張小茹

摘 要：分析、總結(jié)了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)漿液含固量高、漿液氧化不足、液位不準(zhǔn)、閥門(mén)內(nèi)漏、吸收塔溢流和石膏脫水困難等問(wèn)題的原因，并提出了一些改進(jìn)措施。這對(duì)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：脫硫系統(tǒng)；石灰石-石膏濕法；漿液；石膏

中圖分類(lèi)號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.080

國(guó)內(nèi)外使用比較多的煙氣脫硫系統(tǒng)是石灰石一石膏濕法煙氣脫硫（Wet Flue Gas Desulfurization，簡(jiǎn)稱(chēng)“WFGD”）工藝。該工藝是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，并且技術(shù)十分成熟，運(yùn)行相對(duì)可靠，脫硫效率高，對(duì)煤種適應(yīng)性好，所以，被廣泛應(yīng)用。我公司的4套脫硫系統(tǒng)都采用的是這種脫硫工藝，自2013年底投運(yùn)以來(lái)，總體運(yùn)行比較平穩(wěn)，但是，在調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中，也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性造成了一定的影響。

1 主要問(wèn)題及處理

1.1 循環(huán)漿液中含固量高

通常情況下，吸收塔內(nèi)漿液的含固量是10%～15%，最低不應(yīng)低于5%.在一定范圍內(nèi)維持較高的漿液濃度，有利于提高脫硫效率和石膏純度。但是，高含固量漿液對(duì)循環(huán)泵、攪拌器、管道和閥門(mén)的磨損明顯加劇。由于調(diào)試期間密度計(jì)故障，不能很好地控制漿液密度，我公司4#吸收塔循環(huán)管線(xiàn)在試運(yùn)行1個(gè)多月就發(fā)生了漏漿事件。檢查后發(fā)現(xiàn)，彎頭處磨損嚴(yán)重。另外，當(dāng)含固量過(guò)高時(shí)，會(huì)影響亞硫酸鹽的氧化。一般來(lái)講，當(dāng)吸收塔漿液的密度大于1 128 kg/m3時(shí)，就會(huì)影響氧化反應(yīng)；當(dāng)吸收塔漿液的密度大于1 200 kg/m3時(shí)，明顯不利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行。這在直接增加了石膏脫水的困難，同時(shí)，SO2出口濃度控制難度加大，脫硫效率明顯下降。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，石灰石漿液密度與脫硫效率的關(guān)系如圖1所示。

為了更好地控制吸收塔的漿液濃度，特采取了以下措施：①改進(jìn)密度監(jiān)測(cè)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，要定期沖洗密度計(jì)，以提高其準(zhǔn)確性，同時(shí)，還要定期取樣，人工化驗(yàn)分析。②調(diào)節(jié)供漿濃度。將工藝控制參數(shù)供漿濃度從1 160～1 200 kg/m3調(diào)整到1 120～1 160 kg/m3后，在吸收塔液位允許的情況下，不僅能很好地控制吸收塔漿液濃度，還能減少供漿系統(tǒng)的磨損和堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。③綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，避免表計(jì)不準(zhǔn)的問(wèn)題發(fā)生，調(diào)整石膏排放頻率。工藝控制要求吸收塔濃度達(dá)到1 150 kg/m3后就要啟動(dòng)石膏脫水系統(tǒng)排出石膏。為了避免發(fā)生密度計(jì)不準(zhǔn)的問(wèn)題，綜合考慮其他參數(shù)，比如循環(huán)泵電機(jī)電流、側(cè)攪拌器電流等，含固量升高，循環(huán)泵和攪拌器的負(fù)荷增大，電流值升高，所以，循環(huán)泵的電流值在230～240 A、側(cè)攪拌器電流值在13.5～14.5 A時(shí)，啟動(dòng)石膏脫水系統(tǒng)排放石膏。

