濕法脫硫裝置脫硫效率低的原因分析及改進

韓殿福

摘要：文章針對某火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置運行效率偏低的問題，從濕法脫硫技術的工藝原理及流程介紹出發(fā)，結合該廠煙氣脫硫系統(tǒng)運行的實際情況，對導致脫硫效率低的相關因素進行了研究分析，并結合多年從事煙氣濕法脫硫裝置維護與維修的經驗，提出了相應的改進和整改措施。

關鍵詞：火電廠；濕法脫硫；脫硫效率；改進措施

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0042-02

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫（Wet Flue Gas Desulfurization，簡寫為FGD）技術因其脫硫效率高、脫硫反應速度快、煤種適應性強、吸收劑利用率高以及可靠性高等優(yōu)勢，已經成為我國熱電廠應用最為廣泛的煙氣脫硫技術。

1 濕法脫硫工藝概述

如圖1所示為濕法脫硫裝置的工藝流程圖，來自鍋爐的煙氣經過增壓風機（BUF）的增壓后，進入到煙氣換熱器（GGH）與水交換熱能后被冷卻，冷卻后的煙氣進入吸收塔（ABS），和從吸收塔上部與工藝水噴淋而下的石灰石漿液相混合，漿液吸收煙氣中的熱能而升溫，使其中的部分水分蒸發(fā)，煙氣得到進一步的冷卻，煙氣通過循環(huán)石灰石漿液的洗滌，其中絕大部分的硫份發(fā)生如下的化學

圖1 濕法脫硫工藝流程圖

經過以上的化學反應，煙氣中的硫份生成了較為穩(wěn)定的CaSO4·2H2O而隨噴淋液落入到吸收塔底部的沉淀池內，同時其中接近全部的HCl也被除去。在吸收塔的上部一般會設置有2～3級的除霧器，并用工藝水定期對其沖洗，經過凈化的煙氣穿過除霧器（ME），使其中水霧被吸收。經過處理的煙氣從吸收塔出來后，需要再次經過換熱器（GGH），使其溫度相對升高而達到國家相關的氣體排放標準的要求。

2 容易導致脫硫效率降低的因素分析

2.1 液氣比

液氣比決定著氣相和液相接觸幾率的高低，從吸收塔頂部噴淋而下的石灰石漿液和煙氣中含有的SO2等氣體成分接觸得越充分，則SO2等氣體的去除率也將越高；反之當吸收塔噴嘴被堵塞或漿液循環(huán)泵投入數(shù)量不足時，石灰石漿液循環(huán)量不足，這使得液氣比下降，石灰石漿液和煙氣中的SO2難以充分接觸而反應，使其中的一部分SO2來不及參與反應就逃逸而出，從而使脫硫效率降低。

2.2 煙氣流速

煙氣流速的提高會使氣液兩相的湍動增強，同時高速的煙氣會使噴淋液滴的下降速度相對降低，使氣液接觸的幾率增大，這樣同樣也會使脫硫效率提升。但如果增壓風機葉片、煙氣換熱器換熱面或除霧器組件結垢時，就會導致煙氣流速提不起來，使氣液接觸率減少而導致脫硫效率的降低。

2.3 吸收劑質量

決定吸收劑的質量的因素主要有石灰石的粒度和純度，概括地說石灰石的顆粒越細，則其表面積越大，其從吸收塔噴淋而下時和煙氣接觸的機會將越多，和煙氣中SO2等氣體成分的反應也將越充分，脫硫效率也將越高，同時石灰石也能被充分利用。反之如果石灰石漿液顆粒度大或純度不足時，其與SO2等氣體的反應將會被阻滯，使脫硫效率降低。

2.4 吸收液的pH值

從脫硫技術的基本原理可以知道，pH值高一些會有利于亞硫酸鈣的氧化，使石灰石的溶解度增加，但是卻會使SO2的吸收受到抑制，導致脫硫效率下降；當pH過低時，SO2很難被吸收，而且吸收液會呈現(xiàn)酸性，會對設備造成腐蝕，使脫硫效率下降；而如果pH值過高，即加入了過量的石灰石粉，就會使吸收劑CaCO3的溶解度降低而引起吸收劑過飽和，導致反應表面積減少，脫硫率降低。

2.5 氧化空氣量

在化學反應式（3）中O2的參與，HSO3-被氧化成SO42-，因此可以說O2在吸收塔內對脫硫反應起到了催化的作用，那么如果氧化空氣量較少時，就會使該氧化反應速度減緩，從而影響到CaSO4·2H2O的生成速度，使得脫硫效率下降。

2.6 煙塵濃度

從鍋爐來的煙氣中所含飛灰的濃度過高時，會阻礙SO2等氣體和石灰石漿液的接觸幾率，從而影響到石灰石中Ca2+的溶解速率，而且飛灰中含有的一些重金屬溶出后會對Ca2+和HSO3-的反應產生抑制，如果煙氣中飛灰的含量持續(xù)增高而超過允許值時，會堵塞噴嘴，使脫硫效率大幅

