燃煤火力發電廠除灰脫硫設備優化措施研究

國能神皖安慶發電有限責任公司 丁 偉

1 引言

隨著火電廠容量的增加，雖然在一定程度上解決能源緊張的問題，但隨之而來的是需要大量的化石能源，產生二氧化硫等污染物。為解決火電廠二氧化硫超量釋放造成的污染問題，大型火電廠開始采用石灰石-石膏濕法脫硫系統來解決。針對石灰石-石膏濕法脫硫系統存在的穩定性差、主機與脫硫過程協調性差等問題，本文發表了新的研究成果，以提高傳統脫硫系統的可靠性和穩定性以符合環保要求。

2 火電廠脫硫技術的研究現狀

火電廠脫硫技術分為：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。燃燒后脫硫也稱為煙氣脫硫。在煙氣脫硫技術中，鈣脫硫占系統的90%以上。目前工業上采用的脫硫技術分為干法脫硫和濕法脫硫。干法脫硫是利用吸附劑和催化劑脫除氣體中的SO2，而濕法脫硫是目前國際上成熟和廣泛應用的脫硫工藝。石灰石（CaCO3）、石灰 （CaO） 碳酸鈉（NaCO3） 加入水中形成漿液，作為吸收劑凈化煙氣，去除 SO2。

火力發電廠的濕法脫硫工藝。該過程的效率高達80%～90%。吸收劑的范圍很廣，包括石灰、石灰石和純堿。脫硫率高，一般為95%，最高可達98%，并能正常工作，適用氣體種類多，可用于大容量房間和高SO2煙氣，純度高，可生產95.%以上的商品石膏[1]。

3 火電廠濕法脫硫技術原理及優缺點比較

濕法脫硫技術工藝原理如圖1所示。

圖1 濕法脫硫技術工藝原理

石灰石-石膏法。脫硫工藝原理，利用石灰石粉漿凈化煙氣，使石灰石與煙氣中的SO2反應生成亞硫酸鈣，脫除煙氣中的SO2，再將亞硫酸鈣氧化成形成石膏。優點：脫硫率≥95%，技術成熟，適用于各種煤種，穩定，操作簡單，脫硫劑易得，運行成本低，采用石膏原料，無污染；缺點：流程較長，投資較高。

雙堿法。用純堿性液體在吸氣塔中吸收SO2，然后從吸氣塔中放出大部分吸收液，再用檸檬液再生吸收液。由于吸收和吸收處理采用兩種不同的堿，故稱為雙向堿。雙堿法包括鈉鈣法、鎂鈣法、鈣鈣法等多種雙堿法。雙堿煙氣脫硫系統是為克服石灰石-石灰法易結垢的缺點而設計的。優點：投資少，脫硫效率高；缺點：吸收水再生困難，占地面積大，工藝復雜，產生大量脫硫副產物。

鈉堿法:利用碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性溶液吸收氣體中的SO2，可產生高SO2氣體或Na2SO3。高性能，不吸收，適用于處理煙氣SO2濃度的廢氣SO2。但也存在產品退貨難、投資大、運營成本高等缺點。

氨法: 氨水作為SO2的吸收劑，SO2與NH3反應生成亞硫酸銨、亞硫酸氫銨和氧化生成的部分硫酸銨。氨法的主要優點是脫硫效率高（與鈉堿法相同），副產品可用作農用肥料。由于氨氣易揮發，吸收劑用量增加，脫硫劑成本不高；脫硫對氨水的濃度有一定的要求。但是，大流量會增加運營成本；含量增加會導致蒸發量增加，影響工作環境，氨氣易與凈化煙氣中的SO2發生反應。產生氣溶膠，使煙氣達不到排放標準。氨法的回收工藝也比較困難，資金成本高，必須配備制酸或回收結晶設備（必須配備介質、結晶器、脫水器、干燥器等）。

綜上，濕法脫硫技術優缺點。優點：濕法脫硫技術成熟，產銷安全可靠，在眾多脫硫技術中一直處于領先地位，占脫硫總容量的80%以上。缺點：產品為液體或污泥，處理難度大，產品腐蝕性強，煙氣凈化后必須重新加熱，能耗高，占地面積大，資金和運營成本高，系統復雜，設備大，用水量大，一次性投資高。

4 火電廠脫硫方法及存在的問題

濕法脫硫的局限性，以火電廠石灰石-石膏濕法脫硫為例: 系統的工作過程有幾個操作階段，如石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、抽吸系統等。每個級別將具有相同的特征，這導致許多限制。今天根據火電廠的運行數據和試驗研究，歸納出三個層面的限制因素，即脫硫石灰石限制因素、吸收塔入口原煙氣限制因素、煙氣脫硫系統業務限制因素，主要是石灰石的純度系數和粒度系數。原料煙氣進入吸收塔的限制因素中，只有二氧化硫和氧氣的濃度系數，濃度系數和煙氣溫度系數等；煙氣脫硫系統業務水平的限制因素通常是漿液的pH值系數、漿液的停留時間系數、吸收塔內的煙氣流速系數 。濕法脫硫主要問題如圖2所示。

圖2 濕法脫硫主要問題

5 脫硫運行方式調整及注意事項

5.1 指標體系

根據新環保措施的要求，電廠在開發測量脫硫系統時，必須能夠從環保、污染控制、現場作業等特點入手建設。因此，在檢查燃煤電廠脫硫設施有效性的過程中，生產過程中的許多活動電力都可以嚴格按照測量距離進行控制。因此，現階段，燃煤電廠各級職工只有根據施工管理的發展，在開展自身活動的過程中加強對施工環境保護的認識，才能滿足的原則。控制脫硫設施運行 確定控制水平，從設備入手，減少發電電力過程中存在的污染問題。

