解決火力發(fā)電廠煙氣脫硫效率不達(dá)標(biāo)的方法淺析

李政

摘要：眾所周知，煤在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2并會(huì)對(duì)大氣照成污染。所以在如今電力行業(yè)中控制SO2的排放是實(shí)現(xiàn)SO2消減目標(biāo)的關(guān)鍵。目前，石灰石-石膏濕法脫硫是一種應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硫技術(shù)。而反應(yīng)脫硫系統(tǒng)對(duì)SO2吸收能力的重要指標(biāo)就是煙氣的脫硫效率。本文通過對(duì)山陰二期2X350MW機(jī)組石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)中影響脫硫效率因素的分析與研究，最終找到了如何提高脫硫效率的方法：（1）合理控制脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)（PH值、石灰石細(xì)度、吸收塔漿液密度等）可以有效的提高系統(tǒng)的脫硫效率。（2）確保系統(tǒng)原始工藝設(shè)計(jì)參數(shù)（吸收塔入口煙氣量）準(zhǔn)確，選擇合適的漿液循環(huán)泵。（3）脫硫系統(tǒng)中涉及到的所有設(shè)備能夠按照設(shè)計(jì)正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)、脫硫效率、液氣比、火力發(fā)電廠

1、引言

在實(shí)際工程項(xiàng)目中，影響煙氣脫硫效率因素有很多，比如：吸收塔漿液PH值，Ca/S比，原煙氣含塵濃度等。本文從個(gè)人現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以提高脫硫效率為最終目的，探索研究原煙氣流量對(duì)漿液循環(huán)泵選型及脫硫效率的影響。同時(shí)本人還通過在現(xiàn)場(chǎng)的學(xué)習(xí)，掌握了在實(shí)際項(xiàng)目調(diào)試過程中如何解決脫硫效率不達(dá)標(biāo)的辦法，為以后工程項(xiàng)目提供了可以借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝

該濕法煙氣脫硫工藝流程大致為：煙氣進(jìn)入吸收塔之后與吸收塔內(nèi)循環(huán)漿液（石灰石漿液）發(fā)生反應(yīng)生成石膏（CaSO4 *2H2O）漿液。之后通過石膏排漿泵將吸收塔內(nèi)的石膏漿液輸送到脫水系統(tǒng)。經(jīng)真空皮帶脫水機(jī)脫水后石膏漿液轉(zhuǎn)化成固態(tài)石膏存放在石膏暫存庫中，最終脫水后的石膏會(huì)被卡車?yán)呔C合利用或被拋棄。而被循環(huán)漿液洗滌后的煙氣經(jīng)吸收塔頂層除霧器和濕式電除塵處理后，煙氣中的霧滴和細(xì)小顆粒物將被除去，最終潔凈的煙氣通過煙囪排向大氣中。圖1為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程圖。

3、山陰二期2X350MW項(xiàng)目

山陰二期2X350MW項(xiàng)目是本人進(jìn)入公司以來參與的第一個(gè)大型石灰石-石膏濕法脫硫項(xiàng)目。項(xiàng)目前期參與了設(shè)備安裝圖繪制，設(shè)備技術(shù)規(guī)范書編寫以及漿液及水管路圖的布置等相關(guān)設(shè)計(jì)工作。項(xiàng)目后期到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)參與了主要設(shè)備安裝監(jiān)督工作和整套脫硫系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)行工作。眾所周知，系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行對(duì)工程項(xiàng)目的建設(shè)至關(guān)重要，是對(duì)整套脫硫系統(tǒng)驗(yàn)證和測(cè)試的過程。之前設(shè)計(jì)中隱藏的許多問題都將在調(diào)試和試運(yùn)行過程中暴露出來。正如之前預(yù)想的那樣，當(dāng)我到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況遠(yuǎn)比想象中的要復(fù)雜。例如，許多漿液管路的原先設(shè)計(jì)并不合理。現(xiàn)場(chǎng)諸多地方存在管道“打架”的情況。隨后在調(diào)試期間，我對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有布置不合理的管道進(jìn)行的重新規(guī)劃和調(diào)整。保證管道的布置在滿足工程規(guī)范的同時(shí)還與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際布置情況相符合。

