，便會(huì)形成很厚的結(jié)垢物，從而造成系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重。若pH值降低，同理，反應(yīng)物減少，則吸收SO2速率減小，但同時(shí)系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象會(huì)減弱。當(dāng)pH值低于6.0時(shí)，漿液吸收SO2的速度會(huì)逐漸下降；且當(dāng)pH值＜4.0[1]時(shí)，吸收塔漿液幾乎不再與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)。

依據(jù)以上分析，我們知道：控制吸收塔低pH值將有利于石灰石的溶解和CaSO3·1/2H2O的氧化反應(yīng)過程，而高pH值則有利于漿液吸收SO2的反應(yīng)過程，二者相互對立，因此，在實(shí)際運(yùn)行過程中選擇合適的pH值對脫硫反應(yīng)至關(guān)重要。我廠通過調(diào)節(jié)石灰石供漿量使pH值保持在4.6～5.6。

2.2漿液循環(huán)量

新鮮的石灰石漿液通過供漿管進(jìn)入吸收塔，而后通過漿液循環(huán)泵并經(jīng)過噴嘴霧化與煙氣中的SO2等氣體反應(yīng)，為了提高石灰石的利用率，需要不斷地循環(huán)反應(yīng)。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，通過啟停不同高度的吸收塔循環(huán)泵的數(shù)量來增加漿液循環(huán)量，其實(shí)質(zhì)是增大或減小L/G、增加或減少漿液與SO2的接觸反應(yīng)時(shí)間，從而影響脫硫效率。但是，過高的漿液循環(huán)量則意味著運(yùn)行能耗的增加，也即初投資和運(yùn)行費(fèi)用增加。在實(shí)際FGD運(yùn)行時(shí)應(yīng)該根據(jù)接收的煙氣量和SO2濃度的具體情況增減或調(diào)換循環(huán)泵，在確保脫硫效率的同事，經(jīng)濟(jì)、有效地使用不同的循環(huán)泵組合方式。如我廠在負(fù)荷較低時(shí)，采取單臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行的技術(shù)措施，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.3吸收塔漿液的鈣硫比

鈣硫比是指每脫除一摩爾SO2投入FGD系統(tǒng)的Ca（或者CaCO3）的總摩爾數(shù)，即為單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入吸收塔的參與化學(xué)反應(yīng)的石灰石漿液的供給量。當(dāng)液氣比一定時(shí)，增大鈣硫比，也就意味著提高了石灰石供給量，從而使得漿液吸收SO2的反應(yīng)過程加快，將會(huì)提高脫硫效率。但由于供漿量增加將使得pH值上升，在高pH值的情況下，吸收劑的溶解度較低，所以隨著供漿量的持續(xù)增加，吸收塔的漿液濃度也相應(yīng)增高，這樣容易引起吸收劑的過飽和凝聚，其結(jié)果是使得與SO2發(fā)生反應(yīng)的石灰石的表面積減少，脫硫效率會(huì)受到影響。另外，在吸收塔反應(yīng)中隨著凈煙氣的液滴加入，過剩的石灰石漿液會(huì)與原/凈煙氣中SO2繼續(xù)反應(yīng)生成結(jié)晶石膏，并粘附在除霧器上，不以脫除，從而引起除霧器堵塞現(xiàn)象發(fā)生。此外鈣硫比增加會(huì)降低石膏純度，影響石膏的品質(zhì)，不利于石膏的二次利用。且鈣硫比增加，提高了成本。漿液中的CaCO3含量控制在3%以下較為適宜，既可保證脫硫效率，又可降低石灰石耗量。

