火力發(fā)電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)分析

曾彬雪 王梅 貴州金元茶園發(fā)電有限責(zé)任公司

1 濕法脫硫技術(shù)介紹

濕法脫硫是應(yīng)用最廣的煙氣脫硫技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡單、氣液接觸良好、脫硫效率高、吸收劑利用率高、處理能力大。根據(jù)吸收劑不同，濕法脫硫技術(shù)有石灰（石）法、氨法、鈉法、雙堿法、海水法等。基于筆者工作單位常采用的煙氣脫硫技術(shù)和切身多年工作經(jīng)驗(yàn)，本文選取石灰石煙氣脫硫技術(shù)作為本文研究的對(duì)象，下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝

2.1 吸收原理

吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個(gè)斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏（）。

為了維持吸收液恒定的pH值，石灰石被連續(xù)加入吸收塔，同時(shí)吸收塔內(nèi)的吸收劑漿液被攪拌器、氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地?cái)噭?dòng)，以加快石灰石在漿液中的均布和溶解。

2.2 石灰石漿液制備系統(tǒng)及設(shè)備

2.2.1 工藝流程，采用外購石灰石制漿系統(tǒng)

2.2.2 石灰石漿液制備及供應(yīng)系統(tǒng)主要設(shè)備

石灰石漿液制備主要采用濕式磨機(jī)，石灰石磨漿系統(tǒng)配備旋流站，大尺寸物料再次循環(huán)，而溢流進(jìn)入石灰石漿液箱。儲(chǔ)存于石灰石料倉倉中的石灰石通過皮帶輸送式稱重給料給料機(jī)進(jìn)入進(jìn)入濕式球磨機(jī)，磨制出的漿液自流進(jìn)入磨機(jī)漿液循環(huán)箱，通過漿液循環(huán)箱泵將漿液送入石灰石漿液旋流分離器進(jìn)行分選，旋流器上部溢流液為合格的石灰石漿液，進(jìn)入石灰石漿液箱中，底流則進(jìn)入磨機(jī)，再次研磨。石灰石漿液箱中的漿液通過石灰石漿液泵及管道，送入各臺(tái)爐的吸收塔中進(jìn)行脫硫反應(yīng)。

3 SO2吸收系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)流程:

煙氣由進(jìn)氣口進(jìn)入吸收塔的吸收區(qū)，在上升過程中與吸收塔漿液逆流接觸，在塔內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，煙氣中所含的污染氣體絕大部分被洗滌進(jìn)入吸收塔漿液，與漿液中的懸浮石灰石微粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被脫除，處理后的凈煙氣經(jīng)過除霧器除去水滴后進(jìn)入煙道。對(duì)落入吸收塔漿池的反應(yīng)物再進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到脫硫副產(chǎn)品二水石膏。這兩個(gè)過程的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

經(jīng)吸收劑洗滌脫硫后的清潔煙氣，通過除霧器除去霧滴后由吸收塔上側(cè)引出，排入煙囪。

3.2 SO2吸收塔系統(tǒng)組成

(1）本體：吸收塔漿池與塔體為一體結(jié)構(gòu)。

吸收塔采用鋼制噴淋空塔。吸收塔本體的內(nèi)表面采用襯膠防腐。吸收塔外部采用油漆，吸收塔入口部分采用保溫，以防止?fàn)C傷。

(2）除霧器：每個(gè)吸收塔設(shè)3級(jí)除霧器（塔上部設(shè)置兩級(jí)屋脊式除霧器和一級(jí)管式除霧器）。

(3）漿液循環(huán)泵：每個(gè)吸收塔配有6臺(tái)循環(huán)泵、6層噴淋系統(tǒng)。吸收塔預(yù)留1層噴淋層的空間。

(4）氧化空氣：為充分、迅速氧化吸收塔漿液池內(nèi)的亞硫酸鈣，設(shè)置氧化空氣系統(tǒng)（每套煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)）。

(5）攪拌：攪拌系統(tǒng)為5臺(tái)攪拌器主要防止?jié){液的沉積、結(jié)垢或堵塞。

(6）排空及放空：吸收塔采用氣密性結(jié)構(gòu)，防止液體泄漏。漿池下部設(shè)攪拌器避免漿池中漿液沉淀。吸收塔底部設(shè)有底部排空門，確保漿液能夠排空。吸收塔內(nèi)漿液最大Cl-濃度按20000mg/l設(shè)計(jì)。

(7）噴淋層：在吸收塔噴淋區(qū)域和除霧器區(qū)域均設(shè)有DN800的人孔門，吸收塔噴淋層能夠承受50kgm·的荷載，除霧器設(shè)有走道便于維護(hù)。

(8）測(cè)量裝置：吸收塔系統(tǒng)還包括所有必需的就地和遠(yuǎn)方測(cè)量裝置，至少應(yīng)提供足夠的吸收塔液位、PH值、溫度、壓力、除霧器壓差等測(cè)點(diǎn)，以及石灰石漿液流量測(cè)量裝置。

3.3 脫水系統(tǒng)

