濕法脫硫存在的主要問題與技術(shù)探討

陳小明

（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司熱電運行部,寧夏 靈武 750411）

1 脫硫簡要介紹

當前,火力發(fā)電行業(yè)脫硫應(yīng)用技術(shù)總體上比較成熟,絕大多數(shù)火電行業(yè)均采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)工藝,該技術(shù)應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟可靠,設(shè)計脫硫效率可以達到98%以上,近幾年,國家針對污染物排放標準也越來越嚴格,脫硫設(shè)施在投運過程中暴露出一些問題,亟待重視和解決,本文重點針對石灰石－石膏濕法脫硫工藝在實際應(yīng)用中存在的主要問題進行探討。

2 石灰石－石膏濕法脫硫

（1）二氧化硫的吸收過程。（2）反應(yīng)產(chǎn)物的氧化過程。（3）結(jié)晶生成石膏的過程。

3 脫硫裝置的介紹及應(yīng)用

3.1 情況介紹

某公司2×330MW機組采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置,每臺機組對應(yīng)一座脫硫塔,煙氣系統(tǒng)不設(shè)GGH和旁路煙道,增壓風(fēng)機與引風(fēng)機合并設(shè)置,脫硫系統(tǒng)壓降通過引風(fēng)機克服,兩臺機組共用一座210m高內(nèi)襯鈦鋼煙囪,每臺機組脫硫設(shè)施原設(shè)計配置三臺脫硫漿液循環(huán)泵,原脫硫設(shè)施設(shè)計脫硫出口二氧化硫排放濃度200mg/Nm3以下,為了進一步滿足日益嚴格的污染物排放標準,2015年,通過對脫硫設(shè)施實施提效改造,目前,每座脫硫塔配置五臺脫硫漿液循環(huán)泵,設(shè)計脫硫效率98.99%,在脫硫設(shè)施出口新增濕式除塵器,經(jīng)過改造后,凈煙氣二氧化硫排放濃度達到35mg/Nm3以下,滿足超低排放指標要求。

3.2 工藝簡要描述

鍋爐煤粉燃燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)SCR脫硝裝置、電除塵器,通過引風(fēng)機增壓后進入脫硫吸收塔,煙氣經(jīng)過石灰石-石膏濕法脫硫設(shè)施后,與吸收塔上部噴淋層噴淋下來的石灰石漿液逆向接觸,煙氣中二氧化硫與石灰石漿液在脫硫塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成亞硫酸鈣,匯于吸收塔下部的漿液池,同時,氧化風(fēng)機向脫硫塔底部漿液池中不斷送入空氣,對脫硫塔底部漿液進行強制氧化,使亞硫酸鈣充分氧化為硫酸鈣,脫硫塔底部漿液再通過石膏排出泵先后送入石膏旋流器和真空皮帶脫水系統(tǒng)進行脫水處理,最終形成含水率10%左右的石膏落入石膏庫,石膏優(yōu)先考慮送至綜合利用單位進行綜合利用,剩余少部分石膏送至渣場暫時存放。

3.3 存在的主要問題

（1）脫硫系統(tǒng)接觸漿液設(shè)備和管道沖刷磨損較為嚴重。（2）噴淋層噴嘴堵塞和結(jié)垢現(xiàn)象較為突出。（3）脫硫塔頂部除霧器坍塌、堵塞和結(jié)垢現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。（4）石膏脫水效果較差。（5）脫硫系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕和磨損較為嚴重,需經(jīng)過長時間的運行不斷探索和總結(jié)經(jīng)驗。（6）脫硫系統(tǒng)漿液起泡或中毒問題。脫硫系統(tǒng)運行過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)脫硫漿液起泡或脫硫漿液中毒,嚴重影響脫硫系統(tǒng)漿液品質(zhì),降低脫硫效率,影響凈煙氣二氧化硫達標排放。（7）脫硫系統(tǒng)水平衡問題。由于脫硫系統(tǒng)設(shè)計考慮不足、蒸發(fā)量低、補水量大、系統(tǒng)設(shè)備存在缺陷或工藝調(diào)整不當?shù)榷喾N因素,導(dǎo)致在實際脫硫系統(tǒng)運行過程中,經(jīng)常出現(xiàn)脫硫塔內(nèi)漿液溢流、水平衡破壞等現(xiàn)象。（8）脫硫廢水排放去向問題。脫硫廢水處理系統(tǒng)作為脫硫公用系統(tǒng),廢水中所含的氯離子和重金屬離子指標偏高會嚴重影響脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,為此,多數(shù)企業(yè)雖然同步建設(shè)了脫硫廢水處理系統(tǒng),但是廢水處理設(shè)施運行不穩(wěn)定,運行和檢修成本高,且經(jīng)過處理后的脫硫廢水難以達標,長期困擾企業(yè)脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.4 主要技術(shù)措施