1.2 石膏氧化不足

在煙氣脫硫的化學(xué)過(guò)程中，O2將HSO3-氧化為SO42-，隨著煙氣中O2含量的增加，CaSO4·2H2O的形成加快，脫硫效率也逐漸提高?？紤]到經(jīng)濟(jì)性，一般控制脫硫系統(tǒng)氧化空氣倍率（O2/SO2）為2～3.在運(yùn)行中，如果實(shí)際參與的氧化空氣量不足，則漿液中大量的亞硫酸鈣不能轉(zhuǎn)化成硫酸鈣，導(dǎo)致石膏脫水困難，石膏品質(zhì)下降，并且SO2向液相的溶解擴(kuò)散速度減緩，導(dǎo)致脫硫效率下降。

在漿液pH值為4.5，煙氣溫度為50 ℃，煙氣速度為1 m/s，入口SO2的質(zhì)量濃度為1 μg/mL的條件下，有無(wú)強(qiáng)制氧化對(duì)脫硫效率的影響如圖2所示。從液氣比對(duì)脫硫效率的影響圖中可以看出，有強(qiáng)制氧化時(shí)的脫硫效率比無(wú)強(qiáng)制氧化時(shí)的要高1～2個(gè)百分點(diǎn)左右。

自我公司的脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，相繼出現(xiàn)過(guò)脫硫塔運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)和石膏脫水困難等情況。綜合分析，脫硫塔內(nèi)氧化空氣量不足可能是引發(fā)這一情況的重要因素之一。發(fā)現(xiàn)氧化不足現(xiàn)象后，檢查氧化風(fēng)機(jī)及其附屬設(shè)施后發(fā)現(xiàn)，主要問(wèn)題有以下2點(diǎn)：①風(fēng)機(jī)入口濾網(wǎng)堵塞，氧化風(fēng)機(jī)出口卸荷閥故障率高，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力不足；②氧化風(fēng)機(jī)容量不足。

針對(duì)這些問(wèn)題，特提出相應(yīng)的解決辦法：①定期清理濾網(wǎng)，對(duì)氧化風(fēng)機(jī)出口卸荷閥進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，拆除原來(lái)的自動(dòng)卸荷閥，更換為蝶閥加消音器手動(dòng)控制，從而解決氧化風(fēng)機(jī)出力不足的問(wèn)題；②針對(duì)容量不足的問(wèn)題，提出了以下整改方案，即在現(xiàn)有一塔2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)一用一備的情況下，在氧化風(fēng)機(jī)出口增設(shè)一條管線(xiàn)，接入脫硫塔，氧化不足時(shí)，啟動(dòng)備用氧化風(fēng)機(jī)（即2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行），以提高氧化倍率，實(shí)現(xiàn)氧化系統(tǒng)增容，進(jìn)而改善脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

1.3 液位計(jì)指示不準(zhǔn)

吸收塔必須保證一定的液位高度，才能使進(jìn)入吸收塔的SO2充分反應(yīng)。本脫硫系統(tǒng)的吸收塔液位是根據(jù)差壓變送器測(cè)得的差壓與吸收塔內(nèi)漿液密度計(jì)算得來(lái)的。在計(jì)算過(guò)程中，沒(méi)有采用實(shí)時(shí)的漿液密度值，而是采用了一個(gè)固定值。當(dāng)實(shí)際漿液密度低于該固定值時(shí)，DCS顯示的液位會(huì)比實(shí)際液位偏低；反之，情況相反。因此，在該脫硫系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中，吸收塔經(jīng)常發(fā)生漿液溢流或煙氣從塔體溢流口冒出的情況。

為了更好地控制吸收塔漿液液位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行條件，確定合理的運(yùn)行液位，具體包括以下2點(diǎn)：①人為降低運(yùn)行控制液位計(jì)顯示液位，使塔內(nèi)實(shí)際液位僅高于塔體溢流口高度，防止煙氣泄漏；②修正吸收塔漿液密度來(lái)提高液位計(jì)顯示液位，將液位控制在塔體溢流口至溢流排水口標(biāo)高之間。

