沈家恩

摘要：鍋爐煙氣處理系統(tǒng)不再是附屬設(shè)備，成為電廠的第四個主系統(tǒng)。2014年的超凈排放改造，出口煙塵濃度達到5mg/m3。2019年的煙羽脫白改造，排煙溫度在采暖期/非采暖季控制在45℃/48℃。目前廢水零排放改造也陸續(xù)進行，水質(zhì)的改變給脫硫設(shè)備帶來很大的挑戰(zhàn)。吸收塔內(nèi)的化學反應受多種因素的制約：煙氣成分、石灰石中各成分及使用的工藝水水質(zhì);相互影響、相互制約。

關(guān)鍵詞：脫硫;吸收塔;漿液;廢水

引言

燃煤火力發(fā)電會產(chǎn)生大量的含硫尾氣，而煙氣脫硫系統(tǒng)是降低污染排放的重要系統(tǒng)，但其存在著能耗高的缺點，而火電作為經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在未來很長一段時間都將持續(xù)存在，因此，對其煙氣脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1火電機組煙氣脫硫工藝

1.1濕法煙氣脫硫工藝

1.1.1石灰石-石膏法

該工藝是現(xiàn)階段中國應用最廣泛的煙氣脫硫方法，其過程首先是將石灰石研磨后加入一定的水制成漿液，然后通過循環(huán)泵將其注入到吸收塔內(nèi)，煙氣中的二氧化硫等廢氣會與漿液發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鈣沉淀。在進一步結(jié)晶后，形成二水石膏殘留在吸收塔中，最后通過除霧器將脫硫凈化后的尾氣排放到大氣中，通過真空系統(tǒng)將石膏脫水排出。

1.1.2雙堿法

長期使用石灰石-石膏法進行除硫會在吸收塔上結(jié)垢，若不及時除垢，會出現(xiàn)堵塞的問題，而使用雙堿法就能有效地解決該方面的問題。雙堿法是以氫氧化鈉為主要原材料。由于氫氧化鈉具有強堿性，因此其能吸收、溶解更多含硫的酸性物質(zhì)。同時，該工藝的操作方法也相對簡單，成本也較低，因此可以提升企業(yè)的經(jīng)濟利潤。但也會存在堿性過強腐蝕吸收塔的問題。

1.2半干法脫硫工藝

1.2.1噴霧干燥法

該工藝是將石灰漿噴成霧狀來吸收煙氣中的二氧化硫，其具有操作運行簡單、造價低、能耗低的特點，而且由于脫硫產(chǎn)物為粉狀，不會產(chǎn)生廢水。但其具有極其顯著的缺點：在尾氣處理后，極其容易在吸收塔的內(nèi)部上殘留污垢，會堵塞霧化裝置甚至對其造成腐蝕。同時，其產(chǎn)生的脫硫殘渣的二次利用價值低，若不及時處理，會造成環(huán)境的二次污染。

1.2.2煙氣循環(huán)流化床

該工藝由德國的魯奇公司率先發(fā)明，其運作原理是將煙氣和吸收劑多次在循環(huán)流化床中循環(huán)，通過延長兩種物質(zhì)的接觸面積和時間來達到提高吸收劑利用率和脫硫程度的目的。而且煙氣的狀態(tài)越湍急，吸收效率就越高。該工藝具有占地面積小的優(yōu)點，但其投入的成本較高。

2脫硫系統(tǒng)運行中常見問題的分析

2.1脫硫廢水、污泥量大，壓濾機使用頻繁

吸收塔中的漿液經(jīng)石膏排出泵輸送至一次旋流站后開始產(chǎn)生脫硫廢水，含大顆粒的漿液下沉至脫水皮帶機，抽真空后變成含水率<10%的石膏。含小顆粒物質(zhì)的漿液進入溢流箱后再經(jīng)過廢水旋流站后進入廢水處理系統(tǒng)。另一路廢水的產(chǎn)生是濾布濾餅沖洗水及汽液分離器產(chǎn)生的水進入濾液箱不回收利用變成脫硫廢水，即：石膏排出泵→一次旋流站→一次旋流站溢流部分→溢流箱→廢水旋流站→廢水箱→三聯(lián)箱加藥處理→絮凝下來的污泥→壓濾機。石膏排出泵→一次旋流站→底流至真空皮帶機→濾布濾餅沖洗水及氣液分離器產(chǎn)生的水→濾液箱→通過濾液泵至廢水?？刂茝U水量的解決需要借助化學監(jiān)督。在脫硫系統(tǒng)的實際運行中，化學監(jiān)督是必不可少的監(jiān)測手段，能夠從脫硫反應的化學過程方面提供依據(jù)和指導，對實際運行中存在的問題進行分析和判斷，進而找出有效的應對措施。化學監(jiān)督的目的通常分為3個方面內(nèi)容：①在線儀表校驗;②日常性能監(jiān)測;③環(huán)保驗收試驗。其中日常性能檢測對運行的調(diào)整具有很大的指導。如檢測吸收塔漿液的pH值、溫度、密度、濃度、亞硫酸根、鎂離子、鋁離子、氯離子、氟離子等。工藝水成分：密度、懸浮物、鈣離子、氯離子等;外排廢水成分：重金屬、pH、COD、SS等。

