提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率的策略研究

摘要：部分火電廠廠中脫硫效率偏低，嚴(yán)重影響脫硫的各項(xiàng)指標(biāo)，甚至造成環(huán)境污染;實(shí)際運(yùn)行中，存在著原煙氣二氧化硫濃度過高、PH值高低波動(dòng)、石灰石成份，以及漿液循環(huán)泵磨損、吸收塔內(nèi)部噴頭堵塞等方面的異?，F(xiàn)象，嚴(yán)重影響了脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。本文通過對多年運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，闡述了各種異?，F(xiàn)象發(fā)生的現(xiàn)象、原因及解決方法，以尋求提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率的新途徑，確保脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，改善人居環(huán)境。

關(guān)鍵詞：脫硫效率 影響因素 原因分析 解決方法

1萊城電廠脫硫系統(tǒng)整體概述

萊城電廠四臺300MW機(jī)組采用石灰石-石膏的濕法煙氣脫硫工藝，分別為一爐一塔設(shè)計(jì)(見圖1脫硫系統(tǒng)工藝流程引自我廠工藝流程)。自投運(yùn)以來，脫硫設(shè)施投運(yùn)率超過99.0%、脫硫效率保持在95%以上。運(yùn)行中的4套全煙氣量處理的濕式石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，旁路擋板拆除后運(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)全煙氣量脫硫時(shí)，脫硫后煙氣溫度不低于80℃。校核煤種工況下確保FGD裝置排放的SO2濃度不超標(biāo);當(dāng)FGD入口煙氣SO2濃度比設(shè)計(jì)煤種增加25%時(shí)仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行。整套系統(tǒng)于2008年12月底完成安裝調(diào)試。吸收塔系統(tǒng)是影響脫硫效率的核心部件，吸收塔內(nèi)，熱煙氣自下而上與漿液(三層噴淋層)接觸發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)同時(shí)被冷卻，漿液由各噴淋層多個(gè)噴嘴層噴出。吸收塔內(nèi)，漿液反應(yīng)后生產(chǎn)石膏，通過脫水系統(tǒng)進(jìn)入石膏庫外運(yùn)。

2影響脫硫系統(tǒng)脫硫效率的因素分析及解決方法

2.1脫硫參數(shù)對脫硫效率的影響分析及解決方法

2.1.1漿液PH值對脫硫效率的影響

脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，循環(huán)漿液的PH值是運(yùn)行人員控制的主要參數(shù)之一，也是影響脫硫系統(tǒng)效率的主要因素，我廠吸收塔漿液規(guī)定PH值在5.0和6.0之間，PH值高低是由向吸收塔中自動(dòng)補(bǔ)充的石灰石漿液量決定的。同時(shí)與機(jī)組負(fù)荷、原煙氣SO2含量等有關(guān)。吸收塔漿液PH值過低或者過高，漿液的酸堿度對SO2的吸收也有非常明顯的影響。當(dāng)PH值較低，亞硫酸鹽溶解度急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，會有石膏在很短時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生并析出，產(chǎn)生硬垢，阻礙漿液對SO2的吸收。而高PH值亞硫酸鹽溶解度降低，會引起亞硫酸鹽析出，產(chǎn)生軟垢。

煙氣中SO2與吸收塔漿液的化學(xué)反應(yīng)如下：

從以上反應(yīng)中看出，提高循環(huán)漿液的PH值可直接提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。PH值過低，能提高石膏的品質(zhì)，但不能保證脫硫效率(圖2為2013年6月29日PH值降低時(shí)，脫硫效率隨之降低實(shí)時(shí)趨勢圖引自我廠運(yùn)行PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng));而PH值過高，會造成石灰石粉的浪費(fèi)，降低了石膏的品質(zhì)，增加了循環(huán)漿液的密度，加大了對設(shè)備的磨損。為保證脫硫系統(tǒng)脫硫效率，PH值在5.0和6.0是經(jīng)過考證的合理范圍。

2.1.2原煙氣入口SO2濃度升高對脫硫效率的影響

我廠脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，不可避免的存在燃料摻配不當(dāng)、存煤SO2濃度過高等異常工況，當(dāng)燃料含硫量增加時(shí),煙氣中SO2質(zhì)量濃度也隨之上升(見圖3為2013年6月20日趨勢引自我廠運(yùn)行PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)),在其他運(yùn)行條件不變的情況下脫硫效率將呈下降趨勢。一般來說,在脫硫裝置一定的情況下,脫硫效率存在一個(gè)峰值,即在某一SO2質(zhì)量濃度下脫硫效率達(dá)到最高,當(dāng)SO2質(zhì)量濃度低于這個(gè)值時(shí),脫硫效率隨SO2質(zhì)量濃度的增加而有所增加;超過此值時(shí),較高質(zhì)量濃度SO2將迅速耗盡液相堿度,導(dǎo)致吸收SO2的液膜阻力增加,脫硫效率隨SO2質(zhì)量濃度的增加而減小。

