湿法脱硫的优化运行方案

耿国新(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

0 引言

依据《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案》(冀气领办〔2018〕156号)文件的相关要求，河北省燃煤电厂需进行深度减排，热电分公司大气污染物排放需执行地方的深度减排验收标准，即二氧化硫排放浓度小于25 mg/Nm3。因此，热电分公司提前实施5#炉脱硫改造项目，在工艺先进、运行可靠和经济合理的原则下，最大限度的减小一次性投资、节能降耗和系统维护方便。结合现有设备，重点做以下改造：吸收塔塔锥取消，增设进口侧搅拌器；塔高保持不变，喷淋层保持三层；氧化风机更换；增设脱硫剂预处理设备；事故浆液池利用原有曝气池进行改造再利用。之前为达到粉尘排放量5 mg/Nm3以下的深度减排排放标准，热电分公司实施了5#炉布袋除尘系统优化改造项目，将原5#脱硫塔内板式除雾器升级为高效管束式除尘器，配套增加雾化泵、冲洗水泵等设备，达到高效除尘除雾的目的。

1 运行现状分析

1.1 脱硫剂成分分析

5#炉脱硫采用纯碱公司白泥浆液及氯碱公司电石渣浆作为脱硫剂，其主要成分含量如表1、表2所示。

表1 碱渣(可称白泥)化验分析结果

表2 电石渣浆化验分析结果

碱渣和电石渣浆的主要成分均为碱性物质，但从有效成分含量及运行观察上对比，电石渣浆的脱硫效果要明显优于白泥浆液，鉴于集团循环经济模式的生产方式，热电分公司主要采用白泥浆液作为脱硫剂用于烟气脱硫，因此，白泥浆液在运行调节上的迟钝性在一定程度上影响了脱硫运行的高效调节。

1.2 脱硫剂供给系统

5#炉脱硫剂供给系统采用双泵控制，一备一用，泵入口与脱硫剂储槽相连，出口装有调节阀、流量计等装置，作为脱硫剂供给的调节手段，输送管道采用衬胶管道，防止管道的腐蚀，但由于脱硫剂成分较为复杂，品质不稳定，对衬胶部分会产生一定的磨损，从而引起衬胶脱落，堵塞管道，导致脱硫剂供给系统无法正常运行，影响脱硫系统的稳定运行。

1.3 浆液循环系统

5#炉设有4台浆液循环泵，正常运行中开二备二或开三备一，设备参数如表3所示。

表3 浆液循环泵参数

由上表可知，每台浆液循环泵的流量及扬程均有所不同，由上至下对应塔内四层喷淋，即A泵连接最上层喷淋，B泵连接最下层喷淋。而喷淋层的高度也决定了其脱硫效果，一般来讲，上层喷淋的脱硫效果要优于下层喷淋。因此，运行中浆液循环泵的启停搭配，也会影响脱硫系统的运行效果。

1.4 塔内监视系统

脱硫塔内主要监视参数为浆液浓度、pH值、液位、浆液氯离子浓度。

(1)吸收塔浆液浓度一般控制在20%～25%左右，但因现场实际状况控制不到位，如：石膏制备系统故障、水平衡掌握不好等多方原因导致吸收塔浓度升高，浆液浓度过高会引起很多系统性的问题，如加剧管道和泵的磨损，增加电耗，堵塞喷淋层喷嘴、滤网甚至除雾器等，从而影响脱硫系统的正常运行[1]。

(2)脱硫塔浆液的核心是pH值的控制，它可以受脱硫剂品质、入口SO2浓度、锅炉负荷等因素的影响。在一定控制值区间内，脱硫效率的提升与pH值的上升成正比例。当pH值大于5.8时，碳酸钙中Ca2+的溶解速率会降低，SO32-的氧化反应会受到抑制，石膏结晶反应速率降低，反之，pH越低更能促进石灰石的溶解，但SO2的吸附反应会受到抑制，脱硫效率随之降低。因此，脱硫塔浆液PH值的控制决定了脱硫效率的高低。