該項(xiàng)目最大困難點(diǎn)就是所有設(shè)備完成好布置以后發(fā)現(xiàn)原先預(yù)想的脫硫效率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。原先設(shè)計(jì)是在基準(zhǔn)氧含量為6%的條件下，爐后FGD入口SO2濃度為6000mg/Nm3時(shí)，系統(tǒng)脫硫效率不低于99.84%且煙囪出口SO2的排放濃度達(dá)到≤10mg/Nm3。而實(shí)際情況卻是當(dāng)入口SO2的濃度接近6000mg/Nm3時(shí)，全系統(tǒng)的脫硫效率只有85.54%左右。煙囪出口的SO2排放濃度只能勉強(qiáng)達(dá)到≤35mg/Nm3。

為了解決脫硫效率不佳的問題，本人在現(xiàn)場(chǎng)采取了一些方法。例如：加強(qiáng)對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，具體措施如下：

（1）合理控制漿液PH值。當(dāng)漿液PH值增大時(shí)石灰石會(huì)加速溶解幫助提高煙氣中SO2俘獲率。但當(dāng)漿液PH值過大時(shí)，會(huì)增加石灰石的消耗量，不利于石膏結(jié)晶石膏品質(zhì)也會(huì)隨之下降。通過現(xiàn)場(chǎng)每天對(duì)石膏樣品化驗(yàn)分析，最終將漿液的PH值調(diào)整范圍控制在在5.4-5.8之間。

（2）控制石灰石粒度和純度。一般來說，石灰石粒徑的大小會(huì)影響石灰石的溶解速率，從而對(duì)脫硫效率造成影響。石灰石粒徑越小，石灰石溶解度會(huì)越高，系統(tǒng)對(duì)SO2的吸收可以得到有效的加強(qiáng)，從而降低吸收塔的液氣比。同時(shí)當(dāng)使用粒徑較小的石灰石時(shí)，從石膏旋流器返回的石灰石顆粒會(huì)越多，吸收塔內(nèi)的Ca/S比會(huì)高于系統(tǒng)Ca/S比，液氣比會(huì)得到進(jìn)一步降低。最終現(xiàn)場(chǎng)選用的石灰石粉的細(xì)度為325目（粒度：90%（質(zhì)量比）<44μm）。

（3）控制吸收塔液位和漿液密度。當(dāng)吸收塔液位過高（超過7.5米），會(huì)造成吸收塔溢流現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生，從而無法控制吸收塔水平衡，影響脫硫效果;而當(dāng)吸收塔液位過低（低于6米），氧化反應(yīng)空間就會(huì)降低從而導(dǎo)致反應(yīng)生成的石膏品質(zhì)受到影響。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，通過控制吸收塔補(bǔ)水管路閥門和一些其他沖洗水管路閥門（除霧器沖洗水管路&干濕界面沖洗水管路）來調(diào)節(jié)吸收塔液位的高低。而吸收塔漿液密度一般控制在25%-30%（1180-1230kg/m3）范圍內(nèi)。

（4）加入添加劑：往吸收塔地坑中加入石膏晶體作為添加劑再通過地坑泵將混合漿液輸送回吸收塔中。一般來說石膏晶體的加入可以加速石灰石的溶解，系統(tǒng)對(duì)SO2的吸收得到增強(qiáng)從而提高脫硫效率。