1.4 閥門(mén)內(nèi)漏

閥門(mén)內(nèi)漏會(huì)引起吸收塔或地坑液位異常升高。在調(diào)試和運(yùn)行期間，出現(xiàn)過(guò)幾次除霧器、循環(huán)泵等設(shè)備設(shè)施沖洗水閥內(nèi)漏的現(xiàn)象。檢查后發(fā)現(xiàn)，主要是閥門(mén)本體質(zhì)量問(wèn)題損壞，或者閥門(mén)電動(dòng)頭控制失靈造成的。因此，相關(guān)部門(mén)變更了閥門(mén)生產(chǎn)廠家，更換質(zhì)量過(guò)關(guān)閥門(mén)。同時(shí)，還要加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和設(shè)備巡檢，發(fā)現(xiàn)液位異常及時(shí)處理，從而很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。

1.5 吸收塔內(nèi)漿液起泡

塔底漿液泡沫的產(chǎn)生是因?yàn)闅怏w分散于液體中，形成了氣-液的分散體。在泡沫形成的過(guò)程中，氣液界面會(huì)急劇增加，因而體系的能量增加，其增加值為液體表面張力與體系增加后的氣-液界面的面積的乘積，應(yīng)等于外界對(duì)體系所做的功。如果液體的表面張力越低，則氣-液界面的面積就越大，泡沫的體積也就越大。這說(shuō)明，此液體很容易起泡。泡沫的產(chǎn)生必須具備3個(gè)條件：①只有氣體與液體連續(xù)、充分地接觸時(shí)，才能產(chǎn)生泡沫；②當(dāng)氣體與液體的密度相差很大時(shí)，才能使液體中的泡沫很快上升到液面，久而久之就形成泡沫；③表面張力越小的液體越容易起泡。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行調(diào)整情況，引起起泡溢流的原因有以下幾點(diǎn)：①在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，投油、燃燒不充分，未燃盡成分隨著鍋爐尾部煙氣進(jìn)入吸收塔，導(dǎo)致吸收塔漿液的有機(jī)雜質(zhì)增加。②鍋爐后部除塵器運(yùn)行情況不佳，煙氣粉塵濃度超標(biāo)。含有大量惰性物質(zhì)的雜質(zhì)進(jìn)入吸收塔后，致使吸收塔漿液重金屬含量增高。重金屬離子增多導(dǎo)致漿液表面張力增加，從而使?jié){液表面起泡。③脫硫用石灰石中含過(guò)量的MgO（起泡劑），與硫酸根離子反應(yīng)產(chǎn)生大量泡沫。④脫硫裝置脫水系統(tǒng)或廢水處理系統(tǒng)不能正常投入，致使吸收塔漿液品質(zhì)逐漸惡化。⑤液位計(jì)顯示錯(cuò)誤（不準(zhǔn)確）。

