脫硫吸收塔發(fā)生石灰石屏蔽的原因及預(yù)防處理措施

胡文超，薛森賢，陳利軍，付文雙

(1.廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519050；2.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，廣東 廣州 510641)

0 引言

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司3、4號機組(2臺600MW超臨界機組)煙氣脫硫系統(tǒng)，各設(shè)置1套煙氣脫硫裝置(FGD)，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。FGD裝置由中電投重慶遠達環(huán)保工程有限公司設(shè)計，一爐一塔，共配套2個吸收塔。每套脫硫裝置的煙氣處理能力為相應(yīng)鍋爐BMCR工況時的100%煙氣量。2017年6月26日4號機組升負荷時，脫硫吸收塔漿液發(fā)生了“石灰石屏蔽”現(xiàn)象，導(dǎo)致排放的煙氣中SO2濃度升高，瞬時最高值超過了排放限值。

雖然“石灰石屏蔽”現(xiàn)象在采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的電廠中較為常見，但是在電廠實際生產(chǎn)過程中很多脫硫運行人員對其容易忽視，或者不夠了解。脫硫吸收塔漿液發(fā)生“石灰石屏蔽”會直接降低脫硫效率，若不采取行之有效的辦法處理，很容易導(dǎo)致排放的煙氣中SO2濃度超標。機組運行時造成“石灰石屏蔽”的原因往往是多方面的，只有了解具體原因才能采取針對性的預(yù)防及處理辦法。因此，探討脫硫吸收塔漿液發(fā)生“石灰石屏蔽”現(xiàn)象的原因、預(yù)防辦法及應(yīng)急處理措施是一個十分有意義的課題。

1 “石灰石屏蔽”現(xiàn)象

簡單講，“石灰石屏蔽”是指阻礙SO2吸收的物質(zhì)屏蔽或者包裹了漿液中的石灰石，造成石灰石與SO2接觸受阻，脫硫反應(yīng)停滯，石膏中石灰石含量不正常增加，漿液pH值并不隨供漿量的增加而上升，石灰石的利用率降低甚至喪失的異常現(xiàn)象[1-2]。

2017年6月26日12∶51至13∶51，金灣電廠4號機組負荷由350MW升至600MW，吸收塔入口煙氣SO2濃度由1482.2mg/m3上升到1753.5mg/m3后基本保持穩(wěn)定，但出口煙氣中的SO2濃度仍持續(xù)上漲，至14∶29時出口煙氣中的SO2濃度已經(jīng)達到了36.0mg/m3，超過了35mg/m3的限值，然后才開始下降，各項參數(shù)變化曲線如圖1所示。

值得注意的是，吸收塔此時仍在持續(xù)供漿且供漿量不斷增加，但是漿液的pH值并沒有隨著供漿量的增加而上升，反而略有下降。這是異?，F(xiàn)象，因為正常情況下漿液供漿量增加時，會引起漿液pH值上升，現(xiàn)在pH值反而下降說明漿液中部分石灰石已經(jīng)被屏蔽了。為了更進一步判斷吸收塔是否真發(fā)生了“石灰石屏蔽”，運行人員及時對漿液進行了化驗，結(jié)果如表1所示。

圖1 機組升負荷過程中各項參數(shù)變化曲線

從表1可以看出，機組升負荷時間段內(nèi)，漿液中CaCO3含量不斷增加且均大于3%，最高時將近20%，據(jù)此可基本判斷吸收塔漿液發(fā)生了亞硫酸鹽型“石灰石屏蔽”[2]。另外，如表1所示，漿液中的Al3+和F-濃度均比較高，其中Al3+超過了100mg/L，而且F-/Al3+摩爾比大于2，據(jù)此可判斷吸收塔內(nèi)還發(fā)生了氟鋁絡(luò)合物(AlFn,n一般為2～4)型“石灰石屏蔽”[2]。

