解決火力發電廠煙氣脫硫效率不達標的方法淺析

李政

摘要：眾所周知，煤在燃燒時會產生SO2并會對大氣照成污染。所以在如今電力行業中控制SO2的排放是實現SO2消減目標的關鍵。目前，石灰石-石膏濕法脫硫是一種應用較為廣泛的煙氣脫硫技術。而反應脫硫系統對SO2吸收能力的重要指標就是煙氣的脫硫效率。本文通過對山陰二期2X350MW機組石灰石-石膏法脫硫系統中影響脫硫效率因素的分析與研究，最終找到了如何提高脫硫效率的方法：（1）合理控制脫硫系統運行參數（PH值、石灰石細度、吸收塔漿液密度等）可以有效的提高系統的脫硫效率。（2）確保系統原始工藝設計參數（吸收塔入口煙氣量）準確，選擇合適的漿液循環泵。（3）脫硫系統中涉及到的所有設備能夠按照設計正常運行。

關鍵詞：石灰石-石膏濕法脫硫技術、脫硫效率、液氣比、火力發電廠

1、引言

在實際工程項目中，影響煙氣脫硫效率因素有很多，比如：吸收塔漿液PH值，Ca/S比，原煙氣含塵濃度等。本文從個人現場調試經驗出發，以提高脫硫效率為最終目的，探索研究原煙氣流量對漿液循環泵選型及脫硫效率的影響。同時本人還通過在現場的學習，掌握了在實際項目調試過程中如何解決脫硫效率不達標的辦法，為以后工程項目提供了可以借鑒的寶貴經驗。

2、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝

該濕法煙氣脫硫工藝流程大致為：煙氣進入吸收塔之后與吸收塔內循環漿液（石灰石漿液）發生反應生成石膏（CaSO4 *2H2O）漿液。之后通過石膏排漿泵將吸收塔內的石膏漿液輸送到脫水系統。經真空皮帶脫水機脫水后石膏漿液轉化成固態石膏存放在石膏暫存庫中，最終脫水后的石膏會被卡車拉走綜合利用或被拋棄。而被循環漿液洗滌后的煙氣經吸收塔頂層除霧器和濕式電除塵處理后，煙氣中的霧滴和細小顆粒物將被除去，最終潔凈的煙氣通過煙囪排向大氣中。圖1為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程圖。

3、山陰二期2X350MW項目

山陰二期2X350MW項目是本人進入公司以來參與的第一個大型石灰石-石膏濕法脫硫項目。項目前期參與了設備安裝圖繪制，設備技術規范書編寫以及漿液及水管路圖的布置等相關設計工作。項目后期到達現場參與了主要設備安裝監督工作和整套脫硫系統調試及試運行工作。眾所周知，系統的調試和試運行對工程項目的建設至關重要，是對整套脫硫系統驗證和測試的過程。之前設計中隱藏的許多問題都將在調試和試運行過程中暴露出來。正如之前預想的那樣，當我到達現場后發現現場實際情況遠比想象中的要復雜。例如，許多漿液管路的原先設計并不合理。現場諸多地方存在管道“打架”的情況。隨后在調試期間，我對現場所有布置不合理的管道進行的重新規劃和調整。保證管道的布置在滿足工程規范的同時還與現場的實際布置情況相符合。

該項目最大困難點就是所有設備完成好布置以后發現原先預想的脫硫效率達不到設計要求。原先設計是在基準氧含量為6%的條件下，爐后FGD入口SO2濃度為6000mg/Nm3時，系統脫硫效率不低于99.84%且煙囪出口SO2的排放濃度達到≤10mg/Nm3。而實際情況卻是當入口SO2的濃度接近6000mg/Nm3時，全系統的脫硫效率只有85.54%左右。煙囪出口的SO2排放濃度只能勉強達到≤35mg/Nm3。

