燃煤電廠濕法煙氣脫硫過程的優化分析

北極星環保網訊:針對燃煤電廠已投運濕法煙氣脫硫系統普遍存在的問題，結合有關規定，從技術可靠性和經濟性角度分析火電廠煙氣脫硫項目決策和工藝選擇時應注意的問題，提出建議，以優化煙氣脫硫過程。

濕法煙氣脫硫是一個複雜的化學、物理反應過程，包括二氧化硫吸收、石灰石溶解、石膏結晶等幾個階段，反應物、溫度、pH、停留時間等條件都影響反應的進行，脫硫化學反應工藝的調整就是對這些反應條件進行優化控制。

濕式煙氣脫硫（FGD）系統

1確保反應原料的品質

參與脫硫反應的物質除了原煙氣外，還有脫硫劑石灰石和工藝水，它們直接影響反應，或與其它物質協同作用。

脫硫劑石灰石的特性主要體現在顆粒度和反應活性兩個方面，一般的石灰石粉細度要求90%以上通過250目。某電廠在磨機投運初期，石灰石粉細度經常達不到這一要求，導致石灰石利用率低，石膏中CaCO3含量經常大於3%，經過對磨機的運行調整，細度得到改善，對漿液pH的調控能力增強，石膏中CaCO3含量也漸趨正常。

石灰石活性是一個容易被忽視的指標，用反應速率來衡量，即pH在5.5的條件下，石灰石轉化分數達到80%的時間，時間越短越有利於反應。從近幾年的實際測試結果看，當反應速率超過20000s時，石灰石中Ca2+的溶解就會受影響，將導致石灰石利用率下降。我們通過對石灰石品質的跟蹤分析，發現石灰石活性不佳時，通知電廠及時更換石灰石原料，以確保合格的石灰石粉參與脫硫反應。

脫硫工藝水進入吸收塔後被蒸發濃縮。高濃度的無機離子會影響石灰石的溶解和脫硫反應，因此必須對脫硫工藝水質進行嚴格控制，特別是電導率、COD、SS等指標。

某電廠為了節約水耗，進行廢水回收利用，將電廠處理後的生活污水補充至脫硫工藝水池，經過一系列的實驗室靜態和動態試驗，要求處理後生活污水的電導率低於500us/cm，水量小於800m3/d。另一電廠將處理過的渣水與原水混合作為脫硫工藝水，要求渣水處理系統的出水Ca2+濃度控制在700mg/L以內，Cl-<1200mg/L，濁度<20NTU，這樣才不會對吸收塔漿液的成份、pH的自動控制和石青品質產生不良影響。

2合理控側槳液pH

吸收塔漿液pH控制是石灰石一石膏濕法脫硫反應的核心，它受機組負荷、原煙氣SO2濃度、脫硫效率控制值、石灰石品質等條件的影響。

在一定範圍內，pH值越高越有利於SO2的吸收，提高脫硫率。但當pH大於5.8時，石灰石中Ca2+的溶解速度就減慢，SO32-的氧化也受到抑制，不利於石膏的結晶；反之，pH越低越有利於石灰石的溶解，但SO2的吸收受到抑制，脫硫效率將下降。因此，在運行中保持吸收塔漿液pH穩定，將其控制在一合適範圍內（一般為5.2一5.6），是有效控制SO2吸收反應、獲得穩定脫硫率和石裔品質的前提。

pH控制具有高度非線性、時變性、時延性及各種不確定性等特點，也受pH計、石灰石漿液密度計、煙氣流量儀測定準確性的影響，在脫硫運行中將漿液pH值穩定在一定值較難。當煙氣量或原煙氣SO2濃度（即SO2負荷）突升或突降時，pH容易產生波動，而此時如果PID控制性能不好或相關的表計量不淮確，就會導致pH失控。

為了避免和減少此類情況的出現，我們進行穩定漿液pH的研究，一是對一些投運時間較長的脫硫裝里，參與漿液pH調節的PID參數重新進行整定，並動態跟蹤，及時調整相關控制參數。二是根據理論計算制定SO2負荷與石灰石漿液加入量的關係曲線，運行人員可根據當時的SO2負荷嚴密監視石灰石漿液的加人量，這樣一般不會出現石灰石漿液過量或不足的情況，漿液pH也不會出現大起大落現象，採取這兩種措施後，大部分電廠的脫硫pH穩定性比以往有較大改進.