2 “石灰石屏蔽”發(fā)生的原因

發(fā)生“石灰石屏蔽”后，該公司運行人員立即檢查脫硫系統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)等運行情況，并結(jié)合漿液參數(shù)變化情況，分析導(dǎo)致4號吸收塔漿液發(fā)生“石灰石屏蔽”的原因主要有煙氣量增加、粉塵濃度高、脫硫廢水未排效、燃用煤種調(diào)整不合理等幾方面。

2.1 燃煤量和煙氣量增加

機組升負荷時鍋爐負荷增加引起燃煤量和煙氣量增加，使吸收塔入口煙氣SO2濃度升高，突升的SO2與漿液接觸會在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的HSO3-和SO32-，形成的CaSO3較多，而此時的氧化風(fēng)量沒有相應(yīng)增加(見圖2)，無法將生成的CaSO3完全氧化成CaSO4，過飽和的CaSO3·1/2H2O易沉積在石灰石顆粒表面，致使石灰石溶解受阻，發(fā)生亞硫酸鹽型“石灰石屏蔽”。

圖2 機組升負荷過程中煙氣量及氧化風(fēng)量變化曲線

表1 機組升負荷過程中漿液參數(shù)

時間機組負荷/MWSO2濃度/mg·m-3入口煙氣出口煙氣漿量/m3漿液pH漿液CaCO3含量/%漿液F-濃度/mg·L-1漿液Al3+濃度/mg·L-1漿液密度/kg·m-312∶303571449．524．610．45．284．4323109110912∶503511470．023．49．65．265．7317112113413∶104471505．224．314．65．279．8354110113813∶305681725．025．320．65．2511．3330113114113∶505991698．327．321．85．2314．1311114114914∶105981764．031．224．55．2415．7328111115314∶305961720．035．824．95．2415．9342116115714∶506001680．032．532．65．2616．6319119116015∶105971646．431．321．05．2719．53341171162

2.2 煙氣中粉塵濃度高

一段時間以來，機組調(diào)峰較為頻繁，尤其是機組升負荷時煙塵濃度增加，致使除塵器處理后煙氣中粉塵濃度升高，造成進入吸收塔的煙塵量增加，由于粉塵中含有鋁化物和氟化物，易導(dǎo)致發(fā)生AlFn型“石灰石屏蔽”[3-4]。

2.3 長期沒有排放脫硫廢水

經(jīng)調(diào)查，由于該公司脫硫廢水處理系統(tǒng)檢修，4號吸收塔已經(jīng)將近一個月沒有排放廢水，石膏旋流器分離出的輕液全部重新進入吸收塔后循環(huán)利用，而脫硫后產(chǎn)生的廢水中含有大量的懸浮物、重金屬、氯離子以及過飽和的亞硫酸鹽等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將會在吸收塔漿液里不斷累積，而它們對石灰石漿液吸收SO2是有害的，輕則加重石灰石屏蔽，重則引起漿液中毒。

2.4 沒有合理調(diào)整燃燒煤種

為了控制燃煤成本，一般情況下該公司采用的是高硫份煤搭配低硫份煤的混合燃煤方式，但因磨煤機故障機組升負荷過程中沒有及時調(diào)整燃燒煤種，采用的煤種硫份較高，進入煙氣中的硫份增加最終導(dǎo)致吸收塔入口SO2濃度升高。

3 “石灰石屏蔽”的預(yù)防及處理

針對上述引起該公司4號吸收塔發(fā)生“石灰石屏蔽”的四個主要原因，提出“石灰石屏蔽”的預(yù)防及應(yīng)急處理的針對性措施。

3.1 “石灰石屏蔽”的預(yù)防

(1)當(dāng)機組負荷高或者升負荷時，應(yīng)首先檢查氧化風(fēng)機運行情況，確保氧化風(fēng)機運行正常和備用氧化風(fēng)機能夠順利投入。當(dāng)出現(xiàn)吸收塔入口煙氣SO2濃度明顯上升時，應(yīng)適當(dāng)增加氧化風(fēng)量，必要時投入備用氧化風(fēng)機。

