石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統的控制與運行

唐捷

摘要：隨著近年來生活水平的提高，用電量急劇增加，煤炭用量也隨之增加，而對電廠常用的處理燃燒廢物的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的要求也提高許多，其運行過程中需要控制的主要運行參數和方法有很多，這些控制方法和參數對脫硫系統的正常運行，保證SO2濃度的達標排放將起到積極的控制作用。

關鍵詞：石灰石；脫硫；控制運行

Ⅰ.吸收塔漿液密度的影響

吸收塔漿液密度也是石灰石濕法脫硫運行中重要的控制參數之一。因為吸收塔漿液中的Ca2SO4濃度過低，無法在漿液池內正常析出結晶或形成的結晶晶體顆粒較小，影響其脫水效果，從而影響其石膏的品質；相反，漿液中的Ca2SO4濃度過高，則易在吸收塔內壁及漿液循環泵管口等處發生結垢堵塞，同時漿液的密度過大，也增加了漿液循環泵的用電量。通常在實際運行過程中通過進行不同密度的漿液脫水后分析石膏的含水量確定。

我們知道現在各電廠主流吸收塔正常運行時漿液密度控制到1080-1120kg/m3左右，現在我們是新電廠，新吸收塔設備。吸收塔脫水效果好，漿液密度可以控制在1040-1080kg/m3，石膏的品質很好。還有些電廠漿液密度在1110-1150kg/m3運行，也很穩定。不同的設備的控制參數并不完全相同，但主流吸收塔漿液密度的不同，其煙氣脫硫效率不同，主要從以下幾個方面控制。

⑴.吸收塔漿液的pH控制

吸收塔漿液pH是脫硫系統最重要的運行參數之一。pH的調整不但影響系統的脫硫效率，同時也影響石灰石的用量、石膏的品質及鈣硫比的大小，還影響石膏的脫水性能。PH越高脫硫效率越高，但石灰石的利用率越低，鈣硫比越大，則需要的石灰石用量越大，并且石膏純度越低，反之亦然。反映石灰石利用率的是鈣硫比，PH越小，鈣硫比越小，反之亦然。因此在相同環境下，漿液密度控制在1040-1080kg/m3時，其脫硫系統的效率會比漿液密度控制在1110-1150kg/m3更好。

⑵.石灰石細度的控制

顆粒的細度直接影響脫硫的反應速度。石灰石顆粒直徑小，反應速度快，利用率高，相反，如果直徑偏大，則造成反應速度和石灰石利用率的降低。通常采用石灰石粉直接配制的系統，其石灰石粉質量分數為90%通過直徑為61μm篩子為合格，采用石灰石濕磨機的系統，其石灰石顆粒直徑則控制為43μm且90%的過篩率。對不同的石灰石漿液制備系統，其制備的運行控制也有所不同。在PH相同的情況下，石灰石的顆粒直徑越小，則其鈣硫比就越小，但制備費用越大，反之亦然。石灰石的細度越小，吸收塔漿液的密度也就越小，所以在低密度下運行的系統更合理。

⑶.濕磨機石灰石漿液制備系統的運行和控制

針對濕磨機存在的問題，運行控制措施如下：①磨機中的鋼球量必須足夠，同時各種直徑的鋼球配比應符合生產廠商的設計。與煤的球磨機不同，由于石灰石磨機鋼球是與酸性的液體接觸，在運行過程中使其被腐蝕直徑變小。因而在補充鋼球時往往是補充直徑最大的鋼球。最好是根據實際運行經驗來進行補充。②進入磨機的水量必須符合要求，這是保證石灰石漿液質量分數符合要求的前提。③調整石灰石漿液旋流器壓力。石灰石漿液旋流器壓力是影響石灰石漿液質量分數和細度最重要的參數。旋流器運行時壓力過小，則制得的石灰石漿液質量分數偏小，石灰石顆粒直徑過小，相應磨機的出力就不能達到設計出力。同時，旋流器溢流的石灰石漿液質量分數過小，，會造成旋流器底流石灰石質量分數過高，導致吸收塔漿液密度過高，很容易造成石灰石漿液回流管的堵塞。應在滿足控制密度前提下，選擇低濃度漿液密度1040-1080kg/m3時，其脫硫系統的效率會比漿液密度控制在1110-1150kg/m3更經濟化。