為了解決脫硫效率不佳的問題，本人在現場采取了一些方法。例如：加強對脫硫系統運行參數的調整，具體措施如下：

（1）合理控制漿液PH值。當漿液PH值增大時石灰石會加速溶解幫助提高煙氣中SO2俘獲率。但當漿液PH值過大時，會增加石灰石的消耗量，不利于石膏結晶石膏品質也會隨之下降。通過現場每天對石膏樣品化驗分析，最終將漿液的PH值調整范圍控制在在5.4-5.8之間。

（2）控制石灰石粒度和純度。一般來說，石灰石粒徑的大小會影響石灰石的溶解速率，從而對脫硫效率造成影響。石灰石粒徑越小，石灰石溶解度會越高，系統對SO2的吸收可以得到有效的加強，從而降低吸收塔的液氣比。同時當使用粒徑較小的石灰石時，從石膏旋流器返回的石灰石顆粒會越多，吸收塔內的Ca/S比會高于系統Ca/S比，液氣比會得到進一步降低。最終現場選用的石灰石粉的細度為325目（粒度：90%（質量比）<44μm）。

（3）控制吸收塔液位和漿液密度。當吸收塔液位過高（超過7.5米），會造成吸收塔溢流現場產生，從而無法控制吸收塔水平衡，影響脫硫效果;而當吸收塔液位過低（低于6米），氧化反應空間就會降低從而導致反應生成的石膏品質受到影響。在現場調試過程中，通過控制吸收塔補水管路閥門和一些其他沖洗水管路閥門（除霧器沖洗水管路&干濕界面沖洗水管路）來調節吸收塔液位的高低。而吸收塔漿液密度一般控制在25%-30%（1180-1230kg/m3）范圍內。

（4）加入添加劑：往吸收塔地坑中加入石膏晶體作為添加劑再通過地坑泵將混合漿液輸送回吸收塔中。一般來說石膏晶體的加入可以加速石灰石的溶解，系統對SO2的吸收得到增強從而提高脫硫效率。

通過一系列的操縱之后我發現整套系統的脫硫效率被提高了接近5%左右，煙囪出口SO2的排放濃度可以控制在25mg/Nm3-30mg/Nm3之間。由此可以看出通過簡單的調整脫硫系統運行參數的操作可以提高脫硫效率，但是從現場反饋的結果來看，目前脫硫效率大約在90%左右且出口的SO2的排放濃度依舊達不到設計值，無法滿足與業主簽訂的技術協議要求。影響系統脫硫效率的主要因素還沒有找到。之后我將現場的實際情況匯報給公司，公司隨即就該問題安排了我方設計單位和施工單位召開技術研討會。就可能對脫硫效率下降產生的原因進行了討論。通過對現場實際情況反復的勘察和研究，最終發現以下幾個因素最終導致系統脫硫效率的下降。

（1）原先技術協議中提供的吸收塔入口煙氣量與現場在CEMS小屋通過幾次標定測得的入口煙氣量有較大的差距。這可能就是導致系統脫硫效率下降的主要因素。

（2）停爐檢修期間，經檢修人員進入吸收塔內部檢查后發現，由于廠家加工工藝不良導致部分噴漿管存在泄漏、密閉性不夠等現象。這樣就會導致啟泵時容易產生泄壓，最終造成噴漿高度不夠，脫硫效果達不到預期。

針對第一個導致脫硫效率下降的原因，本人隨后開始根據標定后的實測吸收塔入口煙氣量重新計算漿液循環泵的各項參數：標定后實測吸收塔入口煙氣量：2217600Nm3/hour。根據公司DW吸收塔脫硫技術液氣比（L/G=14.63L/Nm3）.可以得出循環漿液總量為：

本項目每座吸收塔配備5臺漿液循環泵（其中一臺循環泵備用），由此可以得出每臺循環泵的漿液流量等于=8111m3/hour。一般項目中漿液流量的余量設定為15%。所以實際每臺漿液循環泵出力為：8111*（1+0.15）=9327m3/hour。

