中小機(jī)組中石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)水平衡問題的解決方法

幸響軍

摘 要：本文以2x130t/h鍋爐石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)為例，論述了脫硫系統(tǒng)工藝流程、由于水平衡問題造成脫硫系統(tǒng)崩潰的原因，并提出水平衡問題的解決方法。

關(guān)鍵詞：石灰石-石膏；濕法煙氣脫硫；水平衡

中圖分類號：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0005-04

Abstract：2x130t/h boiler flue gas de-NOx system is taken as an example， the paper discusses process system，the reason for the collapse of the desulfurization system caused by the water balance，and gives the solutions of water balance.

Key words：Limestone-gypsum，wet flue gas desulfurization，water balance.

1 前言

由于石灰石在我國分步廣，來源方便、價(jià)格低廉，石灰石-石膏濕法是應(yīng)用最廣的煙氣脫硫技術(shù)。各大環(huán)保公司通過早期的技術(shù)引進(jìn)，中期的技術(shù)消化，以及后期的研發(fā)，在整體工藝不變的前提下，根據(jù)著眼點(diǎn)不同，而形成微小差異。

由于中小機(jī)組煙氣脫硫項(xiàng)目建造周期短、造價(jià)低、機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)相對較大等特點(diǎn)，需要我們設(shè)計(jì)人員在更短的時(shí)間內(nèi)考慮得更充分。

如不能滿足脫硫系統(tǒng)水平衡，使脫硫系統(tǒng)出水不少于進(jìn)水，將使脫硫系統(tǒng)的漿液越來越多，從吸收塔、漿罐中溢出，脫硫區(qū)域?qū)⒊蔀檎訚芍畤斐擅摿蛳到y(tǒng)崩潰，從而影響鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 工藝流程

隨著國家對節(jié)能環(huán)保要求的提高，近幾年來，中小機(jī)組煙氣脫硫增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)合并；不設(shè)煙氣換熱器，鍋爐引風(fēng)機(jī)出口的煙氣直接送入吸收塔凈化；不設(shè)煙氣旁路，只要鍋爐運(yùn)行，就需要脫硫系統(tǒng)投運(yùn)。

以江蘇某項(xiàng)目2x130t/hCFB鍋爐石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)為例，介紹工藝流程及水平衡。

見圖1工藝流程圖。

2.1 煙氣系統(tǒng)

不設(shè)脫硫增壓風(fēng)機(jī)、不設(shè)煙氣換熱器、不設(shè)煙氣旁路，鍋爐引風(fēng)機(jī)出口煙氣直接進(jìn)入吸收塔洗滌凈化，凈煙氣進(jìn)入煙囪排放。

2.2 吸收系統(tǒng)

吸收系統(tǒng)的核心為吸收塔，采用逆流噴淋空塔，煙氣從吸收塔中部進(jìn)入，由下往上流動(dòng)，噴淋漿液由上往下流動(dòng)。吸收塔底部為漿池，化學(xué)反應(yīng)主要在漿池內(nèi)完成，主要反應(yīng)方程式如下：

凈化后的煙氣通過機(jī)械除霧器、濕式電除塵器除去煙氣中大顆粒霧滴、SO3、PM2.5等污染物后離開吸收系統(tǒng)。

2.3 石灰石漿液系統(tǒng)

外購石灰石粉調(diào)漿，供吸收系統(tǒng)使用。調(diào)漿用水采用濾液水，濾液水不足時(shí)，工藝水補(bǔ)充。

2.4 石膏脫水系統(tǒng)

采用二級脫水，吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)石膏旋流器，底流濃度達(dá)到40～50%，進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行深度脫水。

2.5 排空系統(tǒng)

設(shè)置排水溝、集水坑、事故漿罐等設(shè)施，收集溢流的水、漿液、設(shè)備管道沖洗水等返回吸收系統(tǒng)重復(fù)利用，事故漿罐中儲存的漿液可作為系統(tǒng)重啟的石膏結(jié)晶用晶種。

2.6 工藝水系統(tǒng)

為脫硫系統(tǒng)各用水點(diǎn)送水。

3 水平衡計(jì)算

3.1 水系統(tǒng)構(gòu)成圖

石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)水系統(tǒng)構(gòu)成見圖2，水平衡圖。

3.2 水平衡的構(gòu)成

3.2.1 脫硫系統(tǒng)所有用水點(diǎn)均采用新鮮水

（1）邊界條件。機(jī)械除霧器和濕式電除塵器的沖洗周期不隨機(jī)組負(fù)荷變化而調(diào)整；

真空皮帶脫水機(jī)在高負(fù)荷時(shí)連續(xù)運(yùn)行，容量備用，低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行一半時(shí)間。

（2）水平衡表（表1）。

說明：此種情況下，脫硫系統(tǒng)進(jìn)水均大于脫硫系統(tǒng)出水，無法達(dá)到水平衡，脫硫系統(tǒng)中的水將越積越多，造成整個(gè)脫硫系統(tǒng)崩潰。

3.2.2 第二種情況

（1）邊界條件。除霧器沖洗在BMCR負(fù)荷、100%負(fù)荷沖洗頻率為1，75%負(fù)荷沖洗頻率為0.8，50%負(fù)荷和最低負(fù)荷沖洗頻率為0.4；石膏脫水系統(tǒng)的真空泵密封水回用做濾布濾餅沖洗水；真空皮帶脫水機(jī)間歇運(yùn)行在滿負(fù)荷工況；脫硫系統(tǒng)所有設(shè)備采用空冷；所有漿液泵的軸封沖洗水全部接管返回工藝水箱重復(fù)利用；