⑷漿液管道的沖洗

漿液泵及管道停運時的沖洗順控是石灰石濕法脫硫系統最重要的順控步驟之一。由于石灰石濕法脫硫系統需要數量較多的水泵和管道來輸送石灰石漿液、石膏漿液及含石膏漿液的脫硫廢水、濾液水（通常稱為漿液管道和漿液泵），并且這些漿液固體質量分數相當高，如石灰石漿液輸送時固體質量分數達30%，石膏漿液固體質量分數一般在15%左右，而液柱塔的脫硫系統固體質量分數則高達30%。當漿液泵和管道停運后如不及時將這些漿液排放干凈，特別是石膏漿液，則沉積在管道和泵殼底部，如果停運時間稍長，石膏將脫水變成較硬的石膏垢，有可能造成泵的進出口閥門、漿液管道中的其它閥門開、關失靈或關閉不嚴，嚴重時可能造成漿液泵無法啟動。為此，當漿液泵和管道輸送完畢停運后必須將管道和泵體內的漿液排放完，然后用清水沖洗干凈漿液管道和泵的沖洗一般都是由順控實現的，因此對沖洗時間要進行測定或設定，如果沖洗時間過短，達不到沖洗效果；沖洗時間過長，則浪費水資源。一般管路的沖洗時間測定可采用如下方法：啟動工藝水泵，打開沖洗閥門，在要測定管路的沖洗終點打開排放口觀察或用耳聽、手感觸等方法來測定其沖洗時間。在順控程序中，可根據測定時間適當延長，以保證沖洗效果。

⑸石膏脫水系統的運行和控制

石膏漿液旋流器壓力是影響石膏一級脫水的一個最主要的參數。石膏漿液旋流器與石灰石磨機系統中的石灰石漿液旋流器不同的是旋流器底流有較高的固體質量分數，而溢流的固體質量分數很低。因為進入真空皮帶機的底流質量分數高有利于脫水。石膏旋流器的溢流固體質量分數一般控制在1%～3%左右，其固體通常是顆粒細小、未完全反應的吸收劑和石膏晶體等。旋流的底流固體質量分數一般控制在45%～50%范圍，固體顆粒主要為粗大的石膏結晶。最優的石膏旋流器壓力是通過試驗得出的，通常在120～150KPa范圍。

綜上所述，從脫硫系統的整體能耗、設備磨損、系統穩定性、石膏品質、水耗、石灰石粉耗等方面來看，吸收塔正常運行控制在低密度1040-1080kg/m3下，能更穩定，更合理，更經濟的處理煙氣。

Ⅱ廢水量的控制

脫硫廢水的水量關鍵取決于吸收塔內Cl-質量濃度的控制。漿液中的Cl-質量濃度太高，石膏品質下降，漿液對設備的腐蝕性增加；漿液中的Cl-質量濃度過低，脫硫廢水的水量增大，廢水處理的成本增加。根據濕法脫硫系統的防腐設計，系統防腐等級是允許吸收塔漿液中Cl-質量濃度小于20g/L。為了控制漿液中Cl-質量濃度，定期分析漿液成分非常有必要。

Ⅲ脫硫廢水處理pH的控制

在脫硫廢水處理的運行中，pH的調整和控制是影響廢水處理后排放是否達標最關鍵的因素之一。因為pH的大小不但影響到懸浮物的混凝效果，也影響到重金屬沉淀效果。目前國內各火電廠脫硫廢水處理運行規程或設計都是規定廢水的pH調整范圍為9.0～9.5。但在實際運行過程中發現，如果廢水的pH控制在此范圍，在處理后的清水中必須加鹽酸中和使pH在6～9范圍才能符合排放標準，而脫硫廢水處理系統設置的鹽酸加藥處理操作非常麻煩，也相當危險，同時配套的鹽酸儲藏箱容積一般只有1m3左右，頻繁的卸酸過程中造成的污染對運行人員有較大的傷害。因此，根據調試和運行的經驗，廢水的pH調整在8.80左右比較合適，這樣既保證了廢水混凝和重金屬沉淀所需要的pH值，又避免了處理后清水再次加鹽酸中和對于脫硫廢水pH的調整所需要的堿通常是用石灰加水調制，其質量濃度控制在5%左右。用石灰作為堿調整廢水pH另外一個作用就是可以同時處理廢水中的氟離子，將氟離子質量濃度降到10mg/L以下來滿足排放標準的要求。

參考文獻：

[1]《石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統的運行與控制》郭金獅、林朝扶