韓　松,鄭鵬輝,沈建濤,譚光之

(西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?，陜西 西安　710075)

與國(guó)外脫硫情況類(lèi)似，我國(guó)90%以上的煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝[1]。該工藝以石灰石粉作為脫硫劑，通過(guò)漿液制備系統(tǒng)將石灰石粉與工藝水定量混合配制成至含固量20%～30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的漿液，通過(guò)漿液輸送系統(tǒng)輸送至SO2吸收系統(tǒng)。

1　石灰石漿液特性

作為脫硫的石灰石主要成分為CaCO3，一般含量不小于90%，粒徑：90%通過(guò)325目篩網(wǎng)[2]。因工況溫度下CaCO3溶解度小，且脫硫用脫硫劑還含有MgCO3及雜質(zhì)，配制漿液時(shí)無(wú)法形成溶液，其特性為少量溶質(zhì)溶解于工藝水中，其余不溶，呈現(xiàn)出懸浮液的性質(zhì)，即漿液靜止后固液易分離而沉積，表現(xiàn)出類(lèi)似泥沙與水的混合時(shí)的特性，故儲(chǔ)罐中需配置攪拌器以防止固體顆粒沉降；漿液在管道輸送屬于液固兩相流，管道輸送中需禁止低速以防止層流流動(dòng)固體顆粒與工藝水分離而沉積；同時(shí)存在固體顆粒——不溶物(如SiO2、Al2O3等硬度高的雜質(zhì))或未充分溶解的顆粒(CaCO3和其他雜質(zhì)的混合體)存在于漿液中，漿液攜帶的固體顆粒隨輸送漿液快速流動(dòng)時(shí)不斷沖刷設(shè)備及管道，比如輸送泵葉輪、管道彎頭等處，故高流速時(shí)將導(dǎo)致管道磨損加劇；同時(shí)制漿多采用脫水系統(tǒng)的弱酸性且富含Cl-的濾液，加之機(jī)械攪拌、溶解等過(guò)程中熱量，帶有一定溫度的漿液中具有腐蝕性，外加固體顆粒的不斷沖刷，進(jìn)一步加劇管件腐蝕。

針對(duì)此特性，輸送石灰石漿液的設(shè)備和管道須防腐防磨，如主要設(shè)備制備系統(tǒng)中的攪拌器的軸與葉輪多采用襯膠防腐，漿液泵葉輪選用含鉻鎳成分的合金鋼，管道常選用帶有耐磨層的玻璃鋼或內(nèi)襯襯丁基橡膠的碳鋼管道等。同時(shí)需選取適中的流速。

2　石灰石漿液連續(xù)定量輸送常見(jiàn)方式

所需石灰石漿液量與所處理煙氣量和入口SO2呈反應(yīng)摩爾量相關(guān)性，因所用燃料用量和含硫量變化幅度大，同時(shí)制漿系統(tǒng)為間歇制漿，漿液密度和石灰石有效含量均有一定范圍的浮動(dòng)，造成所需石灰石漿液流量變化范圍較大。

進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的石灰石漿液需根據(jù)工況定量加入來(lái)調(diào)整吸收塔漿液pH值，正常的塔漿液pH值范圍為5.0～6.0[3]，石灰石漿液調(diào)整較為靈敏。若石灰石漿液供給量少，塔漿液pH值易偏低，一方面不利于SO2吸收，也就極難控制SO2的超凈排放，另一方面易腐蝕吸收塔的防腐層；若石灰石漿液供給量多，塔漿液pH值會(huì)偏高，不利于漿液中CaCO3的溶解和影響石膏的純度。故選擇合適的漿液輸送工藝以適應(yīng)體系瞬時(shí)pH值的調(diào)整為宜。

由此可見(jiàn)，選擇合適的供漿方式需以滿(mǎn)足不同流量漿液的連續(xù)定量輸送的要求，同時(shí)確保合理的流速以防漿液沉積和減弱磨損等問(wèn)題。

以下為常見(jiàn)的漿液輸送方式：

2.1　遠(yuǎn)端回流方式

選擇常見(jiàn)的離心泵，泵出口管道在供漿位置附近設(shè)三通分為兩路，一路為供漿管線(xiàn)，設(shè)置調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)等，以滿(mǎn)足根據(jù)具體工況定量輸送石灰石漿液的要求，另一路為回流管線(xiàn)，設(shè)置節(jié)流降壓部件和閥門(mén)等，將多余的漿液回流輸送至石灰石漿液箱，俗稱(chēng)遠(yuǎn)端回流。

