脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中常見(jiàn)問(wèn)題的分析

沈家恩

摘要：鍋爐煙氣處理系統(tǒng)不再是附屬設(shè)備，成為電廠的第四個(gè)主系統(tǒng)。2014年的超凈排放改造，出口煙塵濃度達(dá)到5mg/m3。2019年的煙羽脫白改造，排煙溫度在采暖期/非采暖季控制在45℃/48℃。目前廢水零排放改造也陸續(xù)進(jìn)行，水質(zhì)的改變給脫硫設(shè)備帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。吸收塔內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)受多種因素的制約：煙氣成分、石灰石中各成分及使用的工藝水水質(zhì);相互影響、相互制約。

關(guān)鍵詞：脫硫;吸收塔;漿液;廢水

引言

燃煤火力發(fā)電會(huì)產(chǎn)生大量的含硫尾氣，而煙氣脫硫系統(tǒng)是降低污染排放的重要系統(tǒng)，但其存在著能耗高的缺點(diǎn)，而火電作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都將持續(xù)存在，因此，對(duì)其煙氣脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1火電機(jī)組煙氣脫硫工藝

1.1濕法煙氣脫硫工藝

1.1.1石灰石-石膏法

該工藝是現(xiàn)階段中國(guó)應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫方法，其過(guò)程首先是將石灰石研磨后加入一定的水制成漿液，然后通過(guò)循環(huán)泵將其注入到吸收塔內(nèi)，煙氣中的二氧化硫等廢氣會(huì)與漿液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀。在進(jìn)一步結(jié)晶后，形成二水石膏殘留在吸收塔中，最后通過(guò)除霧器將脫硫凈化后的尾氣排放到大氣中，通過(guò)真空系統(tǒng)將石膏脫水排出。

1.1.2雙堿法

長(zhǎng)期使用石灰石-石膏法進(jìn)行除硫會(huì)在吸收塔上結(jié)垢，若不及時(shí)除垢，會(huì)出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題，而使用雙堿法就能有效地解決該方面的問(wèn)題。雙堿法是以氫氧化鈉為主要原材料。由于氫氧化鈉具有強(qiáng)堿性，因此其能吸收、溶解更多含硫的酸性物質(zhì)。同時(shí)，該工藝的操作方法也相對(duì)簡(jiǎn)單，成本也較低，因此可以提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。但也會(huì)存在堿性過(guò)強(qiáng)腐蝕吸收塔的問(wèn)題。

1.2半干法脫硫工藝

1.2.1噴霧干燥法

該工藝是將石灰漿噴成霧狀來(lái)吸收煙氣中的二氧化硫，其具有操作運(yùn)行簡(jiǎn)單、造價(jià)低、能耗低的特點(diǎn)，而且由于脫硫產(chǎn)物為粉狀，不會(huì)產(chǎn)生廢水。但其具有極其顯著的缺點(diǎn)：在尾氣處理后，極其容易在吸收塔的內(nèi)部上殘留污垢，會(huì)堵塞霧化裝置甚至對(duì)其造成腐蝕。同時(shí)，其產(chǎn)生的脫硫殘?jiān)亩卫脙r(jià)值低，若不及時(shí)處理，會(huì)造成環(huán)境的二次污染。

1.2.2煙氣循環(huán)流化床

該工藝由德國(guó)的魯奇公司率先發(fā)明，其運(yùn)作原理是將煙氣和吸收劑多次在循環(huán)流化床中循環(huán)，通過(guò)延長(zhǎng)兩種物質(zhì)的接觸面積和時(shí)間來(lái)達(dá)到提高吸收劑利用率和脫硫程度的目的。而且煙氣的狀態(tài)越湍急，吸收效率就越高。該工藝具有占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，但其投入的成本較高。

2脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中常見(jiàn)問(wèn)題的分析

2.1脫硫廢水、污泥量大，壓濾機(jī)使用頻繁

吸收塔中的漿液經(jīng)石膏排出泵輸送至一次旋流站后開(kāi)始產(chǎn)生脫硫廢水，含大顆粒的漿液下沉至脫水皮帶機(jī)，抽真空后變成含水率<10%的石膏。含小顆粒物質(zhì)的漿液進(jìn)入溢流箱后再經(jīng)過(guò)廢水旋流站后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。另一路廢水的產(chǎn)生是濾布濾餅沖洗水及汽液分離器產(chǎn)生的水進(jìn)入濾液箱不回收利用變成脫硫廢水，即：石膏排出泵→一次旋流站→一次旋流站溢流部分→溢流箱→廢水旋流站→廢水箱→三聯(lián)箱加藥處理→絮凝下來(lái)的污泥→壓濾機(jī)。石膏排出泵→一次旋流站→底流至真空皮帶機(jī)→濾布濾餅沖洗水及氣液分離器產(chǎn)生的水→濾液箱→通過(guò)濾液泵至廢水?？刂茝U水量的解決需要借助化學(xué)監(jiān)督。在脫硫系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，化學(xué)監(jiān)督是必不可少的監(jiān)測(cè)手段，能夠從脫硫反應(yīng)的化學(xué)過(guò)程方面提供依據(jù)和指導(dǎo)，對(duì)實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和判斷，進(jìn)而找出有效的應(yīng)對(duì)措施?；瘜W(xué)監(jiān)督的目的通常分為3個(gè)方面內(nèi)容：①在線儀表校驗(yàn);②日常性能監(jiān)測(cè);③環(huán)保驗(yàn)收試驗(yàn)。其中日常性能檢測(cè)對(duì)運(yùn)行的調(diào)整具有很大的指導(dǎo)。如檢測(cè)吸收塔漿液的pH值、溫度、密度、濃度、亞硫酸根、鎂離子、鋁離子、氯離子、氟離子等。工藝水成分：密度、懸浮物、鈣離子、氯離子等;外排廢水成分：重金屬、pH、COD、SS等。