石膏脫水系統(tǒng)的作用是將石膏漿液脫水制成含水率10%以下的石膏，送入石膏倉存儲(chǔ)，然后經(jīng)汽車外運(yùn)。吸收塔的石膏漿液通過石膏排出泵送入石膏旋流器分離，其濃度約50%左右的底流進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)，經(jīng)真空皮帶脫水機(jī)脫水處理后制成含水率不大于10%的石膏經(jīng)石膏輸送機(jī)卸入石膏倉，汽車外運(yùn)灰場(chǎng)堆放或綜合利用。

4 各系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)整管理

4.1 煙氣系統(tǒng)

(1）主要監(jiān)視和控制參數(shù)：鍋爐負(fù)荷；脫硫效率；煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器阻力；煙氣脫硫系統(tǒng)入口二氧化硫濃度、煙氣壓力、流量、溫度、煙塵含量；煙氣脫硫系統(tǒng)出口二氧化硫濃度、煙氣溫度。

4.2 SO2吸收系統(tǒng)

（1）主要監(jiān)視和控制參數(shù)：吸收塔PH值、吸收塔漿液密度、吸收塔液位、吸收塔脫硫效率。

（2）SO2吸收系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整

（A）SO2脫除效果

影響吸收塔脫硫效率的主要有兩種因素，也就是吸收塔再循環(huán)液體流量與吸收塔漿液PH。

吸收塔再循環(huán)漿液流量：為了有效保持預(yù)定脫硫效率，就必須要確定一個(gè)合理的液氣比。防止噴出的漿液分布不均勻或者產(chǎn)生結(jié)垢等現(xiàn)象，循環(huán)泵要始終處于運(yùn)行狀態(tài)。

吸收塔PH：吸收塔PH降低時(shí)，SO2的脫硫效率將會(huì)明顯降低。反之，吸收塔PH升高時(shí)，脫硫效率也會(huì)隨之升高，但此時(shí)石灰石的利用率就會(huì)明顯降低，在吸收塔中剩余石灰石的量將會(huì)大大增加。考慮到SO2的脫除效率與石灰石的利用率，吸收塔的PH保持在5.2～5.6范圍內(nèi)最佳。

(B）吸收塔液位調(diào)整

吸收塔液位設(shè)置有液位傳感器進(jìn)行測(cè)量。在DCS中顯示、記錄和接通每個(gè)儀表的液位信號(hào)。液位表應(yīng)定期清洗，如報(bào)警是兩個(gè)液位表的偏差，則必須對(duì)它們交替清洗或通過人工檢查進(jìn)行校準(zhǔn)。

(C）吸收塔漿液濃度控制

吸收塔漿液濃度如果調(diào)整不當(dāng)，對(duì)脫硫裝置產(chǎn)生較大的影響。濃度太高，可能造成管道及泵的磨損、腐蝕結(jié)垢及堵塞，從而影響脫硫裝置的正常運(yùn)行。若濃度太低，會(huì)影響石膏品質(zhì)。自吸收塔排往一級(jí)旋流器的石膏漿液濃度應(yīng)控制在13%～17%、17%～22%。

4.3 石灰石漿液供給系統(tǒng)

(1）主要監(jiān)視和控制參數(shù)：石灰石漿液箱液位、石灰石漿液密度、石灰石粉倉料位。

(2）主要運(yùn)行調(diào)整：石灰石漿液箱攪拌器連續(xù)運(yùn)行，如果漿液箱中液位下降低于“低低”液位，攪拌器停運(yùn)。該操作自動(dòng)完成，不需要操作人員干涉。一旦跳閘后，如果漿液箱液位已上升到高于“低” 液位，操作人員應(yīng)重新啟動(dòng)攪拌器。煙氣脫硫系統(tǒng)配備有石灰石漿液泵。只要滿足啟動(dòng)條件，一臺(tái)石灰石漿液泵將連續(xù)地運(yùn)行，另一臺(tái)作為備用。如果運(yùn)行泵跳閘，備用泵將自動(dòng)啟動(dòng)。要定期從石灰石漿液泵的取樣孔處采集漿液樣品進(jìn)行分析，以監(jiān)視石灰石漿液制備系統(tǒng)的工作情況。

4.4 煙氣系統(tǒng)

煙道位于引風(fēng)機(jī)后。所有的煙氣都由煙道引出，煙氣經(jīng)過吸收塔前端煙道進(jìn)行降溫處理，之后進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行脫硫凈化。水霧經(jīng)過除霧器后由煙囪排放，進(jìn)入大氣，在煙道上需要設(shè)置原煙道擋板門。當(dāng)煙氣溫度超過了標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)時(shí)，煙氣則經(jīng)過原煙道擋板門，通過煙囪進(jìn)行排放。

5 結(jié)語

隨著我國對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的日益重視，火電廠煙氣治理工作愈發(fā)重要。在這種大背景下，脫硫工藝的發(fā)展受到了推動(dòng)。在眾多脫硫工藝中，鎂法脫硫技術(shù)在運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)成本、副產(chǎn)物利用，以及環(huán)境保護(hù)方面都具有較大優(yōu)勢(shì)，值得廣泛應(yīng)用。