淺談某電廠混燒生物質對燃煤電廠濕法脫硫的影響

(陜投集團 陜西 西安 721500)

一、影響濕法脫硫設備正常運行和脫硫效率的主要因素

(一)物料平衡

SO2吸收過程進行的方向與極限取決于溶質(氣體)在氣液兩相中的平衡關系。氣體吸收的平衡關系是指氣體在液相中的溶解度。平衡狀態下氣相中的溶質分壓稱為平衡分壓或飽和分壓，液相中溶質濃度稱為平衡濃度或飽和濃度。要確定吸收設備內任何位置氣、液實際濃度與其平衡濃度的差距,需明了系統的平衡關系在一定溫度下，表示溶液中氣體溶質的組成與氣體平衡壓力關系的曲線稱為氣體的溶解度曲線或平衡曲線，各種系統的曲線一般都是根據實驗結果作出。化學吸收是由物理吸收過程和化學反應2個過程組成的。在物理吸收過程中，被吸收的氣體在液相中進行溶解，當氣液達到相平衡時，被吸收氣體的平衡濃度，是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應,當化學反應達到平衡時，被吸收氣體的消耗量，是化學吸收過程的極限。

化學吸收過程中，被吸收氣體的氣液平衡關系，既應服從相平衡關系，又應服從化學平衡關系。

系統傳質性能越好，系統的脫硫率就越高。煙氣系統傳質速率取決于吸收塔的結構以及煙氣流速流量等因素決定。

(二)液氣比

液氣比就是脫硫系統操作線的斜率,它直接影響設備尺寸和操作運行費用。當煙氣處理量一定時，操作線的斜率取決于吸收劑用量的多少。對石灰石-石膏法而言，它決定了石灰石的消耗量。液氣比越大，氣液接觸的幾率越大，脫硫率相應增大，運行費用增大；但液氣比超過一定值，氣液平衡后，脫硫率將不會增加;液氣比降低，脫硫率降低。脫硫實際工程一般液氣比選擇為8-25 L/m。

(三)煙塵含量

煙氣中的飛灰在一定程度上會影響氣液兩相的接觸面；飛灰中的一些重金屬和反應生成的鈣鋁氟化物沉淀在石灰石表面，在液相膜表面結殼，阻礙石灰石的溶解，這都將降低脫硫效率。飛灰量大，影響脫硫系統含塵量排放指標，還將影響石膏白度，降低石膏品質;大量的飛灰會堵塞噴淋層噴嘴。脫硫前級除塵器必須達到性能指標要求，對吸收塔入口的煙塵含量加以監測，控制入口的煙塵質量濃度小于 100mg/m3。

(三)石灰石粒徑

在相同條件下,石灰石粒徑越小,液相反應粒子越多，氣液兩相接觸幾率越大,越有利于SO2的吸收。但原料成本增加,運行費用提高;反之，石灰石粒徑越大，不利于SO2的吸收，對設備的磨損幾率增大。要達到相同指標的脫硫率，必須加大液氣比，提高循環泵的能力，增加設備投資。石灰石粒徑確定原則為在保證一定脫硫率的前提下，獲取最優的經濟指標。工程中石灰石粉粒徑在200-300目，90%通過的范圍內選擇。

(五)漿液濃度值

漿液濃度要控制合適,過高的漿液濃度易產生堵塞、磨損和結垢;漿液濃度較低,既影響脫硫率又使pH值難以控制。工程中吸收塔入口石灰石漿液質量分數控制在 30%，吸收塔內石灰石漿液質量分數通過控制排出泵石膏漿液流向維持在15%為宜。