2.2吸收塔漿液倒灌

五期和六期的吸收塔都出現(xiàn)漿液倒灌，嚴重的漿液倒灌會造成機組的非計停。吸收塔中的漿液為酸性，pH值低。如果倒灌的漿液不多，會沉積在煙道中，引起引風機出口至吸收塔入口處煙道的低溫腐蝕，造成煙道滲漏。同時漿液中含有石膏固體，沉積在煙道上。大量的石膏淤積在吸收塔入口處影響煙氣的流場，增加系統(tǒng)阻力。但是當大量的漿液進入引風機后，引風機的葉片會嚴重損壞造成風機停運，引起鍋爐的主燃料跳閘。

某發(fā)電有限公司五期兩臺機組的煙道長，漿液倒灌的現(xiàn)象不明顯，且布袋除塵器對細小塵粒的捕集效果好，對油污也有一定的捕集能力，在點爐初期鍋爐投油助燃時未產(chǎn)生大量的漿液倒灌。但是在每次停機時檢查一級吸收塔入口煙道時會發(fā)現(xiàn)，靠近脫硫段的低溫省煤器受熱面有漿液沉積，大大影響換熱效率。在吸收塔入口處煙道有石膏的淤積，造成事故噴淋噴嘴的堵塞，緊急情況下事故噴淋不能正常使用，達不到降低煙溫的作用。六期11#機組引風機出口至吸收塔入口位置較近，且除塵方式為電除塵器，電除塵器對微小顆粒和油污的捕集能力不如布袋除塵器。在點爐初期投油助燃時，吸收塔內(nèi)產(chǎn)生的小空氣泡被油污包圍后穩(wěn)定性高，不易破碎。如果塔內(nèi)漿液置換不及時，大量的氣泡聚集在上部，造成液位計失真誤以為塔內(nèi)液位低，容易發(fā)生漿液倒灌情況。

3脫硫系統(tǒng)的運行優(yōu)化路徑

3.1節(jié)約水資源

濕法煙氣脫硫處理需要消耗大量的水，同時有很大一部分火電廠存在著除霧設(shè)備老化的問題，造成水資源浪費更加嚴重。節(jié)約水資源的優(yōu)化可以從以下三個方面著手：（1）冷卻水和沖洗水的回收利用。對于大部分的火電廠來說，冷卻水可以進行二次使用。通過設(shè)計引水管可以將富余的冷卻水收集在冷卻箱中，待凈化后重新泵入脫硫系統(tǒng)中實現(xiàn)二次利用。霧化沖洗水的回收亦是如此。（2）冷凝液的回收利用。電廠的煙氣中含有大量的水蒸氣，目前大部分沒有被回收利用，通過在煙道處設(shè)置多道冷凝液回收裝置，并使用回流管連接，將水蒸氣冷凝后收集至集水坑中備用;（3）配備煙氣換熱器。通過在引風機出口煙道位置配置煙氣換熱器，實現(xiàn)更高效率的加熱和冷凝，降低加熱器的綜合用氣量，進而實現(xiàn)水資源的節(jié)約。

3.2節(jié)約電耗

節(jié)約電耗主要可以從以下三個方面進行優(yōu)化：（1）降低真空泵的能耗。在目前的工藝下，使用石灰石-石膏法脫硫需要配備至少兩臺真空脫水泵才能夠滿足石膏脫水工序需求?？梢酝ㄟ^配備石膏漿液分離器和漿液分離器管道，將大部分的漿液進行預分離，然后再配備一臺真空泵進行脫水，提高設(shè)備的利用效率;（2）降低漿液循環(huán)泵能耗?？梢詮慕档蜐{液循環(huán)泵的流量、漿液變頻旋轉(zhuǎn)、選擇合適的漿液循環(huán)泵規(guī)格這三個方面著手，其中，第一項的效用最為顯著;（3）減小煙氣系統(tǒng)阻力。煙氣系統(tǒng)的阻力越大，脫硫系統(tǒng)的電耗就越大。因此，可以通過優(yōu)化脫硫系統(tǒng)的管道排列分布、選取合適的管道截面積和長度、減少彎頭數(shù)量以及使用圓管等提高煙氣流轉(zhuǎn)的順暢性，降低阻力，從而實現(xiàn)電耗的降低。

結(jié)語

目前為了滿足國家對燃煤電廠污染物濃度及總量控制的排放要求，降低排煙溫度的煙羽消白工程、廢水零排放系統(tǒng)也在大力推廣中，很多電廠都已經(jīng)成熟運行。在廢水零排放系統(tǒng)中，脫硫工藝水水質(zhì)的改變、新增系統(tǒng)的產(chǎn)物回到已有的脫硫系統(tǒng)中，對現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)吸收塔中的反應、脫硫設(shè)備、管道的影響也需要做更深研究。

參考文獻

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