(3)脱硫塔内液位在一定程度上也影响着脱硫效率。液位过低，脱硫剂和亚硫酸钙等在浆液池内停留时间不够，反应和氧化会不完全；液位过高，则会导致浆液溢流，破坏现场环境，造成浆液浪费，甚至可能造成浆液倒流至烟道，破坏烟道。5#炉脱硫加装管式除雾器后，脱水效果大大增加，正常运行中塔内几乎不用补水。因此，进行除雾器冲洗或大量增加脱硫剂时可能使塔内液位升高，影响正常运行。

(4)浆液氯离子主要来源于脱硫吸收剂，部分来源于燃煤及补充水，浆液中氯离子对脱硫设备以及工艺控制均有较恶劣的影响。氯离子具有强烈的腐蚀性，一是破坏钝化膜，二是降低pH值，对金属材料破坏性较大。

在湿法脱硫塔浆液中，氯化物多以氯化钙的形态存在。钙离子浓度不断增大，在同离子反应的作用下，将降低脱硫剂的溶解速率，液相的碱度随之降低，从而影响脱硫吸收塔内浆液的化学速率，减缓了SO2的脱除率。氯离子的扩散反应较大，具有排斥HSO3-或SO3的反应，影响到SO2的化学吸收和物理吸收，降低脱硫反应的发生，导致脱硫效率降低。另外，随着氯离子含量在吸收塔浆液内的不断增加，浆液的化学性质可能会变化，塔内浆液会产生大量的气泡，使吸收塔发生溢流[2]。随着吸收塔浆液中氯化物浓度的不断升高，石膏中剩余的脱硫剂量不断增大，无法对石膏品质进行保障。当氯离子浓度过高时，将对石膏的含水率产生不良影响，使石膏脱水性能下降，影响出售。

2 运行调控建议

针对以上运行分析中的相关问题，结合5#炉设备现状，在运行调控中，应着重做好以下工作。

(1)加强对白泥浆液成分的分析，并结合分析结果及运行调整经验提前做好运行调控，简单来讲，由于白泥浆液脱硫效果一般，系统反应速度较慢，在运行调控中需打好“提前量”。

(2)定期检查脱硫各系统管道的运行情况，着重检查弯头及节流部位，及时更换磨损管道，保证设备的完好运行，消除管道堵塞。

(3)合理搭配浆液循环泵，一般来讲，优先使用上层喷淋所对应的浆液循环泵，保证较高的脱硫效率，但需要注意设备的定期轮换。

(4)定期检测塔内浆液浓度，并与在线仪表进行比对，掌握规律，及时出石膏或进行浆液置换，保证合格的浆液浓度(一般为1 080～1 120 kg/m3)。

(5)在脱硫塔运行中维持吸收塔浆液pH稳定，将其控制在一适当范围内(一般为5.2～5.6)，可以有效的控制SO2吸收反应速度，获得稳定的脱硫效率。

(6)通过运行巡检和操作台远传数据严密监视吸收塔液位参数，也可通过总结观察氧化风机出口压力或运行电流判断吸收塔液位是否在合格的区域，从而保证较好的运行工况。

(7)定期化验分析塔内浆液、脱硫剂、石膏氯离子含量，通过分析比对，积极采取浆液置换等措施，控制塔内浆液氯离子含量(一般为20 000 mg/L以下)。

3 结语

湿法脱硫技术是现阶段国内采用的主流脱硫技术，我公司利用集团循环经济优势采用的碱渣(白泥浆液)脱硫技术在本质是一致的，本文以热电分公司5#炉为例，在正常运行控制中，分析总结了优化湿法脱硫运行工艺的几点建议。随着科技的不断发展进步，多种检测手段和高科技设备的投入应用，脱硫系统中重要参数的监控将趋于完善，届时，脱硫系统的运行调控手段也将呈现多元化发展，这也将为烟气脱硫技术提供新的发展方向。