2.2吸收塔漿液倒灌

五期和六期的吸收塔都出現(xiàn)漿液倒灌，嚴(yán)重的漿液倒灌會(huì)造成機(jī)組的非計(jì)停。吸收塔中的漿液為酸性，pH值低。如果倒灌的漿液不多，會(huì)沉積在煙道中，引起引風(fēng)機(jī)出口至吸收塔入口處煙道的低溫腐蝕，造成煙道滲漏。同時(shí)漿液中含有石膏固體，沉積在煙道上。大量的石膏淤積在吸收塔入口處影響煙氣的流場(chǎng)，增加系統(tǒng)阻力。但是當(dāng)大量的漿液進(jìn)入引風(fēng)機(jī)后，引風(fēng)機(jī)的葉片會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞造成風(fēng)機(jī)停運(yùn)，引起鍋爐的主燃料跳閘。

某發(fā)電有限公司五期兩臺(tái)機(jī)組的煙道長(zhǎng)，漿液倒灌的現(xiàn)象不明顯，且布袋除塵器對(duì)細(xì)小塵粒的捕集效果好，對(duì)油污也有一定的捕集能力，在點(diǎn)爐初期鍋爐投油助燃時(shí)未產(chǎn)生大量的漿液倒灌。但是在每次停機(jī)時(shí)檢查一級(jí)吸收塔入口煙道時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，靠近脫硫段的低溫省煤器受熱面有漿液沉積，大大影響換熱效率。在吸收塔入口處煙道有石膏的淤積，造成事故噴淋?chē)娮斓亩氯?，緊急情況下事故噴淋不能正常使用，達(dá)不到降低煙溫的作用。六期11#機(jī)組引風(fēng)機(jī)出口至吸收塔入口位置較近，且除塵方式為電除塵器，電除塵器對(duì)微小顆粒和油污的捕集能力不如布袋除塵器。在點(diǎn)爐初期投油助燃時(shí)，吸收塔內(nèi)產(chǎn)生的小空氣泡被油污包圍后穩(wěn)定性高，不易破碎。如果塔內(nèi)漿液置換不及時(shí)，大量的氣泡聚集在上部，造成液位計(jì)失真誤以為塔內(nèi)液位低，容易發(fā)生漿液倒灌情況。

3脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化路徑

3.1節(jié)約水資源

濕法煙氣脫硫處理需要消耗大量的水，同時(shí)有很大一部分火電廠存在著除霧設(shè)備老化的問(wèn)題，造成水資源浪費(fèi)更加嚴(yán)重。節(jié)約水資源的優(yōu)化可以從以下三個(gè)方面著手：（1）冷卻水和沖洗水的回收利用。對(duì)于大部分的火電廠來(lái)說(shuō)，冷卻水可以進(jìn)行二次使用。通過(guò)設(shè)計(jì)引水管可以將富余的冷卻水收集在冷卻箱中，待凈化后重新泵入脫硫系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)二次利用。霧化沖洗水的回收亦是如此。（2）冷凝液的回收利用。電廠的煙氣中含有大量的水蒸氣，目前大部分沒(méi)有被回收利用，通過(guò)在煙道處設(shè)置多道冷凝液回收裝置，并使用回流管連接，將水蒸氣冷凝后收集至集水坑中備用;（3）配備煙氣換熱器。通過(guò)在引風(fēng)機(jī)出口煙道位置配置煙氣換熱器，實(shí)現(xiàn)更高效率的加熱和冷凝，降低加熱器的綜合用氣量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約。

3.2節(jié)約電耗

節(jié)約電耗主要可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：（1）降低真空泵的能耗。在目前的工藝下，使用石灰石-石膏法脫硫需要配備至少兩臺(tái)真空脫水泵才能夠滿(mǎn)足石膏脫水工序需求?？梢酝ㄟ^(guò)配備石膏漿液分離器和漿液分離器管道，將大部分的漿液進(jìn)行預(yù)分離，然后再配備一臺(tái)真空泵進(jìn)行脫水，提高設(shè)備的利用效率;（2）降低漿液循環(huán)泵能耗。可以從降低漿液循環(huán)泵的流量、漿液變頻旋轉(zhuǎn)、選擇合適的漿液循環(huán)泵規(guī)格這三個(gè)方面著手，其中，第一項(xiàng)的效用最為顯著;（3）減小煙氣系統(tǒng)阻力。煙氣系統(tǒng)的阻力越大，脫硫系統(tǒng)的電耗就越大。因此，可以通過(guò)優(yōu)化脫硫系統(tǒng)的管道排列分布、選取合適的管道截面積和長(zhǎng)度、減少?gòu)濐^數(shù)量以及使用圓管等提高煙氣流轉(zhuǎn)的順暢性，降低阻力，從而實(shí)現(xiàn)電耗的降低。

結(jié)語(yǔ)

目前為了滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)燃煤電廠污染物濃度及總量控制的排放要求，降低排煙溫度的煙羽消白工程、廢水零排放系統(tǒng)也在大力推廣中，很多電廠都已經(jīng)成熟運(yùn)行。在廢水零排放系統(tǒng)中，脫硫工藝水水質(zhì)的改變、新增系統(tǒng)的產(chǎn)物回到已有的脫硫系統(tǒng)中，對(duì)現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)吸收塔中的反應(yīng)、脫硫設(shè)備、管道的影響也需要做更深研究。

參考文獻(xiàn)

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