2.4氧化風(fēng)量

在FGD工藝中有強(qiáng)制氧化和自然氧化之分。由于進(jìn)入吸收塔的煙氣中本身含有氧氣，可以將吸收塔漿液內(nèi)的將CaSO3氧化成CaSO4，這樣的氧化稱作自然氧化。強(qiáng)制氧化是指通過氧化風(fēng)機(jī)向吸收塔鼓入空氣，加速溶解在漿液中的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽的化學(xué)反應(yīng)，控制結(jié)垢，最終生成副產(chǎn)品石膏。實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)入口二氧化硫負(fù)荷突然升高，正常的氧化風(fēng)量無法將CaSO3完全氧化成CaSO4。而亞硫酸鈣晶體[2]是一種細(xì)小的針狀結(jié)構(gòu)，透水性也很差，易沉積在CaCO3顆粒表面，造成CaCO3顆粒無法與漿液接觸溶解，使石灰石反應(yīng)閉塞而進(jìn)入石灰石反應(yīng)盲區(qū)，稱之為“亞硫酸鹽致盲”。

合理的氧化風(fēng)量可依據(jù)石膏中CaSO3的含量確定，其含量越低，則氧化效果越好，石膏品質(zhì)越好。保持氧化風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，確保供氧量，不但可以提高脫硫效率，并能有效防止吸收塔系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)CaSO3垢物的形成。

2.5吸收塔漿液中的Cl-

2.5.1引起金屬的孔蝕、縫隙腐蝕及應(yīng)力腐蝕。造成漿液泵和攪拌器腐蝕嚴(yán)重，大大縮短運(yùn)行壽命。

2.5.2抑制吸收塔內(nèi)的物理和化學(xué)反應(yīng)過程，影響SO2吸收的傳質(zhì)過程。根據(jù)雙膜理論[3]，碳酸鈣漿液吸收SO2的速率為氣膜和液膜共同控制，由于Cl-比HSO3-和SO32-更加容易擴(kuò)散，且液膜中的氯離子對HSO3-和SO32-會(huì)產(chǎn)生排斥，從而不利于其溶解，將會(huì)影響SO2的物理吸收和化學(xué)吸收，導(dǎo)致脫硫效率降低。

2.5.3 Cl-與從飛灰?guī)氲腇e3+、Al3+和Zn2+會(huì)反應(yīng)生成絡(luò)合物，吸收塔內(nèi)的Ca2+和CaCO3將會(huì)被其包裹，化學(xué)活性嚴(yán)重降低，即參加脫硫反應(yīng)的Ca2+和CaCO3減少，也即惰性物增加，最終導(dǎo)致吸收塔漿液中的碳酸鈣過剩，但是pH值卻無法上升的“石灰石屏蔽現(xiàn)象”。

2.5.4影響石膏脫水效果，使成品石膏含水率增大。

2.5.5影響石膏品質(zhì)，吸收漿液中氯化物濃度增高，引起石膏中CaCO3含量增大。

公司控制吸收塔漿液的Cl-質(zhì)量濃度小于10 g/L。當(dāng)發(fā)現(xiàn)Cl-質(zhì)量濃度較高時(shí)，要加強(qiáng)石膏脫水系統(tǒng)和脫硫廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.6吸收塔漿液中的鹽酸不溶物

吸收塔漿液中的鹽酸不溶物主要由石灰石中的雜質(zhì)和煙氣中的飛灰組成。其含量高會(huì)導(dǎo)致吸收塔發(fā)泡溢流、石灰石活性變差、石膏脫水性能差、石膏品質(zhì)差等問題。一般鹽酸不溶物的含量應(yīng)控制在3.0%以下。

3　結(jié)語

目前國內(nèi)百萬機(jī)組電廠脫硫項(xiàng)目迅速發(fā)展，而國家對環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，做好脫硫吸收塔運(yùn)行參數(shù)控制，對提高脫硫效率，保證脫硫裝置的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行都具有重要的意義。

[1]姜維才編著.脫硫值班員.中國電力出版社,2007，09.

[2]曾庭華,華,永進(jìn),斌編著.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗(yàn)及運(yùn)行.中國電力出版社,008，05.

[3]李煥輝.1000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保運(yùn)行規(guī)程.廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司.

鄭偉（1987—），女，湖南岳陽人，助理工程師，本科，主要從事電廠脫硫、化學(xué)專業(yè)運(yùn)行工作。