(六)漿液pH值

漿液的pH值是影響脫硫效率的重要因素。pH值高，傳質系數增高，有利于SO2的吸收，pH值為6時，SO2的吸收效果最佳。但此時亞硫酸鈣的氧化和石灰石的溶解受到影響，石灰石的活性下降，產生大量難以脫水的亞硫酸鈣和石灰石顆粒，石膏利用率降低，易發生結垢、堵塞現象。pH值低，有利于亞硫酸鈣的氧化，石灰石溶解度增加。通過氧化空氣，亞硫酸鈣可全部就地氧化，石膏品質得到保證，但不利于SO2的吸收，pH值為4時，對SO2的吸收作用幾乎為零，且漿液呈酸性，對設備有腐蝕作用。實際工程中將 pH值控制在5.4 -5.6為宜。

(七)Cl離子含量

燃煤使煙氣中含有 HCl,石灰石漿液吸收HCl后以Cl離子的形式聚集在漿液中。大量的Cl使漿液的pH值降低,影響SO2的吸收，同時使漿液極具腐蝕性，影響設備安全。Cl離子增高，抑制石灰石溶解，使石膏中石灰石超標，嚴重影響石膏品質，超標的Cl離子使石膏板不能成型，難以綜合利用。工程中將部分漿液作為廢水排除來降低吸收塔內漿液Cl離子。一般將石膏2級旋流器的溢流作為廢水排除。

二、摻燒少量生物質對電廠脫硫設備的運行及脫硫效率影響的分析

由于本次項目采用摻燒10%左右的生物質，并且摻燒方式是在電廠原有的一層燃燒器直接加入生物質進行摻燒。沒有改變電廠系統原有的濕法脫硫系統。在分析上述影響FGD脫硫效率的各個因素中可以清楚的得出，按照此種方式摻燒少量生物質對脫硫系統的物料物料平衡、液氣比、漿液濃度值、漿液pH值這幾項沒有任何影響。相應的由于生物質的飛灰含量比煤粉的飛灰含量明顯低的多，加之電除塵設備的除塵效率一般都非常高，有些甚至達到99%以上。所以摻燒少量生物質對鍋爐尾部進入脫硫設備的煙塵濃度沒有明顯的影響。

對于生物質中含有少量的Cl元素。首先在燃燒過程中部分的Cl元素以化合物的形式或包縛與飛灰顆粒中被電除塵器吸收從灰渣中被帶走。懸浮于電除塵出口煙氣中的Cl元素到達脫硫設備的數量會非常少。在脫硫系統中，Cl元素又以Cl離子的形式從在與漿液中。但由于其含量非常少，所以對漿液的pH以及抑制石灰石溶解是非常微弱的。殘余Cl離子脫硫設備的腐蝕效應也會是非常微弱的。應為由于漿液吸收了煙氣中的SO2 漿液呈酸性這對設備本身就有一定的腐蝕，雖然加入了極其少量的Cl離子，又由于Cl離子含量的極其少所以它對脫硫設備的腐蝕影響也是非常有限的，但同時由于生物質中S含量相比煤粉中的含量要小的多，所以摻燒部分生物質會使煙氣中總的SO2含量會有所降低。所以它對設備的腐蝕是沒有明顯的影響。

國外關于30萬千瓦機組的煤粉鍋爐摻燒少量生物質的文獻如下。芬蘭三大能源公司之一的富騰公司的Naantali-3是一個長期摻燒草本類生物質的315MW電廠。它的鍋爐采用四角切圓煤粉燃燒方式，ESP(靜電除塵系統)和FGD(濕法脫硫系統)。該廠采用生物質與煤粉在煤場進行混合然后送入鍋爐爐膛進行燃燒。它的質量摻燒比例在9%-25%之間。

學者KatiSavolainen對該電廠進行了一年多的現場試驗研究。他們做了關于摻燒生物質后對電廠FGD(濕法脫硫系統)的影響測試得出結論為：摻燒生物質對電廠的FGD(濕法脫硫系統)沒有影響或影響非常細微。

綜上我們得出結論此次摻燒生物質對本廠的FGD(濕法脫硫系統)沒有明顯的影響。