燃煤電廠濕法煙氣脫硫過程的優(yōu)化分析

　　針對(duì)燃煤電廠已投運(yùn)濕法煙氣脫硫系統(tǒng)普遍存在的問題，結(jié)合有關(guān)規(guī)定，從技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)性角度分析火電廠煙氣脫硫項(xiàng)目決策和工藝選擇時(shí)應(yīng)注意的問題，提出建議，以優(yōu)化煙氣脫硫過程。

　　濕法煙氣脫硫是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)、物理反應(yīng)過程，包括二氧化硫吸收、石灰石溶解、石膏結(jié)晶等幾個(gè)階段，反應(yīng)物、溫度、pH、停留時(shí)間等條件都影響反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫化學(xué)反應(yīng)工藝的調(diào)整就是對(duì)這些反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化控制。

　　濕式煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)

　　1確保反應(yīng)原料的品質(zhì)

　　參與脫硫反應(yīng)的物質(zhì)除了原煙氣外，還有脫硫劑石灰石和工藝水，它們直接影響反應(yīng)，或與其它物質(zhì)協(xié)同作用。

　　脫硫劑石灰石的特性主要體現(xiàn)在顆粒度和反應(yīng)活性兩個(gè)方面，一般的石灰石粉細(xì)度要求90%以上通過250目。某電廠在磨機(jī)投運(yùn)初期，石灰石粉細(xì)度經(jīng)常達(dá)不到這一要求，導(dǎo)致石灰石利用率低，石膏中CaCO3含量經(jīng)常大于3%，經(jīng)過對(duì)磨機(jī)的運(yùn)行調(diào)整，細(xì)度得到改善，對(duì)漿液pH的調(diào)控能力增強(qiáng)，石膏中CaCO3含量也漸趨正常。

　　石灰石活性是一個(gè)容易被忽視的指標(biāo)，用反應(yīng)速率來衡量，即pH在5.5的條件下，石灰石轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)達(dá)到80%的時(shí)間，時(shí)間越短越有利于反應(yīng)。從近幾年的實(shí)際測(cè)試結(jié)果看，當(dāng)反應(yīng)速率超過20000s時(shí)，石灰石中Ca2+的溶解就會(huì)受影響，將導(dǎo)致石灰石利用率下降。我們通過對(duì)石灰石品質(zhì)的跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)石灰石活性不佳時(shí)，通知電廠及時(shí)更換石灰石原料，以確保合格的石灰石粉參與脫硫反應(yīng)。

　　脫硫工藝水進(jìn)入吸收塔后被蒸發(fā)濃縮。高濃度的無機(jī)離子會(huì)影響石灰石的溶解和脫硫反應(yīng)，因此必須對(duì)脫硫工藝水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，特別是電導(dǎo)率、COD、SS等指標(biāo)。

　　某電廠為了節(jié)約水耗，進(jìn)行廢水回收利用，將電廠處理后的生活污水補(bǔ)充至脫硫工藝水池，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，要求處理后生活污水的電導(dǎo)率低于500us/cm，水量小于800m3/d。另一電廠將處理過的渣水與原水混合作為脫硫工藝水，要求渣水處理系統(tǒng)的出水Ca2+濃度控制在700mg/L以內(nèi)，Cl-<1200mg/L，濁度<20NTU，這樣才不會(huì)對(duì)吸收塔漿液的成份、pH的自動(dòng)控制和石青品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。

　　2合理控側(cè)槳液pH

　　吸收塔漿液pH控制是石灰石一石膏濕法脫硫反應(yīng)的核心，它受機(jī)組負(fù)荷、原煙氣SO2濃度、脫硫效率控制值、石灰石品質(zhì)等條件的影響。

　　在一定范圍內(nèi)，pH值越高越有利于SO2的吸收，提高脫硫率。但當(dāng)pH大于5.8時(shí)，石灰石中Ca2+的溶解速度就減慢，SO32-的氧化也受到抑制，不利于石膏的結(jié)晶；反之，pH越低越有利于石灰石的溶解，但SO2的吸收受到抑制，脫硫效率將下降。因此，在運(yùn)行中保持吸收塔漿液pH穩(wěn)定，將其控制在一合適范圍內(nèi)（一般為5.2一5.6），是有效控制SO2吸收反應(yīng)、獲得穩(wěn)定脫硫率和石裔品質(zhì)的前提。

　　pH控制具有高度非線性、時(shí)變性、時(shí)延性及各種不確定性等特點(diǎn)，也受pH計(jì)、石灰石漿液密度計(jì)、煙氣流量?jī)x測(cè)定準(zhǔn)確性的影響，在脫硫運(yùn)行中將漿液pH值穩(wěn)定在一定值較難。當(dāng)煙氣量或原煙氣SO2濃度（即SO2負(fù)荷）突升或突降時(shí)，pH容易產(chǎn)生波動(dòng)，而此時(shí)如果PID控制性能不好或相關(guān)的表計(jì)量不淮確，就會(huì)導(dǎo)致pH失控。

　　為了避免和減少此類情況的出現(xiàn)，我們進(jìn)行穩(wěn)定漿液pH的研究，一是對(duì)一些投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的脫硫裝里，參與漿液pH調(diào)節(jié)的PID參數(shù)重新進(jìn)行整定，并動(dòng)態(tài)跟蹤，及時(shí)調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)。二是根據(jù)理論計(jì)算制定SO2負(fù)荷與石灰石漿液加入量的關(guān)系曲線，運(yùn)行人員可根據(jù)當(dāng)時(shí)的SO2負(fù)荷嚴(yán)密監(jiān)視石灰石漿液的加人量，這樣一般不會(huì)出現(xiàn)石灰石漿液過量或不足的情況，漿液pH也不會(huì)出現(xiàn)大起大落現(xiàn)象，采取這兩種措施后，大部分電廠的脫硫pH穩(wěn)定性比以往有較大改進(jìn).