通過一系列的操縱之后我發(fā)現(xiàn)整套系統(tǒng)的脫硫效率被提高了接近5%左右，煙囪出口SO2的排放濃度可以控制在25mg/Nm3-30mg/Nm3之間。由此可以看出通過簡(jiǎn)單的調(diào)整脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的操作可以提高脫硫效率，但是從現(xiàn)場(chǎng)反饋的結(jié)果來看，目前脫硫效率大約在90%左右且出口的SO2的排放濃度依舊達(dá)不到設(shè)計(jì)值，無法滿足與業(yè)主簽訂的技術(shù)協(xié)議要求。影響系統(tǒng)脫硫效率的主要因素還沒有找到。之后我將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況匯報(bào)給公司，公司隨即就該問題安排了我方設(shè)計(jì)單位和施工單位召開技術(shù)研討會(huì)。就可能對(duì)脫硫效率下降產(chǎn)生的原因進(jìn)行了討論。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況反復(fù)的勘察和研究，最終發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)因素最終導(dǎo)致系統(tǒng)脫硫效率的下降。

（1）原先技術(shù)協(xié)議中提供的吸收塔入口煙氣量與現(xiàn)場(chǎng)在CEMS小屋通過幾次標(biāo)定測(cè)得的入口煙氣量有較大的差距。這可能就是導(dǎo)致系統(tǒng)脫硫效率下降的主要因素。

（2）停爐檢修期間，經(jīng)檢修人員進(jìn)入吸收塔內(nèi)部檢查后發(fā)現(xiàn)，由于廠家加工工藝不良導(dǎo)致部分噴漿管存在泄漏、密閉性不夠等現(xiàn)象。這樣就會(huì)導(dǎo)致啟泵時(shí)容易產(chǎn)生泄壓，最終造成噴漿高度不夠，脫硫效果達(dá)不到預(yù)期。

針對(duì)第一個(gè)導(dǎo)致脫硫效率下降的原因，本人隨后開始根據(jù)標(biāo)定后的實(shí)測(cè)吸收塔入口煙氣量重新計(jì)算漿液循環(huán)泵的各項(xiàng)參數(shù)：標(biāo)定后實(shí)測(cè)吸收塔入口煙氣量：2217600Nm3/hour。根據(jù)公司DW吸收塔脫硫技術(shù)液氣比（L/G=14.63L/Nm3）.可以得出循環(huán)漿液總量為：

本項(xiàng)目每座吸收塔配備5臺(tái)漿液循環(huán)泵（其中一臺(tái)循環(huán)泵備用），由此可以得出每臺(tái)循環(huán)泵的漿液流量等于=8111m3/hour。一般項(xiàng)目中漿液流量的余量設(shè)定為15%。所以實(shí)際每臺(tái)漿液循環(huán)泵出力為：8111*（1+0.15）=9327m3/hour。

漿液循環(huán)泵揚(yáng)程的重新設(shè)定：

注：H：循環(huán)漿液總的抬升高度;H1：噴淋層的高度;H2：漿液氧化區(qū)最小液位高度。

注：L：最大輸送距離;L1：最大輸送直線距離;n：90度彎頭數(shù)量;H：循環(huán)漿液抬升總高度。

注：f：管道中磨損壓降;C：磨損阻力系數(shù);Q：漿液循環(huán)泵流量;D：循環(huán)漿液管道內(nèi)徑。

所以管道中總的磨損壓降為4.49MWC。

漿液循環(huán)泵的揚(yáng)程：

注：：漿液循環(huán)泵揚(yáng)程;H：抬升高度;F：管道總的磨損壓降;W：噴淋頭噴嘴需求壓力（DW吸收塔脫硫技術(shù)）。

依據(jù)上面的推算最終確定新計(jì)算出的漿液循環(huán)泵的流量和揚(yáng)程分別為：Q=9327m3/hour; =17.8m。對(duì)比原先設(shè)計(jì)的循環(huán)泵流量和揚(yáng)程，不難發(fā)現(xiàn)原先循環(huán)泵的設(shè)計(jì)選型不夠精準(zhǔn)，泵的流量和揚(yáng)程都偏小，從而導(dǎo)致脫硫效率達(dá)不到預(yù)期。（下表為漿液循環(huán)泵原先設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與新計(jì)算得出數(shù)據(jù)之間的對(duì)比）

