論火力發電廠濕法脫硫工藝系統及其檢修維護

摘要：近年來，我國的現代化化工企業的發展迅速，隨著全球經濟的快速發展，環境問題越來越引起人們的關注。火電廠鍋爐煙氣中二氧化硫的排放量對空氣環境質量有著極大的影響。石灰石濕法煙氣脫硫是目前火電廠使用最廣泛的一種，其脫硫過程反應速度快、脫硫效率高，綜合經濟性能較好，中國大多數火電廠均采用了石灰石濕法工藝進行煙氣脫硫。文章針對石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術工藝流程及原理和在實際中的應用進行了簡要的介紹和分析。

關鍵詞：火力發電廠;濕法脫硫工藝系統;檢修維護

引言

隨著大氣環保標準的不斷提高，國內的燃煤電廠大多已完成了脫硫系統的建立，并進一步進行超低排放改造。石灰石–石膏濕法脫硫（WFGD）作為廣泛使用的脫硫技術，化學反應步驟較多，對反應條件要求較高，因此協調各方面因素改進脫硫工藝從而提高脫硫效率勢在必行。研究影響脫硫系統效率的關鍵因素，對目前日益嚴峻的大氣環境來說，對于大型火力電廠的脫硫工作的平穩高效運行具有一定指導意義。

1火電廠鍋爐煙氣中二氧硫對環境的危害

我國的煤炭產量居世界第一，而且高硫煤（硫含量超過2.5%）的產量占煤炭總量的20%～25%。全國84%的煤炭消耗是直接燃燒，燃燒過程中釋放出大量的二氧化硫（特別是熱電廠和焦化廠等行業），燃煤二氧化硫排放量超過總二氧化硫排放量的85%，對空氣造成嚴重污染。二氧化硫是無色、透明、有刺激性臭味的氣體。二氧化硫遇見水蒸氣反應生成亞硫酸（SO2+H2O→H2SO3），而亞硫酸是酸雨的主要成份。二氧化硫在室內遇見水蒸氣就會腐蝕建筑物內金屬部分。房屋建筑就會減少壽命。大氣中二氧化硫濃度在0.5ppm以上對人體已有潛在影響;在400～500ppm之間，人們有潰瘍和肺水腫，直到窒息而死。二氧化硫與大氣中的煙霧相互作用。當空氣中二氧化硫濃度為0.21PPM時，煙霧濃度超過3.3mg/L，可能會增加呼吸系統疾病的發病率，慢性病人的病情迅速惡化。減少空氣中二氧化硫的污染，提高空氣質量迫在眉睫。

2濕法脫硫廠用電負荷特性

目前，國家環保政策要求火力發電廠脫硫裝置達到超低排放（在標準大氣壓下，SO2排放標準為不大于35mg/m3）并不允許超排，脫硫裝置已作為主機的主要輔機。因此，煙氣加熱器（GGH）已不再使用或由MGGH所代替，出入口及旁路擋板已不再使用。通常設計中，增壓風機、吸收塔漿液循環泵、氧化風機、濕式球磨機為10kV或6kV用電設備，其余為0.38kV用電設備;1臺輔機配有2臺交流潤滑油泵時的其中1臺、電梯、充電裝置、UPS電源及熱控專業部分設備的供電類別為0III類。近年來，世界各國在火電廠鍋爐煙氣脫硫技術方面進行了大量研發，開發了多種脫硫技術。主要有：（1）燃燒前脫硫。對煤進行化學、物理或生物脫硫方法。物理法一般可去除硫的20%～40%;化學法投資相對較大;生物法目前處于研究階段，估計脫硫效率可達到80%～90%。（2）燃燒脫硫技術。在煤燃燒過程中進行脫硫，主要有爐內噴鈣，循環硫化床（CFB，PCFB），脫硫效率一般可達到50%～70%。（3）燃燒后煙氣脫硫技術（簡稱FGD），如濕法，簡單濕法，干法，半干法，氨法等。

3火力發電廠濕法脫硫工藝系統及其檢修維護

3.1液氣比對脫硫效率的影響

SO2的吸收過程是在吸收塔內完成的，主要過程就是煙氣中的二氧化硫在有空氣參與的狀態下借助氧氣的氧化作用與吸收漿液中的碳酸鈣進行化學反應從而被吸收。SO2的吸收效果與液氣比有關。所謂的（如圖1）液氣比即一定的時間內，吸收裝置內石灰石漿液的噴淋量與脫硫吸收反應裝置的煙氣量比值，是脫硫效率的關鍵影響參數。在（WFGD）濕法脫硫系統中，提高液氣比，使吸收塔內漿液劇烈湍動，增大了漿液噴淋密度，增加了氣–液傳質面積，提高了吸收塔的脫硫效率。一般情況下，運行人員應根據SO2吸收的效果和出口數據及脫硫效率等因素來開啟循環漿液泵的數量，調整液氣比的比值，將液氣比調整到一個合適的數據，確保達到環保排放指標的要求，同時降低運行費用。

