燃煤火力發(fā)電廠除灰脫硫設(shè)備優(yōu)化措施研究

國(guó)能神皖安慶發(fā)電有限責(zé)任公司 丁 偉

1 引言

隨著火電廠容量的增加，雖然在一定程度上解決能源緊張的問題，但隨之而來的是需要大量的化石能源，產(chǎn)生二氧化硫等污染物。為解決火電廠二氧化硫超量釋放造成的污染問題，大型火電廠開始采用石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)來解決。針對(duì)石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)存在的穩(wěn)定性差、主機(jī)與脫硫過程協(xié)調(diào)性差等問題，本文發(fā)表了新的研究成果，以提高傳統(tǒng)脫硫系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性以符合環(huán)保要求。

2 火電廠脫硫技術(shù)的研究現(xiàn)狀

火電廠脫硫技術(shù)分為：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。燃燒后脫硫也稱為煙氣脫硫。在煙氣脫硫技術(shù)中，鈣脫硫占系統(tǒng)的90%以上。目前工業(yè)上采用的脫硫技術(shù)分為干法脫硫和濕法脫硫。干法脫硫是利用吸附劑和催化劑脫除氣體中的SO2，而濕法脫硫是目前國(guó)際上成熟和廣泛應(yīng)用的脫硫工藝。石灰石（CaCO3）、石灰 （CaO） 碳酸鈉（NaCO3） 加入水中形成漿液，作為吸收劑凈化煙氣，去除 SO2。

火力發(fā)電廠的濕法脫硫工藝。該過程的效率高達(dá)80%～90%。吸收劑的范圍很廣，包括石灰、石灰石和純堿。脫硫率高，一般為95%，最高可達(dá)98%，并能正常工作，適用氣體種類多，可用于大容量房間和高SO2煙氣，純度高，可生產(chǎn)95.%以上的商品石膏[1]。

3 火電廠濕法脫硫技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)比較

濕法脫硫技術(shù)工藝原理如圖1所示。

圖1 濕法脫硫技術(shù)工藝原理

石灰石-石膏法。脫硫工藝原理，利用石灰石粉漿凈化煙氣，使石灰石與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣，脫除煙氣中的SO2，再將亞硫酸鈣氧化成形成石膏。優(yōu)點(diǎn)：脫硫率≥95%，技術(shù)成熟，適用于各種煤種，穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，脫硫劑易得，運(yùn)行成本低，采用石膏原料，無污染；缺點(diǎn)：流程較長(zhǎng)，投資較高。

雙堿法。用純堿性液體在吸氣塔中吸收SO2，然后從吸氣塔中放出大部分吸收液，再用檸檬液再生吸收液。由于吸收和吸收處理采用兩種不同的堿，故稱為雙向堿。雙堿法包括鈉鈣法、鎂鈣法、鈣鈣法等多種雙堿法。雙堿煙氣脫硫系統(tǒng)是為克服石灰石-石灰法易結(jié)垢的缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。優(yōu)點(diǎn)：投資少，脫硫效率高；缺點(diǎn)：吸收水再生困難，占地面積大，工藝復(fù)雜，產(chǎn)生大量脫硫副產(chǎn)物。

鈉堿法:利用碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性溶液吸收氣體中的SO2，可產(chǎn)生高SO2氣體或Na2SO3。高性能，不吸收，適用于處理煙氣SO2濃度的廢氣SO2。但也存在產(chǎn)品退貨難、投資大、運(yùn)營(yíng)成本高等缺點(diǎn)。

氨法: 氨水作為SO2的吸收劑，SO2與NH3反應(yīng)生成亞硫酸銨、亞硫酸氫銨和氧化生成的部分硫酸銨。氨法的主要優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高（與鈉堿法相同），副產(chǎn)品可用作農(nóng)用肥料。由于氨氣易揮發(fā)，吸收劑用量增加，脫硫劑成本不高；脫硫?qū)Π彼臐舛扔幸欢ǖ囊?。但是，大流量?huì)增加運(yùn)營(yíng)成本；含量增加會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)量增加，影響工作環(huán)境，氨氣易與凈化煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)。產(chǎn)生氣溶膠，使煙氣達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。氨法的回收工藝也比較困難，資金成本高，必須配備制酸或回收結(jié)晶設(shè)備（必須配備介質(zhì)、結(jié)晶器、脫水器、干燥器等）。

綜上，濕法脫硫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：濕法脫硫技術(shù)成熟，產(chǎn)銷安全可靠，在眾多脫硫技術(shù)中一直處于領(lǐng)先地位，占脫硫總?cè)萘康?0%以上。缺點(diǎn)：產(chǎn)品為液體或污泥，處理難度大，產(chǎn)品腐蝕性強(qiáng)，煙氣凈化后必須重新加熱，能耗高，占地面積大，資金和運(yùn)營(yíng)成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備大，用水量大，一次性投資高。