從圖3中可以看出,當(dāng)吸收塔入口SO2質(zhì)量濃度增加,此時(shí)已經(jīng)達(dá)不到吸收塔系統(tǒng)處理SO2能力，(詳見2.1.1中化學(xué)反應(yīng)過程),靜煙氣SO2濃度上升，脫硫效率降低(見表1引自2013年6月20日運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì))。

2.1.3吸收劑石灰石的成份及性質(zhì)

石灰石成份的影響。石灰石中CaCO3的含量若過低，或雜質(zhì)過多，吸收塔內(nèi)保持相同的PH值，勢必增加石灰石漿液的補(bǔ)充量，造成吸收劑耗量的增加，同時(shí)也使石膏的純度下降，相應(yīng)脫硫效率下降。

石灰石顆粒度的影響。我廠規(guī)程規(guī)定，石灰石顆粒度小于1cm(圖4萊城電廠石灰石料場內(nèi)石灰石圖片引自現(xiàn)場照片)，若顆粒度較大時(shí)，相同時(shí)間、相同電耗，制備的石灰石漿液顆粒度相應(yīng)增加，補(bǔ)充至吸收塔內(nèi)時(shí)，在塔體內(nèi)接觸面積較小，造成反應(yīng)吸收效果不良，相應(yīng)造成脫硫效率降低。

2.1.4氧化空氣量不足對脫硫效率的影響

根據(jù)我廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)氧化空氣量不足時(shí)，將導(dǎo)致脫硫效率下降。由以上反應(yīng)方程式可以看出,氧化空氣主要是使反應(yīng)過程的充分氧化,與Ca+反應(yīng)生成CaSO42H2O。因此,保證足夠的氧化空氣量是保證脫硫效率的重要前提之一。此外,氧化空氣量不足還可能造成脫硫塔及除霧器結(jié)垢。

2.2檢修維護(hù)工作造成脫硫效率降低的原因及解決方法

2.2.1漿液循環(huán)泵葉輪及泵殼磨損對脫硫效率的影響

脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，因漿液循環(huán)泵中介質(zhì)為石灰石漿液，外加漿液中PH值變化較大，因此，石灰石漿液泵的磨損在所難免，循環(huán)泵葉輪如果磨損(見圖5引自檢修現(xiàn)場圖片)，葉輪直徑減小和葉輪表面出現(xiàn)凹凸?fàn)?，凹凸?fàn)顚⒃黾訚{液的局部阻力損失，造成葉輪出力降低。特別是集流器磨損直徑變大與葉輪直徑的減小或者流道改變，葉輪與蝸殼之間的容積損失增加，均將導(dǎo)致泵的出力減小，漿液循環(huán)量減少。漿液在泵內(nèi)高速流動(dòng)，對泵殼內(nèi)表面的沖刷磨損也是非常巨大的。經(jīng)常出現(xiàn)泵殼壁厚變薄，膜穿的情況。當(dāng)泵殼減薄后，經(jīng)葉輪作功后的漿液回流量相應(yīng)增加，漿液循環(huán)總量減小，壓頭理所當(dāng)然達(dá)不到應(yīng)有的高度，吸收效果變差，因此脫硫效率降低。

解決方案：當(dāng)漿液循環(huán)本葉輪及泵殼磨損嚴(yán)重時(shí)，相應(yīng)出現(xiàn)漿液循環(huán)泵電流減小，出力降低，將循環(huán)量減少，此時(shí)，應(yīng)停止運(yùn)行，對該泵葉輪及泵殼進(jìn)行特殊工藝防磨，當(dāng)防磨工作處理且養(yǎng)護(hù)完畢，可再次投入運(yùn)行。當(dāng)葉輪磨損嚴(yán)重時(shí)根據(jù)運(yùn)行周期可更換新葉輪，以保持正常漿液循環(huán)量。

2.2.2漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞對脫硫效率的影響

吸收塔系統(tǒng)運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)漿液循環(huán)泵出力降低的情況，在排除漿液循環(huán)泵磨損等情況外，應(yīng)考慮漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞。一旦以上部位堵塞，必將造成漿液流量減少，漿液循環(huán)泵出力降低，漿液噴淋擴(kuò)散半徑減小，吸收塔內(nèi)漿液噴淋不均，形成“煙氣走廊”的機(jī)率大為增加，因而降低脫硫效率。萊城電廠#3脫硫系統(tǒng)停機(jī)后檢查堵塞物成分，均是石灰石顆粒、SiO2、樹脂鱗片、亞硫酸鈣結(jié)垢物等。