隨后我將計(jì)算出的數(shù)據(jù)提交給公司并匯報(bào)情況，后經(jīng)設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)確認(rèn)無誤后請(qǐng)泵廠家派工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)為提高系統(tǒng)脫硫效率出謀劃策。最終經(jīng)我方、泵廠家及業(yè)主三方協(xié)商后決定由業(yè)主出資為每座吸收塔再添一臺(tái)循環(huán)泵，提高噴漿高度，從而解決系統(tǒng)脫硫效率不達(dá)標(biāo)的問題。

針對(duì)部分噴漿管存在泄漏、密閉性不夠的現(xiàn)象，我要求施工單位暫時(shí)先將噴漿管裂口處用膠封堵，并用盲板封堵住每個(gè)噴漿管末端處的噴嘴出口，以此來提高噴漿管內(nèi)部壓力，增加噴漿高度。同時(shí)我與噴漿管生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通，要求他們盡快補(bǔ)供一套新的噴漿管發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)以便在下次停爐期間更換。

最后要求施工單位加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)整改工作，確保在現(xiàn)場(chǎng)安裝的每個(gè)墊片都沒有破損，擰緊所有法蘭接口處的螺栓。對(duì)已經(jīng)發(fā)生開裂或泄露的地方及時(shí)更換備件，如暫時(shí)無備件可以更換，可先將泄露或開裂處用膠打牢。

通過以上整改措施，該項(xiàng)目煙氣脫硫效率得到了有效提高，最終測(cè)得吸收塔出口煙氣中二氧化硫含量不高于8mg/Nm3，由此可以推算出整改后的脫硫效率為

4、結(jié)語

本文通過對(duì)石灰石-石膏濕法脫硫工藝簡(jiǎn)單的描述，結(jié)合在山陰項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試情況，重點(diǎn)對(duì)提高脫硫效率的影響因素進(jìn)行了研究并針對(duì)不同的影響因素做了技術(shù)性的改造確定最終成果-吸收塔出口煙氣中二氧化硫含量不高于8mg/Nm3且系統(tǒng)脫硫效率達(dá)到99.86%滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議要求。主要教訓(xùn)和結(jié)論如下：

（1）調(diào)整脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)可以有效的提高系統(tǒng)的脫硫效率。如將漿液的PH值控制在5.4-5.8之間;選用石灰石粉的細(xì)度為325目（粒度：90%（質(zhì)量比）<44μm）;控制吸收塔漿液密度在25%-30%（1180-1230kg/m3）范圍內(nèi)等。實(shí)踐證明控制好這些運(yùn)行參數(shù)可以有效的將脫硫效率提高5%左右。

（2）原始工藝設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于工程設(shè)計(jì)有很大影響。如本文中提到的原始提供的吸收塔入口煙氣量與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的入口煙氣量有較大的差距。這導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程中漿液循環(huán)泵的選型不夠精準(zhǔn)，實(shí)際脫硫效率與理想設(shè)計(jì)值差別較大。所以在將來的工藝設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者要對(duì)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)有足夠的思想重視，特別是一些重要的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)需要同業(yè)主反復(fù)確認(rèn)后再開始設(shè)計(jì)。

（3）脫硫系統(tǒng)中涉及到的所有設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行前需確保其能夠正常運(yùn)行且完好無損。設(shè)備的正常運(yùn)行是保證良好脫硫效率的前提。為此相關(guān)單位應(yīng)做好質(zhì)檢工作。同時(shí)還需要對(duì)施工單位的工作進(jìn)行監(jiān)督，確保現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其他部件在安裝過程中不會(huì)發(fā)生破損或開裂。

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