（2）水平衡表（表2）。

說明：此種情況下，脫硫系統(tǒng)進(jìn)水小于脫硫系統(tǒng)出水，為維持系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要補(bǔ)水，脫硫系統(tǒng)能達(dá)到水平衡。

3.3 沖洗水構(gòu)成

測量儀表的沖洗：PH計(jì)、密度計(jì)、與漿液接觸式液位計(jì)、漿液流量計(jì)等。

泵和管道的沖洗：在漿液泵停泵時(shí)，對停運(yùn)的泵和管道進(jìn)行沖洗。

吸收塔側(cè)攪拌器沖洗：當(dāng)攪拌器停運(yùn)后重啟時(shí)，應(yīng)進(jìn)行沖洗。

上述沖洗水間斷運(yùn)行，在水平衡計(jì)算時(shí)通常不考慮此量。

4 影響水平衡的因素

4.1 從系統(tǒng)配置上可減小水平衡問題

（1）是否有效利用回用水。如第一種情況中，將真空泵密封水收集到?jīng)_洗水箱中回用，BMCR負(fù)荷可節(jié)約用水1517kg/h；利用濾液水進(jìn)行調(diào)漿，可BMCR負(fù)荷可節(jié)約用水1724kg/h。

（2）循環(huán)泵和其他漿液泵的軸封沖洗水回用。所有臥式漿液泵都需要軸封沖洗水，正常情況下，軸封沖洗出水為干凈水，可返回工藝水箱回用。這部分水量消耗較大，每臺循環(huán)泵需要1～4m3/h，其他小漿液泵需要200～300L/h，BMCR負(fù)荷可節(jié)約用水6200kg/h，單次一項(xiàng)，就可解決BMCR負(fù)荷水平衡問題。

4.2 從運(yùn)行方式優(yōu)化上減小水平衡問題

（1）除霧器沖洗周期隨負(fù)荷變化調(diào)整。在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煙氣流速較高，煙氣中攜帶的霧滴含量較高，無論是機(jī)械除霧器還是濕式電除塵器都需要較高的沖洗頻率才能確保霧滴和污染物的去除效果；低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煙氣流速的降低，煙氣中霧滴攜帶量也將減小，可適當(dāng)降低沖洗頻率就可以達(dá)到同樣的去除效果。

（2）石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整。在脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)考慮一定的容量裕度，真空皮帶脫水機(jī)為變頻電機(jī)，可通過調(diào)整電機(jī)頻率來控制脫水機(jī)的運(yùn)行方式，如果采用間斷滿負(fù)荷運(yùn)行比連續(xù)半負(fù)荷運(yùn)行節(jié)水30～40%。

（3）廢水連續(xù)排放。由于石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)中，來自煙氣Cl-、細(xì)飛灰、重金屬離子等不能直接帶出脫硫系統(tǒng)，必須進(jìn)行廢水排放，由于機(jī)組容量小，廢水處理系統(tǒng)連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行對整個(gè)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本幾乎不產(chǎn)生影響，但對水平衡（特別是低負(fù)荷時(shí)）有明顯改善。

（4）機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷優(yōu)化，如為調(diào)峰機(jī)組，可考慮高低負(fù)荷錯(cuò)開，避免出現(xiàn)同時(shí)多臺機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行。

4.3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）增設(shè)石膏緩沖罐。將吸收塔漿池內(nèi)石膏漿液匯入緩沖罐，再送入石膏脫水系統(tǒng)。此緩沖罐可使單臺機(jī)組低負(fù)荷10～20h內(nèi)不會(huì)為水平衡問題造成脫硫系統(tǒng)崩潰。

（2）適當(dāng)加大濾液水箱容積。濾液水箱容積通常按0.3～0.5h設(shè)計(jì)容量，中小機(jī)組中，濾液水箱容量較小，可按0.5 ～1.0h設(shè)計(jì)。機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，脫水系統(tǒng)間歇運(yùn)行，在脫水系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間內(nèi)不排空濾液水箱，留著用于石灰石調(diào)漿，可確保10～20h脫水系統(tǒng)不運(yùn)行也有濾液水調(diào)漿，不必增加脫硫系統(tǒng)進(jìn)水，造成水平衡問題。

（3）當(dāng)機(jī)組長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可考慮將漿液送入事故漿罐儲存，待負(fù)荷轉(zhuǎn)高時(shí)返回吸收塔漿池?？山鉀Q單臺機(jī)組低負(fù)荷超過一周的水平衡問題。

5 結(jié)語

綜上所述，中小機(jī)組石灰石-石膏濕法煙氣脫硫項(xiàng)目中，往往會(huì)因?yàn)楣て诙?、造價(jià)低等原因，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能去簡化，造成水平衡問題而使整個(gè)脫硫系統(tǒng)崩潰。解決方法如下：

（1）盡可能利用回用水。如將設(shè)備冷卻水、軸封沖洗水返回工藝水箱回用；將真空泵密封水送入沖洗水箱回用。

（2）盡可能采用濾液水調(diào)制石灰石漿液，以減小脫硫系統(tǒng)進(jìn)水。

（3）避免同時(shí)多臺機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，可利用高負(fù)荷機(jī)組消化低負(fù)荷機(jī)組水平衡問題。

（4）增加石膏緩沖罐，可解決單臺機(jī)組一天內(nèi)的水平衡問題。

（5）合理利用事故漿罐，可解決單臺機(jī)組一周的水平衡問題。

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