考慮到供漿流量范圍大，且存在低流量的工況，供漿管線(xiàn)需設(shè)置較短，且管線(xiàn)設(shè)計(jì)要有大坡度，以坡向輸送漿液點(diǎn)。為確?；亓鳚{液管線(xiàn)的管徑滿(mǎn)足不同輸漿能力時(shí)的漿液流速，多數(shù)情況，需用離心泵流量為設(shè)計(jì)工況最大輸漿量的1.5～2倍，具體設(shè)計(jì)見(jiàn)“5常見(jiàn)工頻泵工藝設(shè)計(jì)”。

該方式雖然存在自身的不足：漿液泵選型偏大，加上泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，泵的無(wú)用功較大。但因漿液輸送部分自身功率較整個(gè)脫硫系統(tǒng)較低，此處能耗可忽略。

該方式優(yōu)勢(shì)：

(1)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，供漿量根據(jù)實(shí)際工況自動(dòng)跟蹤調(diào)整。

(2)工藝簡(jiǎn)單，且無(wú)需定期沖洗，可有效避免管線(xiàn)磨損及漿液沉積。

2.2　變頻泵方式

通過(guò)離心泵配置變頻器方式來(lái)實(shí)時(shí)流量調(diào)整，管線(xiàn)設(shè)置有流量計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量供漿流量。

該方式的不足：管線(xiàn)管徑一定時(shí)，低流量時(shí)漿液流速勢(shì)必減小，易出現(xiàn)沉積現(xiàn)象。增加變頻裝置，勢(shì)必增加一次性投資。同時(shí)隨供給流量變化，需對(duì)應(yīng)調(diào)整變頻頻率，離心泵葉輪轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)調(diào)整，若偏離泵設(shè)計(jì)點(diǎn)較大時(shí)，泵無(wú)用功增大，且有可能無(wú)法滿(mǎn)足輸送要求(可能壓力或流量無(wú)法滿(mǎn)足)，即變頻泵只能在較窄范圍內(nèi)使用，調(diào)整范圍有限，偏離該范圍易出現(xiàn)無(wú)法使用或不節(jié)能的情況。

該方式改進(jìn)(若某些脫硫工藝已選用該供漿方式，可采取以下措施)：縮短小供漿量的運(yùn)行時(shí)間或改為間歇供漿方式，并增加工藝水沖洗頻率。

顯然，該方式使用范圍：工況穩(wěn)定或漿液輸送量變化范圍不大的情況。

對(duì)比以上兩種供漿方式，脫硫供漿以遠(yuǎn)端回流為主。有的脫硫有對(duì)遠(yuǎn)端回流方式作了簡(jiǎn)單修改：將流量調(diào)節(jié)閥布置在回流管線(xiàn)上，供漿流量通過(guò)調(diào)整回流管線(xiàn)上的流量而實(shí)現(xiàn)。

另外，某些脫硫設(shè)計(jì)，也仿效遠(yuǎn)端回流的方式，卻將三通布置在漿液泵附近，遠(yuǎn)離供漿位置(俗稱(chēng)：近端回流)，此種設(shè)計(jì)有不合理之處：供漿量偏小時(shí)因供漿管道長(zhǎng)而易出現(xiàn)漿液沉積。針對(duì)此項(xiàng)失誤，建議選用增加沖洗的頻率，尤其是低供漿量運(yùn)行中。

3　組合供漿方式

3.1　多個(gè)供漿位置的工況

一套輸送系統(tǒng)需輸送多個(gè)供漿位置(比如一座脫硫塔設(shè)置多處供漿位置或同時(shí)為兩座以上塔供漿)，可選用遠(yuǎn)端回流方式，輸送至1#供漿位置、2#供漿位置、最后末端回流至漿液箱。其中各供漿位置附近設(shè)置三通，一路作為供漿管路，設(shè)置流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥后敷設(shè)管線(xiàn)至供漿位置；另一路管線(xiàn)往下一個(gè)供漿位置敷設(shè)…最終由管線(xiàn)回流至漿液箱。

3.2　煙氣負(fù)荷變化較大的工況

常見(jiàn)的工況有多爐一塔的情況，因各爐可?？蛇\(yùn)，造成處理煙氣負(fù)荷波動(dòng)較大，除了設(shè)置單獨(dú)設(shè)置一套供漿系統(tǒng)外，也可設(shè)置多套供漿系統(tǒng)各自獨(dú)立工作，如一套供漿系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一臺(tái)爐配置，該種方式布置優(yōu)勢(shì)：可靠性高；低負(fù)荷工況下，各供漿系統(tǒng)可互為備用；可選用變頻泵方式或遠(yuǎn)端回流方式；低負(fù)荷情況下，可達(dá)到節(jié)省能耗。

例如：某3臺(tái)鍋爐公用一座脫硫塔時(shí)，供漿系統(tǒng)可選用一套遠(yuǎn)端回流方式。但為確保整個(gè)供漿系統(tǒng)的安全可靠性及備用檢修，可設(shè)置一臺(tái)備用漿液泵或設(shè)置二套以上各自獨(dú)立的變頻泵方式或遠(yuǎn)端回流方式。

