燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)漿液異常分析與處理

劉以清

（廣州發(fā)電廠有限公司，廣州510160）

1 燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)漿液異常的現(xiàn)象

1.1 漿液“中毒”

對(duì)FGD運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的SO2去除效率急劇降低、pH值無(wú)法控制、吸收塔起泡溢流等現(xiàn)象，俗稱為漿液“中毒”。在運(yùn)行中可以發(fā)現(xiàn)，漿液“中毒”通常發(fā)生在升爐后1～2周或是石灰石粉、工業(yè)水水質(zhì)、煤種變換或設(shè)備故障時(shí)，通常出現(xiàn)的現(xiàn)象是漿液顏色發(fā)黑、流動(dòng)性降低變“黏”，數(shù)天之后在液位計(jì)顯示正常情況下溢流管出現(xiàn)溢流。

1.2 漿液反應(yīng)閉塞

吸收塔漿液“中毒”的根本原因是漿液與SO2的吸收與氧化過(guò)程放緩或反應(yīng)閉塞，“閉塞”石灰石的物質(zhì)主要有亞硫酸鈣、石膏、粉塵、Al2O3生成的絡(luò)合物[1]。其表現(xiàn)為：pH值突降至4左右，增大供漿量pH值仍無(wú)明顯上升、漿液中碳酸鈣含量高、脫硫效率大幅度降低、石膏呈現(xiàn)灰白色等。

1.3 石膏脫水困難

石膏漿液脫水困難也是漿液品質(zhì)惡化的表現(xiàn)之一。在運(yùn)行中出現(xiàn)吸收塔溢流和漿液反應(yīng)閉塞的情況通常采用漿液置換的方式進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)在正常的皮帶轉(zhuǎn)速和真空度的情況下出現(xiàn)石膏濾餅呈稀泥狀，則說(shuō)明漿液中毒嚴(yán)重，通常需要加大廢水排放和漿液置換才能緩解。對(duì)濕石膏檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：含水率＞12%、CaSO4·H2O＜90%、CaCO3＞1.5%；檢測(cè)漿液發(fā)現(xiàn)：F-、Cl-、鹽酸不溶物含量高于正常值，漿液中CaCO3含量高，漿液沉淀分層不明顯，電鏡下石膏晶體結(jié)構(gòu)呈針狀或片狀。實(shí)驗(yàn)室條件下加大抽濾真空度對(duì)石膏含水率無(wú)明顯影響，用酒精沖洗石膏表面抽濾效果明顯改善，分析得出是由于雜質(zhì)離子的引入改變了分子間作用力，當(dāng)溶劑極性改變，去除了毛細(xì)管結(jié)合水之間的張力，從而能夠脫水。

2 燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)漿液異常的原因

2.1 雜質(zhì)離子的引入

2.1.1 工業(yè)水水質(zhì)異常

目前大多數(shù)電廠執(zhí)行“廢水零排放”制度，廠區(qū)中水回用即為工業(yè)水。如果工業(yè)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，其中Cl-、SO42-、金屬離子（Ca2+、Mg2+）、懸浮物等會(huì)在吸收塔內(nèi)形成堿性物質(zhì)、絡(luò)合物及粘性雜質(zhì)，吸收塔內(nèi)漿液析出CO2，在擾動(dòng)作用下形成大量泡沫[2]，在使用循環(huán)冷卻水作為補(bǔ)水的電廠，循環(huán)冷卻水中使用的殺菌劑也起到表面活性的作用，使?jié){液表面張力降低。

2.1.2 石灰石粉品質(zhì)不佳

參考重慶市發(fā)布的DB50T 378-2011《煙氣脫硫（濕法）石灰石粉》，石粉中CaO含量至少≥47.5%（二等品）；河北省地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T 2032-2014《煙氣脫硫（濕法）用石灰石粉》對(duì)MgCO3含量要求≤5.0%，鹽酸不溶物≤6.0%。石粉中的雜質(zhì)（MgCO3，AL2O3、SiO2、Fe2O3等鹽酸不溶物） 對(duì)漿液的影響可從三個(gè)方面分析：一是在50℃時(shí)，Mg(OH)2的溶解度高，H+優(yōu)先與Mg(OH)2反應(yīng)，限制了CaCO3的溶解，同時(shí)MgCO3與CaCO3晶體之間的力的作用，導(dǎo)致CaCO3溶解度下降，在pH小于5.2的條件下幾乎沒(méi)有活性；二是Mg2+離子的加入，漿液中生成粘性物質(zhì)MgSO4,增加了漿液的表面張力，在攪拌器和噴淋層的擾動(dòng)下產(chǎn)生大量泡沫，三是溶解鹽提高了漿液的硬度，增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性。

2.1.3 鍋爐升爐過(guò)程投油

機(jī)組升爐投油以及未燃燒充分的顆粒物都會(huì)為FGD系統(tǒng)帶入有機(jī)物，重油燃燒產(chǎn)生的有機(jī)氣體改變漿液表面活性，未燃燒充分的碳顆粒與其他物質(zhì)發(fā)生皂化反應(yīng)，促使油膜的形成。因鍋爐投油引起的漿液異常，主要發(fā)生在升爐后1～2周內(nèi)，漿液起泡呈“洗衣粉泡沫”狀，顏色近似深棕色，漿液置換過(guò)程中溢流坑也會(huì)出現(xiàn)泡沫溢流。

