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(guò)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(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的學(xué)習(xí)，掌握了在實(shí)際項(xiàng)目調(diào)試過(guò)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(guò)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(kù)中，最終脫水后的石膏會(huì)被卡車(chē)?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(guò)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(lái)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(shū)編寫(xiě)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(guò)程。之前設(shè)計(jì)中隱藏的許多問(wèn)題都將在調(diào)試和試運(yùn)行過(guò)程中暴露出來(lái)。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?，F(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(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(guò)高（超過(guò)7.5米），會(huì)造成吸收塔溢流現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生，從而無(wú)法控制吸收塔水平衡，影響脫硫效果;而當(dāng)吸收塔液位過(guò)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(guò)程中，通過(guò)控制吸收塔補(bǔ)水管路閥門(mén)和一些其他沖洗水管路閥門(mén)（除霧器沖洗水管路&干濕界面沖洗水管路）來(lái)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(guò)地坑泵將混合漿液輸送回吸收塔中。一般來(lái)說(shuō)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(guò)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(guò)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(lái)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(wú)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(méi)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(wèn)題安排了我方設(shè)計(jì)單位和施工單位召開(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(wú)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(wèn)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(lái)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(méi)有破損，擰緊所有法蘭接口處的螺栓。對(duì)已經(jīng)發(fā)生開(kāi)裂或泄露的地方及時(shí)更換備件，如暫時(shí)無(wú)備件可以更換，可先將泄露或開(kāi)裂處用膠打牢。

通過(guò)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(yǔ)

本文通過(guò)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(guò)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(lái)的工藝設(shè)計(jì)過(guò)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(kāi)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(wú)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?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其他部件在安裝過(guò)程中不會(huì)發(fā)生破損或開(kāi)裂。

參考文獻(xiàn)

[1]，李守信、紀(jì)立國(guó)、于軍鈴. 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝原理[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2002：91-94.

[2]，李勁夫. 石灰石-石膏法濕法煙氣脫硫工藝特點(diǎn)介紹[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2004：14-16.

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