3.4.1 防腐防磨處理

結(jié)合實際情況,需要對脫硫系統(tǒng)磨損嚴重的漿液管道和脫硫系統(tǒng)漿液泵本體等處進行防腐和防磨處理,增加使用壽命,此外,對于磨損嚴重的部位,建議提前制作內(nèi)襯搪瓷的管道彎頭留作備用,并對其編號,妥善保存,一旦損壞立即完成更換。

3.4.2 合理控制pH值運行

為避免脫硫塔內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生,在確保脫硫出口二氧化硫濃度達標排放前提下,運行過程中需要嚴格按照《運行規(guī)程》實施調(diào)控,盡量控制低pH值運行,以石灰石粉做脫硫劑時,pH值優(yōu)先考慮控制在4.8-5.2左右。

3.4.3 檢修期間認真檢查系統(tǒng)

借助主機和脫硫設(shè)施停運檢修機會,對脫硫系統(tǒng)沖刷磨損較為嚴重的漿液管道認真檢查,防止管道防腐層被沖刷進一步擴大,需要及時對脫硫系統(tǒng)的脫硫塔本體、轉(zhuǎn)動設(shè)備和罐體腐蝕情況進行認真檢查,發(fā)現(xiàn)異常及時處理,建議根據(jù)脫硫漿液沖刷和腐蝕磨損情況,結(jié)合現(xiàn)場管道或彎頭尺寸,提前預(yù)制部分耐磨脫硫漿液管道或彎頭作為緊急備用,一旦脫硫設(shè)施現(xiàn)場漿液管道或彎頭被沖刷磨損泄漏后可以及時更換處理。

3.4.4 嚴格控制煙氣流速

運行過程中,密切觀察除霧器進出口壓力、壓差變化,合理調(diào)整鍋爐尾部引風(fēng)機或增壓風(fēng)機擋板門開度,建議設(shè)置除霧器差壓報警,根據(jù)除霧器設(shè)計情況,一旦除霧器壓差接近設(shè)計壓力,及時報警,提前為工藝調(diào)控和儀表檢查做好預(yù)防工作,避免出現(xiàn)煙氣攜帶大量漿液、堵塞除霧器現(xiàn)象發(fā)生。

3.4.5 控制除霧器水沖洗

在確保脫硫系統(tǒng)水平衡的前提下,根據(jù)除霧器前后壓差情況,盡最大努力縮短除霧器沖洗周期和沖洗時間,增加對除霧器的沖洗次數(shù),預(yù)防除霧器堵塞或漿液結(jié)垢,沖洗時間可以根據(jù)脫硫系統(tǒng)水平衡合理控制和調(diào)整。脫硫系統(tǒng)停運后,在脫硫塔頂部脫硫漿液在除霧器上還沒有凝固的情況下,先對除霧器上積存的脫硫漿液用高壓水進行沖洗,建議在脫硫塔頂部設(shè)計或增設(shè)高壓沖洗水,具備檢查條件后及時對脫硫塔頂部和除霧器進行沖洗。內(nèi)部檢查時,重點檢查除霧器模塊固定情況是否完成、除霧器模塊有無彎曲、變形或破損、除霧器卡扣是否丟失和固定牢固等異常問題。

3.4.6 嚴格管控脫硫系統(tǒng)漿液品質(zhì)

脫硫塔內(nèi)的漿液品質(zhì)管控尤為重要,必須嚴格控制脫硫系統(tǒng)漿液氯離子和重金屬離子含量,直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)能否正常進行和凈煙氣二氧化硫能否長期穩(wěn)定達標,建議嚴格管控脫硫塔內(nèi)漿液氯離子、密度、pH值、亞硫酸鈣、硫酸鈣等主要指標,脫硫塔內(nèi)漿液氯離子濃度控制在2000ppm以下,并盡量維持低參數(shù)運行。

3.4.7 嚴格管控脫硫系統(tǒng)水平衡

根據(jù)脫硫塔液位變化,提前做好脫硫塔內(nèi)補水、漿液排放、地溝地坑及返回至脫硫塔內(nèi)的各類漿液和回流水的預(yù)防控制和工藝調(diào)控工作,持續(xù)穩(wěn)定做好脫硫系統(tǒng)水平衡,盡最大努力杜絕漿液溢流或漿液污染環(huán)境。3.4.8必須解決脫硫廢水排放去向