解決方案：漿液循環(huán)泵出口噴頭及母管堵塞，應(yīng)利用停機(jī)機(jī)會進(jìn)行徹底清理疏通(圖6漿液泵母管及噴頭清理后圖片引自檢修現(xiàn)場圖片)，并建立檢查清理檔案，計(jì)劃性停機(jī)檢修，以保證脫硫效率在正常范圍。另外漿液循環(huán)泵停止備用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行徹底沖洗，盡可能將母管及噴頭處漿液及其它異物沖洗干凈，防止結(jié)塊堵塞。

2.2.3吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)的影響

萊城電廠在#3脫硫系統(tǒng)大修過程中，在吸收塔底部清理出了部分樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中含的雜質(zhì)等。為防止吸收塔內(nèi)部樹脂脫落，停機(jī)后，應(yīng)仔細(xì)檢查塔體內(nèi)樹脂脫落情況，并及時(shí)清理。#3脫硫正常運(yùn)行過程中也出現(xiàn)過電除塵出口煙塵濃度超標(biāo)的情況。煙塵濃度過大，在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸機(jī)會，降低了石灰石漿液中Ca+的溶解速率，同時(shí)煙塵飛灰中不斷溶出的一些重金屬會抑制Ca+與HSO3-的反應(yīng)。煙氣中粉塵含量持續(xù)超過設(shè)計(jì)允許量，將使脫硫率大為下降，管道內(nèi)部逐漸沉淀堵塞。另外，煙塵及飛灰呈堿性，當(dāng)其進(jìn)入漿液后，漿液PH值將升高。由于運(yùn)行中PH值控制不再通過Ca/S計(jì)算，而是只用PH值反饋控制，相應(yīng)減少了石灰石漿液量，但粉塵不會被消耗掉，因此造成虛假PH值升高，脫硫效率反而下降。

解決方案：為防止?jié){液循環(huán)泵出口母管及噴頭堵塞，除停機(jī)后清理雜質(zhì)異物外，應(yīng)采取長期有效的治理方案，萊城電廠在本次#3脫硫系統(tǒng)大修過程中，在漿液循環(huán)泵入口管加裝不銹鋼濾網(wǎng)(圖7萊城電廠#3脫硫漿液循環(huán)泵入口加裝濾網(wǎng)過程引自檢修現(xiàn)場圖片)，阻擋了樹脂脫落物、SiO2以及石灰石中含的雜質(zhì)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，效果良好，明顯降低了噴淋系統(tǒng)出口母管及噴頭清理周期，提高了脫硫系統(tǒng)投運(yùn)率及脫硫效率。

2.2.4GGH中原煙氣向靜煙氣中泄漏對脫硫效率的影響

我廠四臺脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，有兩臺機(jī)組(#3、4脫硫)存在GGH系統(tǒng)，盡管GGH設(shè)有低泄漏風(fēng)機(jī)，可有效防止原煙氣向凈煙氣側(cè)泄漏，但是，由于原煙氣壓力高于凈煙氣壓力，長期運(yùn)行后，GGH密封片磨損、調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，則原煙氣向凈煙氣系統(tǒng)泄漏，直接影響脫硫效率。

解決方法是：

(1)在檢修過程中對GGH動(dòng)靜密封片嚴(yán)密性進(jìn)行間隙調(diào)整，保持GGH密封裝置達(dá)到設(shè)備規(guī)范要求。

(2)保證GGH低泄漏風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，及時(shí)消缺，加強(qiáng)巡回檢查，保證低泄漏風(fēng)機(jī)的可靠運(yùn)行。

2.2.5煙氣測量系統(tǒng)對脫硫效率的影響

在線檢測系統(tǒng)(CEMS)傳輸信號不準(zhǔn)、測量管堵塞、溫度補(bǔ)償存在偏差等因素的存在，也將影響脫硫效率。

解決方法是：定期對CEMS進(jìn)行了定期校驗(yàn)和比對,運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常時(shí)，及時(shí)聯(lián)系檢修處理，以確保CEMS的準(zhǔn)確投運(yùn),保證脫硫效率在減排范圍之內(nèi)。

3結(jié)論

在實(shí)際運(yùn)行中影響脫硫效率的原因比較復(fù)雜，我將通過進(jìn)一步的總結(jié)，找出影響脫硫效率的因素，并進(jìn)行歸納分析，提出解決方案并實(shí)施，保證了脫硫系統(tǒng)脫硫效率在95%以上，確保煙氣達(dá)標(biāo)排放。