4 火電廠脫硫方法及存在的問題

濕法脫硫的局限性，以火電廠石灰石-石膏濕法脫硫?yàn)槔? 系統(tǒng)的工作過程有幾個(gè)操作階段，如石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、抽吸系統(tǒng)等。每個(gè)級(jí)別將具有相同的特征，這導(dǎo)致許多限制。今天根據(jù)火電廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)和試驗(yàn)研究，歸納出三個(gè)層面的限制因素，即脫硫石灰石限制因素、吸收塔入口原煙氣限制因素、煙氣脫硫系統(tǒng)業(yè)務(wù)限制因素，主要是石灰石的純度系數(shù)和粒度系數(shù)。原料煙氣進(jìn)入吸收塔的限制因素中，只有二氧化硫和氧氣的濃度系數(shù)，濃度系數(shù)和煙氣溫度系數(shù)等；煙氣脫硫系統(tǒng)業(yè)務(wù)水平的限制因素通常是漿液的pH值系數(shù)、漿液的停留時(shí)間系數(shù)、吸收塔內(nèi)的煙氣流速系數(shù) 。濕法脫硫主要問題如圖2所示。

圖2 濕法脫硫主要問題

5 脫硫運(yùn)行方式調(diào)整及注意事項(xiàng)

5.1 指標(biāo)體系

根據(jù)新環(huán)保措施的要求，電廠在開發(fā)測(cè)量脫硫系統(tǒng)時(shí)，必須能夠從環(huán)保、污染控制、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)等特點(diǎn)入手建設(shè)。因此，在檢查燃煤電廠脫硫設(shè)施有效性的過程中，生產(chǎn)過程中的許多活動(dòng)電力都可以嚴(yán)格按照測(cè)量距離進(jìn)行控制。因此，現(xiàn)階段，燃煤電廠各級(jí)職工只有根據(jù)施工管理的發(fā)展，在開展自身活動(dòng)的過程中加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)，才能滿足的原則?？刂泼摿蛟O(shè)施運(yùn)行 確定控制水平，從設(shè)備入手，減少發(fā)電電力過程中存在的污染問題。

5.2 診斷方法

對(duì)于燃煤電廠的良好決策，為了有效并使許多代表受益，有必要從選擇診斷過程開始，連同測(cè)量計(jì)劃，以保持燃煤電廠的效率。目前最常用的診斷方法有客觀診斷手冊(cè)法、定量法和數(shù)學(xué)模型診斷法。另一方面，數(shù)學(xué)模型的開發(fā)是保證燃煤電廠運(yùn)行過程中各個(gè)具體點(diǎn)的診斷模型的關(guān)鍵。在實(shí)際應(yīng)用過程中，數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用是基于模糊集理論，可以創(chuàng)建診斷和權(quán)重矩陣，基于形式應(yīng)用Delphi的有效性與模糊邏輯被用來獲取相關(guān)信息，并遵循眾多的結(jié)果，完成設(shè)計(jì)的施工，同時(shí)，在專項(xiàng)決策的過程中，為了使環(huán)保設(shè)施的操作程序準(zhǔn)確和全面，最好的做法和環(huán)保的好處設(shè)施可以按類別識(shí)別。

6 火電廠脫硫設(shè)備設(shè)施改進(jìn)方法措施

6.1 脫硫設(shè)備改造與技術(shù)的優(yōu)化研究

石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)電氣設(shè)備堵塞、設(shè)備腐蝕、漿液循環(huán)泵噪聲等問題的原因。因此，可以通過改變和優(yōu)化脫硫系統(tǒng)來提高其應(yīng)用的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，氣-氣換熱器是潔凈煙氣與舊煙氣之間的換熱器，在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)大小不一、阻力大、結(jié)垢堵塞等問題。設(shè)計(jì)工作和實(shí)時(shí)工作，有不同的情況，導(dǎo)致設(shè)備差異很大。解決辦法是更換除塵機(jī)，切斷舊的壓縮空氣吹灰器管路，通過#1、#2之間空氣預(yù)熱器煙灰室機(jī)連線兩側(cè)屏蔽板引出的冷段連接再熱室。爐子和鼓風(fēng)機(jī) 灰被轉(zhuǎn)移到鼓風(fēng)機(jī)，邏輯控制器被移除。另外，利用停機(jī)時(shí)間及時(shí)清潔或更換GGH電氣設(shè)備的電氣元件[2]。