廢水處理系統(tǒng)應(yīng)保持正常運行狀態(tài),真正為改善脫硫系統(tǒng)漿液品質(zhì)發(fā)揮作用,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,可以多渠道拓寬脫硫廢水排放去向,建議根據(jù)脫硫塔內(nèi)漿液品質(zhì)和脫硫廢水化驗情況,及時處理或外排脫硫廢水,建議優(yōu)先考慮應(yīng)用于灰?guī)?、渣倉和煤場拌濕降塵,降低脫硫系統(tǒng)漿液氯離子和重金屬含量。

3.4.9 高度關(guān)注主要參數(shù)監(jiān)視

重點關(guān)注脫硫系統(tǒng)的脫硫塔漿液pH值、脫硫塔內(nèi)漿液密度、除霧器進出口壓差、原煙氣和凈煙氣二氧化硫變化趨勢及漿液循環(huán)泵運行電流變化等,定期檢查脫硫系統(tǒng)脫硫塔本體的重要表計和在線儀表進行定期校對,減小DCS系統(tǒng)主要監(jiān)視參數(shù)與實際化驗數(shù)據(jù)的偏差,建立詳細化驗臺賬和主要參數(shù)對比臺賬,根據(jù)主要參數(shù)變化情況,根據(jù)脫硫系統(tǒng)漿液反應(yīng)情況,增加對脫硫系統(tǒng)重要參數(shù)的化驗頻次,出現(xiàn)問題應(yīng)立即查找原因,根據(jù)實際情況,可申請增加化驗頻次并建立詳細化驗或儀表比對臺賬。

3.4.10 合理控制脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度,降低煙氣中煙塵含量

加強對鍋爐尾部一級除塵設(shè)施調(diào)整與投運,嚴格控制進入脫硫系統(tǒng)原煙氣的煙塵濃度,給脫硫設(shè)施出口濕式除塵器（二級除塵）減輕壓力,避免粉塵參數(shù)超標,通?？刂泼摿蛉肟跓焿m濃度60mg/Nm3以下為宜,最大限度降低煙氣中煙塵含量。

3.4.11 控制氯離子和重金屬離子

加強對脫硫系統(tǒng)中氯離子和重金屬離子的化驗分析,確保脫硫廢水處理系統(tǒng)正常投運,或者根據(jù)化驗情況,定期尋找廢水排放去向,在脫硫系統(tǒng)漿液和水平衡許可情況下,加大稀釋力度,避免氯根和重金屬離子含量過高,加劇對脫硫系統(tǒng)的腐蝕、抑制石膏脫水等副作用。

3.4.12 石膏含水率超標

（1）原因一：吸收塔漿液pH值。措施：合理調(diào)控系統(tǒng)pH值運行,根據(jù)經(jīng)驗,初步確定漿液的pH值控制在5.2~5.6左右。（2）原因二：脫硫漿液循環(huán)量。措施：根據(jù)脫硫系統(tǒng)凈煙氣排放情況,合理控制脫硫漿液循環(huán)泵投運數(shù)量。（3）原因三：脫硫渣漿濃度（固含量）。措施：按照運行規(guī)程要求,嚴格控制脫硫漿液的密度,建議優(yōu)先考慮將脫硫塔內(nèi)漿液的密度控制在1150mg/m3左右。（4）原因四：硫鈣比。措施：嚴格控制硫鈣比。根據(jù)大量設(shè)計資料和實際摸索經(jīng)驗得知,Ca/S比控制在1.03~1.05左右。（5）原因五：晶粒大小影響。措施：適當考慮對脫硫系統(tǒng)增加增效劑和硫酸鈣晶種,改善和提高脫硫石膏品質(zhì)。（6）原因六：嚴格管控脫硫系統(tǒng)漿液中氯離子濃度、煙塵含量和脫硫劑中攜帶雜質(zhì)及酸性不溶物含量。措施：重視脫硫廢水系統(tǒng)投運完好性控制,保證脫硫廢水正常投運,改善脫硫塔內(nèi)漿液品質(zhì),盡最大努力控制或降低脫硫塔內(nèi)漿液中氯離子含量,促進脫硫系統(tǒng)發(fā)生正常化學(xué)反應(yīng),從而進一步提高脫硫效率。（7）原因七：旋流器和真空皮帶脫水機系統(tǒng)影響。措施：選擇較小口徑的沉砂嘴達到較好的旋流分離效果,確保皮帶脫水機運行正常,加強對真空皮帶脫水系統(tǒng)設(shè)備檢修與維護,合理控制真空皮帶脫水機的真空度,建議將石膏濾餅厚度調(diào)整至20mm～25mm左右。