漿液循環泵揚程的重新設定：

注：H：循環漿液總的抬升高度;H1：噴淋層的高度;H2：漿液氧化區最小液位高度。

注：L：最大輸送距離;L1：最大輸送直線距離;n：90度彎頭數量;H：循環漿液抬升總高度。

注：f：管道中磨損壓降;C：磨損阻力系數;Q：漿液循環泵流量;D：循環漿液管道內徑。

所以管道中總的磨損壓降為4.49MWC。

漿液循環泵的揚程：

注：：漿液循環泵揚程;H：抬升高度;F：管道總的磨損壓降;W：噴淋頭噴嘴需求壓力（DW吸收塔脫硫技術）。

依據上面的推算最終確定新計算出的漿液循環泵的流量和揚程分別為：Q=9327m3/hour; =17.8m。對比原先設計的循環泵流量和揚程，不難發現原先循環泵的設計選型不夠精準，泵的流量和揚程都偏小，從而導致脫硫效率達不到預期。（下表為漿液循環泵原先設計數據與新計算得出數據之間的對比）

隨后我將計算出的數據提交給公司并匯報情況，后經設計院院長確認無誤后請泵廠家派工作人員到達現場為提高系統脫硫效率出謀劃策。最終經我方、泵廠家及業主三方協商后決定由業主出資為每座吸收塔再添一臺循環泵，提高噴漿高度，從而解決系統脫硫效率不達標的問題。

針對部分噴漿管存在泄漏、密閉性不夠的現象，我要求施工單位暫時先將噴漿管裂口處用膠封堵，并用盲板封堵住每個噴漿管末端處的噴嘴出口，以此來提高噴漿管內部壓力，增加噴漿高度。同時我與噴漿管生產廠家進行溝通，要求他們盡快補供一套新的噴漿管發送至現場以便在下次停爐期間更換。

最后要求施工單位加強現場整改工作，確保在現場安裝的每個墊片都沒有破損，擰緊所有法蘭接口處的螺栓。對已經發生開裂或泄露的地方及時更換備件，如暫時無備件可以更換，可先將泄露或開裂處用膠打牢。

通過以上整改措施，該項目煙氣脫硫效率得到了有效提高，最終測得吸收塔出口煙氣中二氧化硫含量不高于8mg/Nm3，由此可以推算出整改后的脫硫效率為

4、結語

本文通過對石灰石-石膏濕法脫硫工藝簡單的描述，結合在山陰項目現場實際調試情況，重點對提高脫硫效率的影響因素進行了研究并針對不同的影響因素做了技術性的改造確定最終成果-吸收塔出口煙氣中二氧化硫含量不高于8mg/Nm3且系統脫硫效率達到99.86%滿足國家排放標準和技術協議要求。主要教訓和結論如下：

（1）調整脫硫系統運行參數可以有效的提高系統的脫硫效率。如將漿液的PH值控制在5.4-5.8之間;選用石灰石粉的細度為325目（粒度：90%（質量比）<44μm）;控制吸收塔漿液密度在25%-30%（1180-1230kg/m3）范圍內等。實踐證明控制好這些運行參數可以有效的將脫硫效率提高5%左右。

（2）原始工藝設計參數對于工程設計有很大影響。如本文中提到的原始提供的吸收塔入口煙氣量與現場實測的入口煙氣量有較大的差距。這導致設計過程中漿液循環泵的選型不夠精準，實際脫硫效率與理想設計值差別較大。所以在將來的工藝設計過程中，設計者要對工藝設計參數有足夠的思想重視，特別是一些重要的工藝設計參數需要同業主反復確認后再開始設計。

（3）脫硫系統中涉及到的所有設備在實際運行前需確保其能夠正常運行且完好無損。設備的正常運行是保證良好脫硫效率的前提。為此相關單位應做好質檢工作。同時還需要對施工單位的工作進行監督，確?，F場設備或其他部件在安裝過程中不會發生破損或開裂。

參考文獻

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