3.2煙氣性質對脫硫效率的影響

從（WFGD）濕法脫硫的角度進行分析，除了脫硫設備正常運行外，煙氣量會隨著負荷變化比較頻繁而惡劣，當原煙氣中二氧化硫的濃度含量超過技術協議值時，脫硫效率也會惡劣變化。吸收塔入口硫分濃度高，超過技術協議設計值，會導致脫硫效率下降。煙氣含塵量越高，飛灰中的重金屬離子會抑制脫硫反應的繼續，阻礙鈣離子與二氧化硫的接觸，降低了脫硫效率。鑒于以上煙氣性質惡劣的影響脫硫反應，建議現場運行采取以下對策：控制好鍋爐的燃燒和電除塵器的運行，使進入FGD系統的煙氣參數在設計范圍內。

3.3煙氣系統和吸收系統

煙氣從引風機進入吸收塔底部后，煙氣中的二氧化硫和石灰石漿液進行化學反應生成亞硫酸鈣（CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O）。同時亞硫酸鈣經過強制氧化進一步轉化為硫酸鈣（2CaSO3+O2=2CaSO4）。煙氣通過引風機進入吸收塔，與上部噴淋層的漿液逆流接觸，脫硫吸收反應后。脫硫后的凈煙氣將所攜帶的液滴通過吸收塔的頂部除霧器除去，然后進入煙囪，排放到大氣中。為了使石灰石漿液和SO2反應處于最佳狀態，運行人員必須加強漿液濃度調節。一般來說，運行人員主要通過對漿液pH值分析，來及時對漿液濃度進行調整。二氧化硫最佳反應的pH值是4.2～5.8。

3.4加強涉外工程的技術溝通

某涉外工程廠用電壓等級為11kV、6.6kV、0.415V，招標期間要求主廠提供11kV電源至脫硫島后11/6.9kV油浸式變壓器將電壓降至6.6kV，脫硫島廠用電電壓采用6.6kV、0.415V。通過與外方技術交流，最終脫硫島廠用電電壓按照11kV、0.415V實施，減少了脫硫廠用電電壓數量，簡化了接線，提高了供電可靠性，節約了工程造價。

3.5濕法脫硫直流、UPS系統

目前，有設置直流、UPS系統成套裝置和分電屏2種方式。對于設置分電屏的方式，其直流、UPS均引自約300m的主廠集控樓，考慮到壓降的要求，分電屏電源電纜的截面較大，從工程造價及供電安全考慮，不推薦使用。對于設置成套裝置的方式，直流系統配置蓄電池，UPS系統不自帶蓄電池。3.6吸收塔漿液pH值對脫硫效率的影響實驗證明，漿液pH值是影響脫硫效率、脫硫產物成分的關鍵參數。當漿料的pH值較小時，它將有助于石灰石中Ca2+的溶解，但二氧化硫SO2的吸收速率也會降低，更難溶于漿料中，效率大大降低，并且pH值將逐漸降低，酸度增強，會有一定程度的腐蝕;pH值越高，總傳質系數越大，減緩CaSO3·1/2H2O向CaSO4·1/2H2O轉換的反應速率，這不利于SO2的吸收，從而形成液膜阻礙反應吸收進一步進行。此外，pH值過高可能使脫硫產物結晶在管道或其他部位上，會加劇管道和噴嘴的磨損。建議，針對實際的脫硫吸收塔情況，燃燒負荷設計要求的煤質參數，漿液pH值控制在5.5～5.7。

結語

我國的大氣污染主要以煤煙型為主，燃煤釋放的二氧化硫對人類健康和生態環境系統等造成了嚴重的危害，因此控制二氧化硫的排放至關重要。本文結合脫硫反應原理及脫硫現場實踐，對石灰石-石膏濕法脫硫系統（WFGD）在實際的應用中影響脫硫效率的各種因素進行分析，并針對性地提出相應措施，確保脫硫運行的相關參數控制在合適的范圍內，以確保脫硫工藝達到控制要求，為脫硫過程提供經驗借鑒和科學指導。

參考文獻

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作者簡介：張提安，出生年：1988-10，? 性別：男， 電話：18798035215，籍貫：貴州省盤州市，學歷：大學本科，職稱：助理工程師，研究方向：脫硫檢修。