660MW火力發(fā)電廠石灰/石灰石—石膏法脫硫技術(shù)問題及解決方案

陳爆

摘 要：環(huán)境污染和能源枯竭是目前人類面對(duì)的兩大問題，而大氣污染又是直接對(duì)人身體造成影響的，因此，對(duì)于大氣環(huán)境的保護(hù)和大氣污染的治理一直是各界學(xué)者關(guān)注的問題。石灰石-石膏法脫硫工藝是火電廠目前最常用的脫硫方法，運(yùn)行穩(wěn)定是其最突出的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：石灰石-石膏法；脫硫工藝；大氣

引言

近年來，環(huán)保成了當(dāng)今社會(huì)最熱門的話題，身邊的空氣受到污染就會(huì)通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人的身體，使人的呼吸系統(tǒng)以及整體的健康狀況受到影響。因此，在環(huán)境治理方面，相關(guān)的學(xué)者和專家投入了大量精力在大氣污染的防治工作中。

1 石灰石-石膏法脫硫的工作原理

采用石灰石或石灰作為脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，當(dāng)石灰為吸收劑時(shí)，石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。

在脫硫過程中，主要起作用的是石灰石，其與廢氣中的二氧化硫反應(yīng)，最終生成亞硫酸氫鈣；然后亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣與氧氣反應(yīng)最終生成石膏（CaSO4·2H2O）。當(dāng)完成脫硫和氧化過程后，吸收塔會(huì)將石膏漿液排出，排出的漿液再經(jīng)過濃縮、脫水，從而達(dá)到含水量小于10%的標(biāo)準(zhǔn)，再送運(yùn)至儲(chǔ)存庫(kù)，而具體的處理手段因每個(gè)火電廠的實(shí)際情況而不同，經(jīng)過脫硫處理的煙氣仍然不能直接排放，還要經(jīng)過除霧器進(jìn)行除霧，通過火電廠的煙囪排出。

2 脫硫石膏技術(shù)中出現(xiàn)的問題

2.1石膏漿液質(zhì)量

石膏質(zhì)量直接取決于石膏漿液質(zhì)量。石膏漿液質(zhì)量的首要指標(biāo)為石膏純度，主要由石膏漿液中硫酸鹽含量決定。石灰石利用率反映了石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鹽的效率，衡量指標(biāo)為石膏漿液中碳酸鹽含量。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制碳酸鹽含量低于3%，保證脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.2 石灰石化學(xué)成分

石灰石化學(xué)成分影響脫硫石膏品質(zhì)。天然石灰石一般都含有少量的硅、鋁、鎂、鐵等雜質(zhì)，濕法脫硫工藝在設(shè)計(jì)時(shí)，除要求石灰石品質(zhì)滿足表1所示指標(biāo)外，還要求石灰石中SiO2含量不高于4%，鐵鋁氧化物含量不高于1.5%。

2.3 粒徑

石灰石顆粒大小和表面積既影響脫硫性能，又影響脫硫石膏質(zhì)量。石灰石粒徑過大，不易溶解，在接觸反應(yīng)過程中，需要的pH值低，但低pH值既降低脫硫效率，又影響石膏漿液質(zhì)量。石灰石粒徑過細(xì)，會(huì)增加研磨系統(tǒng)功耗和設(shè)備投資。因此，一般而言，濕法脫硫工藝要求90%以上石灰石顆粒小于44μm。

2.4石膏漿液pH值

石膏漿液的pH值是影響石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)的重要運(yùn)行參數(shù)，也是影響脫硫石膏品質(zhì)的重要因素。提高漿液pH值利于SO2吸收，但導(dǎo)致設(shè)備結(jié)垢程度增加；降低pH值將使SO2吸收速度變慢。漿液pH值下降到4時(shí)，SO2吸收速度幾乎為零。此外，漿液pH值還影響石灰石、二水石膏和半水亞硫酸鈣溶解度，影響吸收反應(yīng)的進(jìn)行。

2.5氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)程度影響脫硫石膏品質(zhì)。一般而言，吸收塔內(nèi)設(shè)置有空氣氧化裝置，氧化方式為強(qiáng)制氧化。氧化反應(yīng)使得大量亞硫酸氫根轉(zhuǎn)化成硫酸根，進(jìn)而形成硫

酸鈣，生成石膏產(chǎn)品。為了提高脫硫石膏產(chǎn)量，常設(shè)置氧化風(fēng)機(jī)，往漿液中鼓入過?？諝?，使氧化率高于95%。若氧化率低于此數(shù)值，將出現(xiàn)亞硫酸鈣與硫酸鈣混合晶體、結(jié)垢現(xiàn)象，影響脫硫石膏品質(zhì)。