6.2 脫硫系統(tǒng)與主機(jī)聯(lián)動(dòng)控制的優(yōu)化

石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)是對(duì)機(jī)組產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理的工藝，由于建筑物的負(fù)荷隨著所有電力工程需求的變化而變化，同時(shí)也與供電的順序有關(guān)，負(fù)荷和煙氣量時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)變化之中，因此，增加了脫硫系統(tǒng)與負(fù)荷和煙氣量之間的聯(lián)系。通過對(duì)風(fēng)機(jī)的控制和調(diào)節(jié)，在負(fù)荷和煙氣量發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，使鈣硫比保持在合適的范圍內(nèi)，從而保證安全和穩(wěn)定性脫硫過程。

6.3 脫硫設(shè)備設(shè)施處理工藝及優(yōu)化

6.3.1 脫硫廢水零排放技術(shù)

污水和廢水的原理是空調(diào)產(chǎn)生的純水和化學(xué)水產(chǎn)生后的污水，這兩部分水的pH值和硬度都很高，不能直接使用或排放，應(yīng)開發(fā)和改進(jìn)水的性能，具體設(shè)計(jì)流程如下：電廠廢水產(chǎn)生后，全部與控制池中的廢水混合 ，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，氫氧化在高密度沉淀池中繼續(xù)進(jìn)行。鈣、碳酸鈉、絮凝劑等，以降低水中的硬度，去除水中的廢物，高密度槽出水進(jìn)入中池，再進(jìn)入多介質(zhì)過濾器和超濾裝置，進(jìn)一步降低濁度；出水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池，超濾產(chǎn)水池出水進(jìn)入反滲透裝置，反滲透。采出水用作灌溉用水和化處理補(bǔ)水，產(chǎn)生的少量濃縮水可用于二熱電廠灰?guī)煊盟兔涸鼫p塵。加藥裝置如圖3所示。

圖3 加藥裝置

6.3.2 采取原塔提效措施

在吸收塔流量和煤硫含量變化合理的情況下，設(shè)備可以保持穩(wěn)定的工作時(shí)間，排放量可以控制在允許范圍內(nèi)，脫硫效率可以達(dá)到至少 95%。吸水利用率高，鈣硫比低至1.02。如果在允許范圍內(nèi)提高噴霧液氣比，可以為增加噴霧側(cè)層等操作創(chuàng)造有利條件，從而提高脫硫效果。在更換抽吸塔時(shí)，可對(duì)老塔進(jìn)行優(yōu)化措施，延長(zhǎng)漿液或煙氣的停留時(shí)間，有利于提高脫硫水平。為增加漿液氧化停留時(shí)間，可采用在塔外設(shè)置氧化槽的方法，可解決以往噴淋增加導(dǎo)致漿液氧化停留時(shí)間不足的問題。必須保持真空，以滿足降低和提高脫硫效率的要求，同時(shí)需要擴(kuò)大噴霧，保證液體噴霧與廢物有接觸，創(chuàng)造更好的效果。

6.3.3 采用脫硫新技術(shù)

基于燃煤電廠的脫硫要求以及脫硫自身的實(shí)際難度，在脫硫過程中應(yīng)分析脫硫的階段和脫硫的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，按照脫硫的具體需求探索脫硫新技術(shù)，針對(duì)脫硫的不同階段以及現(xiàn)階段脫硫的技術(shù)應(yīng)用情況采取有效的優(yōu)化措施，保證燃煤電廠脫硫技術(shù)得到全面升級(jí)。積極開發(fā)新技術(shù)做好技術(shù)創(chuàng)新，在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上根據(jù)生產(chǎn)前的原煤脫硫過程中的爐內(nèi)脫硫以及生產(chǎn)后的煙氣脫硫分析技術(shù)存在的問題和技術(shù)弊端，并按照技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況采取技術(shù)創(chuàng)新措施，采取內(nèi)部處理和外部技術(shù)引進(jìn)等方式判斷燃煤電廠的脫硫技術(shù)體系是否得當(dāng)，并采取有效的技術(shù)升級(jí)措施提高脫硫技術(shù)應(yīng)用效果[3]。

7 結(jié)語

火電行業(yè)在處理二氧化硫等污染物時(shí)，如合理優(yōu)化漿液循環(huán)泵的業(yè)務(wù)形式、控制漿液排放速度、創(chuàng)新增壓風(fēng)機(jī)技術(shù)、控制脫硫系統(tǒng)及裝置運(yùn)行情況，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展迅速，做好環(huán)境保護(hù)工作，本文圍繞電廠環(huán)保設(shè)備優(yōu)化改造，提出專項(xiàng)節(jié)能措施，包括設(shè)備除塵、設(shè)備脫硫、二氧化硫?qū)Νh(huán)境的影響，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。