5.2 診斷方法

對于燃煤電廠的良好決策，為了有效并使許多代表受益，有必要從選擇診斷過程開始，連同測量計劃，以保持燃煤電廠的效率。目前最常用的診斷方法有客觀診斷手冊法、定量法和數學模型診斷法。另一方面，數學模型的開發是保證燃煤電廠運行過程中各個具體點的診斷模型的關鍵。在實際應用過程中，數學模型的應用是基于模糊集理論，可以創建診斷和權重矩陣，基于形式應用Delphi的有效性與模糊邏輯被用來獲取相關信息，并遵循眾多的結果，完成設計的施工，同時，在專項決策的過程中，為了使環保設施的操作程序準確和全面，最好的做法和環保的好處設施可以按類別識別。

6 火電廠脫硫設備設施改進方法措施

6.1 脫硫設備改造與技術的優化研究

石灰石-石膏濕法脫硫系統出現電氣設備堵塞、設備腐蝕、漿液循環泵噪聲等問題的原因。因此，可以通過改變和優化脫硫系統來提高其應用的可靠性和經濟性，氣-氣換熱器是潔凈煙氣與舊煙氣之間的換熱器，在運行過程中會出現大小不一、阻力大、結垢堵塞等問題。設計工作和實時工作，有不同的情況，導致設備差異很大。解決辦法是更換除塵機，切斷舊的壓縮空氣吹灰器管路，通過#1、#2之間空氣預熱器煙灰室機連線兩側屏蔽板引出的冷段連接再熱室。爐子和鼓風機 灰被轉移到鼓風機，邏輯控制器被移除。另外，利用停機時間及時清潔或更換GGH電氣設備的電氣元件[2]。

6.2 脫硫系統與主機聯動控制的優化

石灰石-石膏濕法脫硫系統是對機組產生的煙氣進行處理的工藝，由于建筑物的負荷隨著所有電力工程需求的變化而變化，同時也與供電的順序有關，負荷和煙氣量時刻處于動態變化之中，因此，增加了脫硫系統與負荷和煙氣量之間的聯系。通過對風機的控制和調節，在負荷和煙氣量發生變化時，及時對脫硫系統進行調節和控制，使鈣硫比保持在合適的范圍內，從而保證安全和穩定性脫硫過程。

6.3 脫硫設備設施處理工藝及優化

6.3.1 脫硫廢水零排放技術

污水和廢水的原理是空調產生的純水和化學水產生后的污水，這兩部分水的pH值和硬度都很高，不能直接使用或排放，應開發和改進水的性能，具體設計流程如下：電廠廢水產生后，全部與控制池中的廢水混合 ，根據進水水質，氫氧化在高密度沉淀池中繼續進行。鈣、碳酸鈉、絮凝劑等，以降低水中的硬度，去除水中的廢物，高密度槽出水進入中池，再進入多介質過濾器和超濾裝置，進一步降低濁度；出水進入超濾產水池，超濾產水池出水進入反滲透裝置，反滲透。采出水用作灌溉用水和化處理補水，產生的少量濃縮水可用于二熱電廠灰庫用水和煤渣減塵。加藥裝置如圖3所示。

圖3 加藥裝置

6.3.2 采取原塔提效措施

在吸收塔流量和煤硫含量變化合理的情況下，設備可以保持穩定的工作時間，排放量可以控制在允許范圍內，脫硫效率可以達到至少 95%。吸水利用率高，鈣硫比低至1.02。如果在允許范圍內提高噴霧液氣比，可以為增加噴霧側層等操作創造有利條件，從而提高脫硫效果。在更換抽吸塔時，可對老塔進行優化措施，延長漿液或煙氣的停留時間，有利于提高脫硫水平。為增加漿液氧化停留時間，可采用在塔外設置氧化槽的方法，可解決以往噴淋增加導致漿液氧化停留時間不足的問題。必須保持真空，以滿足降低和提高脫硫效率的要求，同時需要擴大噴霧，保證液體噴霧與廢物有接觸，創造更好的效果。

6.3.3 采用脫硫新技術

基于燃煤電廠的脫硫要求以及脫硫自身的實際難度，在脫硫過程中應分析脫硫的階段和脫硫的技術應用標準，按照脫硫的具體需求探索脫硫新技術，針對脫硫的不同階段以及現階段脫硫的技術應用情況采取有效的優化措施，保證燃煤電廠脫硫技術得到全面升級。積極開發新技術做好技術創新，在現有的技術基礎上根據生產前的原煤脫硫過程中的爐內脫硫以及生產后的煙氣脫硫分析技術存在的問題和技術弊端，并按照技術應用的實際情況采取技術創新措施，采取內部處理和外部技術引進等方式判斷燃煤電廠的脫硫技術體系是否得當，并采取有效的技術升級措施提高脫硫技術應用效果[3]。

7 結語

火電行業在處理二氧化硫等污染物時，如合理優化漿液循環泵的業務形式、控制漿液排放速度、創新增壓風機技術、控制脫硫系統及裝置運行情況，引領產業健康發展迅速，做好環境保護工作，本文圍繞電廠環保設備優化改造，提出專項節能措施，包括設備除塵、設備脫硫、二氧化硫對環境的影響，促進地方經濟的發展。