3 火力發(fā)電廠脫硫技術(shù)問題的解決方案

3.1 降低吸收塔煙氣溫度

煙溫越低，越有利于脫硫率的提高，但由于霧化不均勻，如果控制溫度較低就存在部分區(qū)域溫度過低，這部分煙氣進(jìn)入后除塵器，低于露點(diǎn)，存在腐蝕或脫硫灰結(jié)塊的問題，影響后除塵器的收塵效果，只有均勻的溫度控制，才能有利于提高脫硫率和增加后除塵的使用壽命。保證脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須控制鍋爐煙氣的排放量，嚴(yán)格控制煙溫、煙塵含量和含硫量在合理范圍之內(nèi)，否則以上參數(shù)超出設(shè)計(jì)范圍，除塵效率和脫硫效率會(huì)有明顯變化。

3.2 增加噴嘴數(shù)目，優(yōu)化霧化方式

噴嘴方式和霧化方式的不同也會(huì)影響火力發(fā)電廠的脫硫率問題。通過對(duì)噴嘴數(shù)目及霧化不同的A、B兩個(gè)火力發(fā)電廠進(jìn)行對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)A電廠采用六個(gè)噴嘴，霧化控制的面積較小，死角相對(duì)較少，有利于提高煙氣中的SO2和消石灰的反應(yīng)空間，而B采用四個(gè)噴嘴，在吸收塔中均勻分布于四個(gè)角，霧化時(shí)存在較大的死角，分布不均，部分煙氣存在旁路問題。

3.3 優(yōu)化大灰斗循環(huán)灰進(jìn)入裝置

大灰斗循環(huán)灰進(jìn)入裝置對(duì)于提高火力發(fā)電廠的脫硫率也是很重要的。實(shí)踐證明大灰斗循環(huán)灰進(jìn)入的部位不同，火力發(fā)電廠的脫硫率也不同。大灰斗循環(huán)灰進(jìn)入的部位設(shè)置在文丘里管上部與大灰斗循環(huán)灰進(jìn)入的部位設(shè)置在文丘里管中部的兩個(gè)火力發(fā)電廠相比，大灰斗循環(huán)灰進(jìn)入的部位設(shè)置在文丘里管中部有利于循環(huán)灰的均勻分布和流化，提高煙氣與循環(huán)灰的均勻接觸，提高了循環(huán)灰的利用，有利于煙氣中SO2的吸收，這便提高了火力發(fā)電廠的脫硫率。

3.4 提高預(yù)除塵器的除塵效率

對(duì)于火力發(fā)電廠的脫硫率來說，提高預(yù)除塵器的除塵效率對(duì)于脫硫率也相當(dāng)重要。預(yù)除塵器除塵效率差異對(duì)于脫硫效率的影響是很大的，A火力發(fā)電廠的預(yù)除塵器除塵效率為70%～75%，B火力發(fā)電廠的預(yù)除塵器的除塵效率達(dá)到了98%，對(duì)于這兩個(gè)具有不同除塵效率的火力發(fā)電廠來說，由于B電廠的除塵效率高，在脫硫吸收塔中粉煤灰的濃度低，相應(yīng)提高了吸收塔中消石灰和SO2的反應(yīng)機(jī)會(huì)，提高了消石灰的利用率，也提高了脫硫效率。

3.5 多樣性的增容改造

石膏濕法煙氣脫硫增容改造技術(shù)方案必須由專業(yè)咨詢單位對(duì)各種方案進(jìn)行可行性研究報(bào)告，原則上要求技術(shù)可行、運(yùn)行可靠、投資成本低，設(shè)備性價(jià)比高。另需考慮充分利用現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)設(shè)備，公用系統(tǒng)等，最大限度的減少新設(shè)備的投入成本。選擇方案時(shí)，應(yīng)考慮鍋爐燃煤含硫量以及對(duì)以后煤質(zhì)變化的適應(yīng)性，并且出口SO2濃度滿足國(guó)家規(guī)定的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)，最大程度的減少排放量。選擇改造方案時(shí)，需考慮工期因素。增容改造工程一般70天左右，工期緊。選擇時(shí)，要求方案施工周期短，施工方便。

3.6 做好煤質(zhì)選擇工作

煤質(zhì)的選擇對(duì)于660MW機(jī)組提高脫硫率的作用是比較大的，設(shè)計(jì)使用的煤質(zhì)不同，對(duì)于脫硫率的影響也不同，因此，為了提高火力發(fā)電廠的脫硫率，我們必須保證煤質(zhì)質(zhì)量。一般情況下設(shè)計(jì)煤的含硫量為0.6%～0.8%，在此情況下電廠吸收塔入口煙氣中SO2的濃度一般為2400 mg/Nm3～2500mg/Nm3，而為了提高火力發(fā)電廠的脫硫率，我們一般將煤種的含硫量控制在1.0%～1.2%，此時(shí)火力發(fā)電廠吸收塔入口SO2濃度為3000mg/Nm3～4600mg/Nm3。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，中國(guó)火力發(fā)電廠在脫硫問題上常用的兩種方式是半干法和濕法，但當(dāng)前中國(guó)火力發(fā)電廠的脫硫技術(shù)受到不同程度的制約，需要我們從火力發(fā)電廠的脫硫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀入手，加強(qiáng)理論創(chuàng)新，促進(jìn)火力發(fā)電廠脫硫工藝再上新臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)

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