下降。

2.7 煙氣溫度

如果吸收塔入口的煙氣溫度過高，會影響SO2氣體在石灰石漿液中的溶解，同時還會因高溫而使吸收塔內的除霧器葉片等組件發(fā)生變形而損壞；另外煙氣入口溫度升高時，吸收塔出口煙氣的溫度也會相應的升高，這樣其攜帶的水蒸氣將增多，這樣就會對煙道、膨脹節(jié)和煙囪等設置造成腐蝕，在一定程度上減少系統(tǒng)運行壽命，使脫硫效率降低。

3 濕法脫硫系統(tǒng)脫硫效率低的改進措施

針對某火電廠石灰石-石膏濕法脫硫裝置運行效率偏低的問題，參考上文中介紹的容易導致裝置脫硫效率降低的各項因素進行分析，在結合該廠煙氣脫硫系統(tǒng)運行的實際情況的基礎上，提出如下三點改進措施：

3.1 提高液氣比

提高液氣比可以從兩個方面入手：一是要保證漿液循環(huán)泵的投入率。在日常維護或效率下降時首先要想到或密切關注漿液循環(huán)泵的運行狀態(tài)是否正常，并對備用泵進行定期切換試驗，以保證漿液循環(huán)泵的投入率，增大漿液循環(huán)量，提高脫硫效率；二是要保證吸收塔頂部的漿液噴嘴暢通。噴嘴如果堵塞將會影響到漿液的循環(huán)量，從而影響脫硫效率，如果通過檢查發(fā)現(xiàn)是因為漿液輸送通道或噴嘴而導致的脫硫效率偏低的話，可以對輸送通道用內襯陶瓷管道予以改造，避免一般采用的橡膠管內襯脫落而堵塞通道或噴嘴的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 改善煙氣流速

從圖1可以看出，從鍋爐來的煙氣主要通過增壓風機、GGH后進入吸收塔，因此要改善煙氣流速的具體措施有三點：一是對增壓風機葉片進行定期的清理。增壓風機葉片積垢太多后會使風機的出力減弱，煙氣流經增壓風機后的速度難以達到要求，而影響脫硫效果，因此在日常的維護中要對增壓風機葉片進行定期清理；二是對換熱器換熱面積做定期沖洗。由于從吸收塔出來的煙氣溫度比較低，其中含有的漿液會有一部分凝固而沉積在換熱器換熱面上，堵塞流道而使煙氣流速下降，影響脫硫效果，因此要時刻對換熱面進行檢查，并定期開啟高壓沖洗水沖掉換熱面上的積垢，提高煙氣流速；三是保證除霧器沖洗水保持穩(wěn)定運行。除霧器作為流出吸收塔煙氣中水霧的去除裝置，在運行時會有漿液中的不融性顆粒吸附在除霧器葉片上，而使煙氣流道阻塞，降低流速，因此在運行時要時刻監(jiān)視除霧器沖水系統(tǒng)的運行情況，防止因沖水系統(tǒng)異常而使除霧器組件結垢，以保證脫硫效率。

3.3 其他的改進措施

除了以上的改進措施外，還有幾個問題需要注意，一是要保證吸收劑的質量，即嚴格按照設計要求選用石灰石粉，防止以次充好或將達不到要求的吸收劑用于脫硫作業(yè)；二是使洗手液保持最優(yōu)化的酸堿度，筆者通過在長期工作中總結發(fā)現(xiàn)，當pH值在5.5～6之間時，SO2去除效果最好，而保持穩(wěn)定pH值可以依據(jù)吸收塔pH值的實際檢測值通過調節(jié)石灰石供漿調節(jié)門的開度來實現(xiàn)；三是氧氣的供給量，對吸收塔氧化風機要進行定期清理，對各閥門、流道進行定期檢查，從而保證氧化風機正常運行，而確保吸收塔內氧量充足，從而保證CaSO4·2H2O的生成速度，提高脫硫效率；四是對煙氣中的飛灰量進行控制，一般采取的方法是在脫硫裝置的入口處裝設煙氣測量系統(tǒng)，并通過減少燃煤中的灰分含量、增加電除塵電場的投入率、提高電除塵振打性能、避免粉塵二次飛揚等措施來控制；五是降低煙氣溫度，控制或降低煙氣溫度一般都是通過加強GGH的換熱效果或確保GGH的高效運行來保證。

4 結語

導致濕法脫硫裝置運行效率偏低的因素較多，而且各個因素之間相互關聯(lián)，因此，作為脫硫系統(tǒng)的維護管理人員，當遇到裝置運行異?；蛐氏陆档那闆r時，首先要對裝置進行仔細的排查，在此基礎上再選擇合理、高效的方案或措施來解決問題，同時在日常維護管理工作中，還要立足生產實際，多總結，多分析，以此來確保脫硫系統(tǒng)正常運行。

參考文獻

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（責任編輯：吳 濤）