　　3pH異常的原因分析及對(duì)策

　　一般的石灰石一石膏濕法脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后，或多或少發(fā)生過漿液pH異?，F(xiàn)象，而大都表現(xiàn)為脫硫反應(yīng)盲區(qū)，這是SO2吸收反應(yīng)過程中的一種異常情況，即脫硫效率和漿液pH并不隨石灰石漿液的加入而升高，表現(xiàn)為石灰石的溶解受阻，漿液pH和脫硫率均下降。

　　根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，脫硫反應(yīng)盲區(qū)通常分兩種情況，一是CaSO3致盲，出現(xiàn)在CaSO3大量產(chǎn)生且未完全氧化時(shí)；二是在漿液中形成氟化鋁絡(luò)合物（AlFx），吸附于石灰石顆粒表面，阻礙石灰石的溶解。針對(duì)這一情況，我們對(duì)盲區(qū)產(chǎn)生的機(jī)理和特性進(jìn)行研究分析，總結(jié)出盲區(qū)產(chǎn)生的一般條件有：原煙氣SO2負(fù)荷突變，石灰石品質(zhì)較差，燃煤中組含量偏高，原煙氣的粉塵含量高，脫硫廢水排放量偏少等。

　　在此基礎(chǔ)上，我們?cè)诙鄠€(gè)電廠開展了脫硫盲區(qū)的預(yù)防和處理方法的研究和實(shí)踐，當(dāng)出現(xiàn)脫硫盲區(qū)前兆時(shí)，不少電廠就會(huì)及時(shí)采取以下措施，極大地減少脫硫盲區(qū)的發(fā)生率，縮短處理盲區(qū)的時(shí)間。

　　①嚴(yán)格控制石灰石漿液的加入量，盡量投運(yùn)漿液pH自動(dòng)，制定原煙氣SO2負(fù)荷與石灰石漿液加入量的關(guān)系曲線，確保石灰石漿液不過量。

　?、诩訌?qiáng)漿液pH異常期間的化學(xué)分析，當(dāng)漿液中CaC03含量超過3%時(shí)就需要調(diào)整有關(guān)工藝控制參數(shù)，必要時(shí)增加漿液F-的檢測(cè)，以便盡快找出異常的原因。

　?、廴绻荂aSO3，致盲，則立即減少或停止石灰石漿液的加入，當(dāng)pH降至4.0左右時(shí)，再緩慢提升pH值。如果是AIFx致盲，則應(yīng)立即更換鍋爐徽燒煤種。

　?、苊^(qū)出現(xiàn)后，及時(shí)采取增開循環(huán)泵、增開氧化風(fēng)機(jī)、增加廢水排放量、降低吸收塔漿液密度等運(yùn)行措施。

　　4提高脫硫運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的實(shí)踐

　　漿液再循環(huán)泵是SO2吸收系統(tǒng)最主要的耗電設(shè)備，增加循環(huán)泵投運(yùn)臺(tái)數(shù)即提高液氣比，可以提高脫硫率，同時(shí)使?jié){液pH降低，石灰石利用率也隨之提高。反之，則必須提升漿液pH，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有諸多不利。

　　脫硫運(yùn)行中正確把握液氣比與脫硫效率、漿液pH、石灰石利用率之間的關(guān)系，對(duì)于脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性十分重要。在實(shí)踐中我們應(yīng)充分利用這些工藝參數(shù)之間的邏輯關(guān)系，根據(jù)入口煙氣SO2的負(fù)荷對(duì)循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

　　與火電廠的常規(guī)設(shè)備不同，脫硫系統(tǒng)設(shè)備的性能和壽命受運(yùn)行環(huán)境的影響特別大，容易出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞、腐蝕、磨損等現(xiàn)象，設(shè)備維護(hù)的目的就是延緩或減少這些現(xiàn)象的發(fā)生。例如為減少GGH的差壓，定期用壓縮空氣或高壓水沖洗，同時(shí)要定時(shí)沖洗除霧器；為提高氧化風(fēng)機(jī)的效率，應(yīng)定期清掃風(fēng)機(jī)入口濾網(wǎng)。為減少設(shè)備的磨損，運(yùn)行中盡可能降低吸收塔漿液密度等。

　　濕法脫硫有許多特殊的熱工和化學(xué)儀表，如CEMS、pH計(jì)、密度計(jì)、液位計(jì)、流量計(jì)等，這些儀表監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性對(duì)工藝控制和經(jīng)濟(jì)性十分重要。如CEMS中SO2濃度監(jiān)側(cè)值直接影響到脫硫率的控制和設(shè)備調(diào)整。pH計(jì)側(cè)量的有效性關(guān)系到脫硫率、石灰石利用率和石膏品質(zhì)。漿液密度計(jì)的準(zhǔn)確性則能設(shè)備的磨損得到有效的狀態(tài)監(jiān)控，可減少它們的維護(hù)成本。因此，加強(qiáng)脫硫儀表的校驗(yàn)和維護(hù)，提高其準(zhǔn)確性和有效性，是保證脫硫系統(tǒng)可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要前提。