3.4.13 根據(jù)實際工況合理優(yōu)化運行方式

根據(jù)脫硫系統(tǒng)原煙氣和凈煙氣參數(shù)變化情況,在確保各主要控制指標符合《運行規(guī)程》前提條件下,合理控制漿液循環(huán)泵等設(shè)備投運數(shù)量,合理調(diào)控引風(fēng)機（或增壓風(fēng)機）調(diào)節(jié)開度,降低廠用電消耗,嚴格控制鈣硫比,降低脫硫劑浪費,最大限度經(jīng)濟運行,同步實現(xiàn)節(jié)能與減排。

3.4.14 加強脫硫系統(tǒng)各類事故情況下應(yīng)急演練

脫硫系統(tǒng)設(shè)備故障頻次較為頻繁,主要設(shè)備故障時有發(fā)生,建議定期開展各類應(yīng)急事故專題培訓(xùn)演練,發(fā)現(xiàn)不足,總結(jié)經(jīng)驗,逐步完善事故應(yīng)急處置方案,逐步提高各級人員事故應(yīng)急處置能力和響應(yīng)速度,在事故情況下,通過緊急應(yīng)急處置,力爭有效遏制和防止事故擴大。

3.4.15 積極嘗試或引用新技術(shù)

脫硫系統(tǒng)容易出現(xiàn)腐蝕和磨損情況、維護費用較高,根據(jù)機組負荷、燃煤品質(zhì)變化、原煙氣和凈煙氣二氧化硫濃度變化情況需要提前調(diào)整。由于市場的不確定因素,機組投運后,鍋爐實際燃燒的燃煤品質(zhì)與設(shè)計指標相比普遍存在較大差異,近幾年,國內(nèi)外針對污染物排放標準要求日益嚴格,原有舊的脫硫裝置多數(shù)不能滿足當前嚴格的排放標準,多數(shù)企業(yè)已開始實施環(huán)保設(shè)施增容提效改造工作。目前,多數(shù)企業(yè)環(huán)保設(shè)施投運要求已逐漸從穩(wěn)定性運行轉(zhuǎn)入安全經(jīng)濟性運行。在脫硫系統(tǒng)中增加脫硫添加劑逐漸被試驗和推廣,目前,很多脫硫裝置投入脫硫添加劑使用,通過在脫硫系統(tǒng)投入脫硫添加劑,能有效加速脫硫劑溶解,減小pH值波動,增強脫硫劑洗滌能力,增強碳酸鈣的反應(yīng)活性,進一步提高脫硫效率,而且可以防止?jié){液結(jié)垢和堵塞,改善脫硫系統(tǒng)脫硫石膏品質(zhì)、降低脫硫系統(tǒng)的脫硫劑消耗,大大提高脫硫系統(tǒng)脫硫劑的反應(yīng)活性,甚至可以在超出設(shè)計煤種較高的硫份情況下達標運行,降低液氣比,實現(xiàn)節(jié)能降耗,不但可以有效改善大氣環(huán)境,甚至還可以給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益,具有較好的發(fā)展空間。

4 結(jié)果分析與建議

（1）濕法脫硫系統(tǒng)對設(shè)備磨損、沖刷、腐蝕較為嚴重,該脫硫工藝設(shè)計時建議選用耐磨、防腐材質(zhì)。（2）建議加強石膏品質(zhì)控制,生產(chǎn)高純度合格品質(zhì)石膏,積極拓展石膏綜合利用和對外銷售渠道。（3）借助機組和脫硫設(shè)施停運檢修機會,需要對脫硫系統(tǒng)進行徹底檢查和檢修,特別是脫硫塔本體和脫硫系統(tǒng)主要轉(zhuǎn)動設(shè)備等,需要借助停機的機會處理缺陷和發(fā)現(xiàn)的問題必須在有效時間內(nèi)徹底根除和治理。（4）濕法脫硫裝置需對吸收和氧化系統(tǒng)合理設(shè)計,特別注意除霧器選型和對沖洗水系統(tǒng)的設(shè)計。（5）建議加強對脫硫新技術(shù)、新工藝的嘗試和推廣。（6）積極參加同行業(yè)內(nèi)技術(shù)交流與學(xué)習(xí),提高技能。

5 結(jié)論

綜上所述,解決脫硫系統(tǒng)存在的主要問題,不能單一解決某一項或某一個問題,要綜合全面地進行分析,多方面入手采取措施,才能從根本上提高脫硫設(shè)施運行的可靠性,因此,要充分借鑒同類企業(yè)脫硫系統(tǒng)經(jīng)驗和教訓(xùn),不斷摸索與總結(jié),定期完善和細化運行和檢修規(guī)程,嚴格按照《運行規(guī)程》進行脫硫系統(tǒng)操作和調(diào)控,按照《檢修規(guī)程》加強設(shè)備檢修與維護治理,提高脫硫系統(tǒng)本質(zhì)安全和穩(wěn)定運行,共同提高、共同進步。