(2)維護電除塵器正常運行，尤其是機組升負荷時，嚴密監(jiān)視電除塵運行情況，確保除塵器高效率運行。除塵器運行效率的高低直接關(guān)系到進入吸收塔漿液粉塵的含量，減少了進入吸收塔的粉塵量，能夠很大程度上降低發(fā)生“石灰石屏蔽”的機率。

(3)吸收塔脫硫效率的高低與漿液pH有直接關(guān)系，正常運行時最佳pH值應(yīng)控制在5.2-5.8之間，pH過高或過低都會降低脫硫效率，同時“石灰石屏蔽”與漿液pH也有很大關(guān)系[3]，因此要求嚴格控制漿液pH在正常范圍。

(4)適時根據(jù)機組負荷優(yōu)化配置燃燒煤種，考慮到燃煤成本的原因，盡量采用低硫份煤和高硫份煤合理搭配使用的燃煤方式。機組負荷高或者機組升負荷時，燃煤量增加且煙氣量大，此時應(yīng)降低高硫份煤的燃燒量，以減少硫分進入煙氣系統(tǒng)，從源頭上降低煙氣中SO2含量。

3.2 “石灰石屏蔽”的處理

(1)機組升負荷過程中若發(fā)生了“石灰石屏蔽”，此時應(yīng)立刻減少石灰石供漿量或停止供漿，使吸收塔漿液的pH緩慢下降至適當(dāng)，使被屏蔽的石灰石消解溶出。

(2)發(fā)生“石灰石屏蔽”應(yīng)立即出石膏和排放廢水，以降低吸收塔內(nèi)漿液密度。

(3)運行中發(fā)現(xiàn)吸收塔漿液已發(fā)生“石灰石屏蔽”現(xiàn)象時，應(yīng)在減少供漿量的同時增加氧化風(fēng)量，使形成的CaSO3的及時氧化成CaSO4。

(4)若上述處理仍不能湊效時，應(yīng)聯(lián)系主機及時降低機組負荷，以減少燃煤量和煙氣產(chǎn)生量。同時，及時調(diào)整高硫份煤與低硫份煤的配比，以減少煙氣中SO2的產(chǎn)生量。

4 結(jié)語

“石灰石屏蔽”是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫吸收塔中時常發(fā)生的現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)生這一現(xiàn)象的原因也很多，但根本原因都是由于吸收塔漿液中產(chǎn)生了阻礙石灰石與SO2反應(yīng)的物質(zhì)。漿液發(fā)生“石灰石屏蔽”后會直接降低吸收塔的脫硫效率，機組運行中應(yīng)盡量采取有效措施避免“石灰石屏蔽”現(xiàn)象的發(fā)生，若“石灰石屏蔽”已經(jīng)產(chǎn)生則要及時查找原因并采取針對性的應(yīng)急處理辦法加以解決，嚴格控制排放至大氣中的SO2濃度，防止SO2超標，保護大氣環(huán)境。

參考文獻：

[1]劉雪峰, 周國芹. 濕法脫硫系統(tǒng)石灰石閉塞成因及預(yù)防[J].節(jié)能與環(huán)保, 2014(8): 64-65.

[2]浙江省電力試驗研究院. 石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)石灰石屏蔽現(xiàn)象及診斷及處理方法[P]. CN201210077498. 2.

[3]周國芹,于洪珍, 馬雪華, 等. 濕法脫硫吸收塔漿液石灰石屏蔽原因分析及預(yù)防處理[J]. 電力科技與環(huán)保, 2015, 31(4):35-37.

[4]楊 韋.濕法脫硫廢水取水點的優(yōu)化方案[J].電力科技與環(huán)保,2016,32(1):48-49.