2.1.4 煙氣中粉塵含量高

目前研究表明，F(xiàn)GD系統(tǒng)對(duì)PM2.5有較好的效果，對(duì)0.5～1μm粒徑段的顆粒物去除率高達(dá)45.23%，脫硫前和脫硫后的粉塵濃度相差約5mg/Nm3。若FGD系統(tǒng)前端的電除塵器出力不足，煙塵飛灰中的Al3+和HF生成絡(luò)合物AlF3，這種膠凝狀沉淀附著在石灰石顆粒表面，阻礙了石灰石的傳質(zhì)過(guò)程，影響活性；F-與漿液中的Ca2+反應(yīng)生成CaF2沉淀，粒徑偏大，與石膏晶體之間間隙形成毛細(xì)管結(jié)合水，導(dǎo)致脫水困難。

2.2 運(yùn)行參數(shù)不合理

2.2.1 pH值過(guò)高或過(guò)低

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝有三個(gè)主要反應(yīng)過(guò)程，一是吸收反應(yīng)，即循環(huán)漿液與煙氣接觸吸收煙氣中大部分的二氧化硫；二是氧化反應(yīng)；三是中和反應(yīng)。FGD系統(tǒng)運(yùn)行中，pH值通常控制在5.2～5.8之間。pH值過(guò)低，出口SO2排放濃度高，吸收塔內(nèi)漿液密度低，晶種少，漿液很不成熟、穩(wěn)定，對(duì)抗外界環(huán)境變化的耐受力低，容易在升塔初期出現(xiàn)漿液起泡的現(xiàn)象；pH值過(guò)高，導(dǎo)致漿液發(fā)白，晶種呈片狀，后期出現(xiàn)石膏脫水困難的現(xiàn)象。

2.2.2 氧化風(fēng)量的變化

氧化風(fēng)量的控制對(duì)FGD系統(tǒng)漿液質(zhì)量也有明顯的影響，運(yùn)行過(guò)程中如果氧化風(fēng)流速不均勻，吸收塔漿液氣液平衡被破壞，導(dǎo)致漿液異常。氧化風(fēng)量過(guò)小，漿液中的CaSO3的氧化效率降低，漿液中可溶性亞硫酸鹽濃度增大，導(dǎo)致石膏純度降低石膏脫水困難；氧化風(fēng)量過(guò)大，則加劇了漿液的擾動(dòng)，大量多余空氣形成的氣泡從氧化區(qū)上升到漿液表面，造成虛假液位甚至導(dǎo)致吸收塔溢流。

2.2.3 廢水系統(tǒng)效率低

根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)，石膏含水率與二水硫酸鈣含量呈反比，石膏脫水不干是脫硫石膏品質(zhì)差的重要指標(biāo)；與亞硫酸鈣含量呈正比，說(shuō)明石膏脫水不干是由于粘性物質(zhì)亞硫酸鈣引起；與Cl-含量成正比且Cl-含量對(duì)石膏含水率影響大。

圖1 石膏游離水與漿液主要成分濃度關(guān)系圖

3 燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)漿液異常的處理

3.1 查明原因

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況分析漿液異常時(shí)應(yīng)先檢查公用系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常變化，比如更換了石灰石粉、煤種，工業(yè)水水質(zhì)變化等，然后分析FGD系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的爐是否頻繁投油燃燒，除塵系統(tǒng)是否運(yùn)行正常等，逐個(gè)排除可能造成漿液異常的所有情況。

3.2 調(diào)整運(yùn)行參數(shù)

密切留意漿液pH值、密度、液位，并按運(yùn)行規(guī)程的要求控制在合適的范圍之內(nèi)。特別需要注意的是在漿液起泡期間應(yīng)注意地坑與濾液池的液位及相應(yīng)泵的電流，防止因泡沫造成的虛假液位而溢流或空抽，當(dāng)泵的電流明顯低于額定電流時(shí)應(yīng)手動(dòng)停泵，防止泡沫對(duì)泵葉輪的氣蝕。

3.3 進(jìn)行漿液置換

在運(yùn)行中，異常漿液可通過(guò)出石膏的方式將雜質(zhì)排出系統(tǒng)。此過(guò)程應(yīng)注意事故塔漿液在濾液回用時(shí)禁止打到其他塔，濾液在沒(méi)有查明事故原因情況下不能打至事故漿液箱，防止交叉感染。如果漿液起泡，可以組織人員對(duì)泡沫進(jìn)行打撈，將泡沫中的雜質(zhì)帶出FGD系統(tǒng)。

3.4 投加消泡劑等試劑

可根據(jù)“中毒”狀況，在地坑中適當(dāng)投入氫氧化鈉、乙二酸或消泡劑。投放時(shí)注意計(jì)量，寧少勿多。消泡劑只能緩解起泡速度，不能根治起泡原因，在消泡劑作用下同時(shí)配合進(jìn)行漿液置換。根據(jù)我廠以往經(jīng)驗(yàn)，加入消泡劑有堵塞除霧器的弊端，故謹(jǐn)慎采用。