影響吸收塔溢流的因素很多，但是，吸收塔漿液一旦出現(xiàn)起泡溢流情況后，必須及時(shí)妥善處理，以免引發(fā)嚴(yán)重的事故。對(duì)此，特采取以下措施：①在吸收塔排水坑中定期加入脫硫?qū)Ｓ孟輨１M管確定液位僅高于塔體溢流口高度，但是，難免有吸收塔漿液泡沫從呼吸孔冒出。從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，吸收塔內(nèi)泡沫會(huì)高于實(shí)際液位表面1～2 m。而防止吸收塔溢流和噴沫現(xiàn)象的有效手段是加入適量的消泡劑。②核算氧化空氣用量，避免漿液中有太多過(guò)?？諝狻８挥嗟目諝舛家詺馀莸男问綇难趸瘏^(qū)底部溢至漿液表面的，從而造成漿液動(dòng)態(tài)液位虛假。這也導(dǎo)致吸收塔漿液泡沫增加的原因之一。③在保證氧化效果的前提下，適當(dāng)降低吸收塔工作液位，減小漿液溢流量，防止?jié){液進(jìn)入吸收塔入口煙道。④吸收塔補(bǔ)水控制。在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，吸收塔補(bǔ)水主要是通過(guò)除霧器沖洗實(shí)現(xiàn)的，還有就是利用攪拌器、漿液泵、循環(huán)泵等的機(jī)封冷卻水和一些漿液管路的沖洗水。在此過(guò)程中，要盡量控制進(jìn)入吸收塔的水量。水噴淋可以減少泡沫的積累，所以，除霧器沖洗要在保證液位前提下多次少量進(jìn)行，或者在呼吸孔加裝噴水打散泡沫，防止泡沫溢出。⑤廢水量控制。增加脫硫廢水的排放量，降低吸收塔漿液重金屬離子、Cl-、有機(jī)物、懸浮物和各種雜質(zhì)的含量，保證吸收塔內(nèi)漿液的品質(zhì)，避免形成大量泡沫。⑥降低排出石膏時(shí)吸收塔漿液密度，加大石膏排出量，保證新鮮漿液的不斷補(bǔ)入。⑦加強(qiáng)對(duì)吸收塔漿液、廢水、石灰石漿液、石灰石粉和石膏的化學(xué)分析工作，有效監(jiān)控脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)漿液品質(zhì)有惡化的趨勢(shì)，要及時(shí)采取有效的處理手段。

1.6 石膏脫水困難

在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，石膏脫水效果差，導(dǎo)致石膏含水率過(guò)大，石膏下料斗側(cè)壁石膏堆積，甚至堵塞。沉積在下料斗側(cè)壁上的石膏不規(guī)則地落到石膏皮帶上還可能造成石膏皮帶跑偏。

導(dǎo)致石膏脫水困難的原因有以下幾點(diǎn)：①石膏漿液氧化不足。②石灰石品質(zhì)太差。③受漿液中飛灰含量的影響。粉煤灰的粒徑要比結(jié)晶石膏的粒徑小得多，在真空皮帶機(jī)上脫水時(shí)，細(xì)顆粒的粉煤灰很快通過(guò)石膏顆粒之間的間隙到達(dá)濾布表面，把濾布的細(xì)孔堵死，所以，皮帶上的真空度就不能提高。④脫硫系統(tǒng)廢水排放過(guò)少。由于旋流器頂流排出的廢水中所含的細(xì)顆粒比例高，因此，加大廢水排量可以減少漿液中細(xì)顆粒的比例。⑤真空度不夠。真空度低的原因有很多，比如漿液分配器分配不均，導(dǎo)致真空度低，真空泵水密封不好、水量不足，真空泵管線(xiàn)泵體結(jié)垢，真空罐下降管水封效果不好等。

鑒于上述原因，特采取以下應(yīng)對(duì)措施：①加強(qiáng)巡檢，在保證現(xiàn)有氧化系統(tǒng)運(yùn)行正常的基礎(chǔ)上，對(duì)氧化系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。②加強(qiáng)對(duì)布袋除塵器的工藝控制，保證除塵效率。③延長(zhǎng)濾布沖洗時(shí)間，及時(shí)更換破損濾布。④加大廢水排放量，盡量減少漿液中細(xì)顆粒的比例。⑤嚴(yán)格石膏脫水系統(tǒng)的運(yùn)行管理，增加巡檢頻率，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整。另外，將真空泵密封水由原來(lái)的工業(yè)水改為除鹽水，盡量避免結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。

2 結(jié)束語(yǔ)

在應(yīng)用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)的過(guò)程中，出現(xiàn)了含固量高、吸收塔溢流、漿液起泡、石膏脫水困難等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，特采取了相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，收到了一定的實(shí)效，保證了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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〔編輯：白潔〕