3pH異常的原因分析及對策

一般的石灰石一石膏濕法脫硫系統投運後，或多或少發生過漿液pH異常現象，而大都表現為脫硫反應盲區，這是SO2吸收反應過程中的一種異常情況，即脫硫效率和漿液pH並不隨石灰石漿液的加入而升高，表現為石灰石的溶解受阻，漿液pH和脫硫率均下降。

根據有關文獻報道，脫硫反應盲區通常分兩種情況，一是CaSO3致盲，出現在CaSO3大量產生且未完全氧化時；二是在漿液中形成氟化鋁絡合物（AlFx），吸附於石灰石顆粒表面，阻礙石灰石的溶解。針對這一情況，我們對盲區產生的機理和特性進行研究分析，總結出盲區產生的一般條件有：原煙氣SO2負荷突變，石灰石品質較差，燃煤中組含量偏高，原煙氣的粉塵含量高，脫硫廢水排放量偏少等。

在此基礎上，我們在多個電廠開展了脫硫盲區的預防和處理方法的研究和實踐，當出現脫硫盲區前兆時，不少電廠就會及時採取以下措施，極大地減少脫硫盲區的發生率，縮短處理盲區的時間。

①嚴格控制石灰石漿液的加入量，盡量投運漿液pH自動，制定原煙氣SO2負荷與石灰石漿液加入量的關係曲線，確保石灰石漿液不過量。

②加強漿液pH異常期間的化學分析，當漿液中CaC03含量超過3%時就需要調整有關工藝控制參數，必要時增加漿液F-的檢測，以便儘快找出異常的原因。

③如果是CaSO3，致盲，則立即減少或停止石灰石漿液的加入，當pH降至4.0左右時，再緩慢提升pH值。如果是AIFx致盲，則應立即更換鍋爐徽燒煤種。

④盲區出現後，及時採取增開循環泵、增開氧化風機、增加廢水排放量、降低吸收塔漿液密度等運行措施。

4提高脫硫運行經濟性的實踐

漿液再循環泵是SO2吸收系統最主要的耗電設備，增加循環泵投運台數即提高液氣比，可以提高脫硫率，同時使漿液pH降低，石灰石利用率也隨之提高。反之，則必須提升漿液pH，對系統運行有諸多不利。

脫硫運行中正確把握液氣比與脫硫效率、漿液pH、石灰石利用率之間的關係，對於脫硫系統的運行可靠性和經濟性十分重要。在實踐中我們應充分利用這些工藝參數之間的邏輯關係，根據入口煙氣SO2的負荷對循環泵運行數量進行調整優化。

與火電廠的常規設備不同，脫硫系統設備的性能和壽命受運行環境的影響特別大，容易出現結垢、堵塞、腐蝕、磨損等現象，設備維護的目的就是延緩或減少這些現象的發生。例如為減少GGH的差壓，定期用壓縮空氣或高壓水沖洗，同時要定時沖洗除霧器；為提高氧化風機的效率，應定期清掃風機入口濾網。為減少設備的磨損，運行中儘可能降低吸收塔漿液密度等。

濕法脫硫有許多特殊的熱工和化學儀錶，如CEMS、pH計、密度計、液位計、流量計等，這些儀錶監測的準確性和有效性對工藝控制和經濟性十分重要。如CEMS中SO2濃度監側值直接影響到脫硫率的控制和設備調整。pH計側量的有效性關係到脫硫率、石灰石利用率和石膏品質。漿液密度計的準確性則能設備的磨損得到有效的狀態監控，可減少它們的維護成本。因此，加強脫硫儀錶的校驗和維護，提高其準確性和有效性，是保證脫硫系統可靠、經濟運行的重要前提。

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