4　常見(jiàn)脫硫供漿位置

4.1　脫硫塔儲(chǔ)漿段

新鮮石灰石漿液輸送至脫硫塔儲(chǔ)漿段后，經(jīng)過(guò)塔內(nèi)攪拌系統(tǒng)將新鮮漿液與塔內(nèi)漿液進(jìn)行均勻混合，混合后的漿液被循環(huán)泵輸送至塔吸收段的噴淋層噴淋。該處供漿屬于脫硫傳統(tǒng)的補(bǔ)漿位置，設(shè)置簡(jiǎn)單，但輸送至噴淋層處的漿液是被儲(chǔ)漿段稀釋后的漿液，其pH值是稀釋后數(shù)值，且存在新鮮漿液未進(jìn)行充分反應(yīng)被排漿泵輸送至脫水系統(tǒng)的可能。

需要注意：需避開(kāi)排漿泵入口管的范圍，防止新鮮漿液出現(xiàn)短路。

4.2　循環(huán)泵吸入段

新鮮石灰石漿液輸送至循環(huán)泵吸入段，注入的新鮮漿液與來(lái)自塔中漿液經(jīng)過(guò)循環(huán)泵葉輪的攪動(dòng)及長(zhǎng)距離的管道內(nèi)紊流，可充分混合，最終由噴淋層噴嘴霧化后與煙氣中SO2接觸。因新鮮漿液未經(jīng)儲(chǔ)漿段漿液的稀釋就輸送至噴淋層吸收SO2，即可保證高pH值漿液利于氣液吸收反應(yīng)，較 “4.1 脫硫塔儲(chǔ)漿段”脫硫效果有所增加，(面對(duì)現(xiàn)今超凈排放下99%以上的脫硫效率，供漿位置的選取具有較大意義)。同時(shí)，新鮮漿液不進(jìn)入儲(chǔ)漿段，對(duì)儲(chǔ)漿段漿液的pH值增加較小，相比于“4.1 脫硫塔儲(chǔ)漿段”而言，有利于亞硫酸鹽形成石膏。

需注意：循環(huán)泵吸入段供漿位置須布置在入口閥門(mén)下游，以便檢修。需設(shè)置好供漿位置附近管段的防腐，筆者查閱到多個(gè)項(xiàng)目供漿處附近管道段存在磨損腐蝕泄漏的現(xiàn)象。

以上兩處均可作為供漿位置，具體設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)條件確定，也可組合使用。

5　常見(jiàn)工頻泵工藝設(shè)計(jì)

在鍋爐BMCR工況，根據(jù)脫硫煙氣量及入口SO2濃度的設(shè)計(jì)值，計(jì)算所需20%的供漿量Q，故運(yùn)行時(shí)可根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷范圍(常見(jiàn)的為30%～110%)，核算出運(yùn)行實(shí)際的供漿量在0.3 Q～1.1 Q的范圍內(nèi)波動(dòng)。選擇遠(yuǎn)端回流工藝，泵流量Q*的確定：回流管線(xiàn)漿液流量范圍Q*-1.1Q ～ Q*-0.3Q、回流管線(xiàn)管徑、漿液適中流速范圍等，相互迭代計(jì)算后確認(rèn)Q*及回流管線(xiàn)管徑，一般地，選用Q*=1.5～2 Q。

回流三通布置在供漿位置附近以確保較短的供漿管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、較大的管線(xiàn)坡度，可防止?jié){液的沉積。按照供漿流量0.3 Q～1.1 Q確定供漿管線(xiàn)的管徑。

常選用在回流管線(xiàn)上設(shè)置流量孔板來(lái)增加回流管線(xiàn)的阻力，以平衡供漿管路的管道阻力。漿液泵壓力選型：供漿量分別為0.3Q和1.1Q時(shí)的供漿母管阻力、供漿管阻力，再根據(jù)具體工況條件確認(rèn)泵揚(yáng)程?；亓骺装蹇讖叫韪鶕?jù)自身平衡供漿管的阻力范圍而確定自身阻力，再確認(rèn)孔板孔徑尺寸。

6　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，漿液輸送系統(tǒng)是將配置好的漿液定量輸送至SO2吸收系統(tǒng)，是調(diào)整出口SO2排放濃度和漿液pH的唯一手段，但因漿液低速易沉積、高速易磨損管道等特性，需以漿液輸送的長(zhǎng)期安全可靠性為第一考慮，即要選擇工藝滿(mǎn)足：流速適中、不發(fā)生漿液堵塞管道、降低對(duì)設(shè)備管道磨損等。其次考慮工藝簡(jiǎn)化、投資費(fèi)用和運(yùn)行能耗等方面。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)整理出了常見(jiàn)的遠(yuǎn)端回流方式、供漿位置及泵的選型思路，以供讀者參考。