660MW火力发电厂石灰/石灰石—石膏法脱硫技术问题及解决方案

陈爆

摘 要：环境污染和能源枯竭是目前人类面对的两大问题，而大气污染又是直接对人身体造成影响的，因此，对于大气环境的保护和大气污染的治理一直是各界学者关注的问题。石灰石-石膏法脱硫工艺是火电厂目前最常用的脱硫方法，运行稳定是其最突出的优点。

关键词：石灰石-石膏法；脱硫工艺；大气

引言

近年来，环保成了当今社会最热门的话题，身边的空气受到污染就会通过呼吸系统进入人的身体，使人的呼吸系统以及整体的健康状况受到影响。因此，在环境治理方面，相关的学者和专家投入了大量精力在大气污染的防治工作中。

1 石灰石-石膏法脱硫的工作原理

采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。

在脱硫过程中，主要起作用的是石灰石，其与废气中的二氧化硫反应，最终生成亚硫酸氢钙；然后亚硫酸钙和亚硫酸氢钙与氧气反应最终生成石膏（CaSO4·2H2O）。当完成脱硫和氧化过程后，吸收塔会将石膏浆液排出，排出的浆液再经过浓缩、脱水，从而达到含水量小于10%的标准，再送运至储存库，而具体的处理手段因每个火电厂的实际情况而不同，经过脱硫处理的烟气仍然不能直接排放，还要经过除雾器进行除雾，通过火电厂的烟囱排出。

2 脱硫石膏技术中出现的问题

2.1石膏浆液质量

石膏质量直接取决于石膏浆液质量。石膏浆液质量的首要指标为石膏纯度，主要由石膏浆液中硫酸盐含量决定。石灰石利用率反映了石灰石与二氧化硫反应生成硫酸盐的效率，衡量指标为石膏浆液中碳酸盐含量。脱硫系统运行时，应控制碳酸盐含量低于3%，保证脱硫系统安全运行。

2.2 石灰石化学成分

石灰石化学成分影响脱硫石膏品质。天然石灰石一般都含有少量的硅、铝、镁、铁等杂质，湿法脱硫工艺在设计时，除要求石灰石品质满足表1所示指标外，还要求石灰石中SiO2含量不高于4%，铁铝氧化物含量不高于1.5%。

2.3 粒径

石灰石颗粒大小和表面积既影响脱硫性能，又影响脱硫石膏质量。石灰石粒径过大，不易溶解，在接触反应过程中，需要的pH值低，但低pH值既降低脱硫效率，又影响石膏浆液质量。石灰石粒径过细，会增加研磨系统功耗和设备投资。因此，一般而言，湿法脱硫工艺要求90%以上石灰石颗粒小于44μm。

2.4石膏浆液pH值

石膏浆液的pH值是影响石灰石-石膏脱硫系统的重要运行参数，也是影响脱硫石膏品质的重要因素。提高浆液pH值利于SO2吸收，但导致设备结垢程度增加；降低pH值将使SO2吸收速度变慢。浆液pH值下降到4时，SO2吸收速度几乎为零。此外，浆液pH值还影响石灰石、二水石膏和半水亚硫酸钙溶解度，影响吸收反应的进行。

2.5氧化反应

氧化反应程度影响脱硫石膏品质。一般而言，吸收塔内设置有空气氧化装置，氧化方式为强制氧化。氧化反应使得大量亚硫酸氢根转化成硫酸根，进而形成硫

酸钙，生成石膏产品。为了提高脱硫石膏产量，常设置氧化风机，往浆液中鼓入过剩空气，使氧化率高于95%。若氧化率低于此数值，将出现亚硫酸钙与硫酸钙混合晶体、结垢现象，影响脱硫石膏品质。

3 火力发电厂脱硫技术问题的解决方案

3.1 降低吸收塔烟气温度

烟温越低，越有利于脱硫率的提高，但由于雾化不均匀，如果控制温度较低就存在部分区域温度过低，这部分烟气进入后除尘器，低于露点，存在腐蚀或脱硫灰结块的问题，影响后除尘器的收尘效果，只有均匀的温度控制，才能有利于提高脱硫率和增加后除尘的使用寿命。保证脱硫系统稳定的经济运行，必须控制锅炉烟气的排放量，严格控制烟温、烟尘含量和含硫量在合理范围之内，否则以上参数超出设计范围，除尘效率和脱硫效率会有明显变化。

3.2 增加喷嘴数目，优化雾化方式

喷嘴方式和雾化方式的不同也会影响火力发电厂的脱硫率问题。通过对喷嘴数目及雾化不同的A、B兩个火力发电厂进行对比分析，我们发现A电厂采用六个喷嘴，雾化控制的面积较小，死角相对较少，有利于提高烟气中的SO2和消石灰的反应空间，而B采用四个喷嘴，在吸收塔中均匀分布于四个角，雾化时存在较大的死角，分布不均，部分烟气存在旁路问题。

3.3 优化大灰斗循环灰进入装置

大灰斗循环灰进入装置对于提高火力发电厂的脱硫率也是很重要的。实践证明大灰斗循环灰进入的部位不同，火力发电厂的脱硫率也不同。大灰斗循环灰进入的部位设置在文丘里管上部与大灰斗循环灰进入的部位设置在文丘里管中部的两个火力发电厂相比，大灰斗循环灰进入的部位设置在文丘里管中部有利于循环灰的均匀分布和流化，提高烟气与循环灰的均匀接触，提高了循环灰的利用，有利于烟气中SO2的吸收，这便提高了火力发电厂的脱硫率。

3.4 提高预除尘器的除尘效率

对于火力发电厂的脱硫率来说，提高预除尘器的除尘效率对于脱硫率也相当重要。预除尘器除尘效率差异对于脱硫效率的影响是很大的，A火力发电厂的预除尘器除尘效率为70%～75%，B火力发电厂的预除尘器的除尘效率达到了98%，对于这两个具有不同除尘效率的火力发电厂来说，由于B电厂的除尘效率高，在脱硫吸收塔中粉煤灰的浓度低，相应提高了吸收塔中消石灰和SO2的反应机会，提高了消石灰的利用率，也提高了脱硫效率。

3.5 多样性的增容改造

石膏湿法烟气脱硫增容改造技术方案必须由专业咨询单位对各种方案进行可行性研究报告，原则上要求技术可行、运行可靠、投资成本低，设备性价比高。另需考虑充分利用现有脱硫系统设备，公用系统等，最大限度的减少新设备的投入成本。选择方案时，应考虑锅炉燃煤含硫量以及对以后煤质变化的适应性，并且出口SO2浓度满足国家规定的SO2排放标准，最大程度的减少排放量。选择改造方案时，需考虑工期因素。增容改造工程一般70天左右，工期紧。选择时，要求方案施工周期短，施工方便。

3.6 做好煤质选择工作

煤质的选择对于660MW机组提高脱硫率的作用是比较大的，设计使用的煤质不同，对于脱硫率的影响也不同，因此，为了提高火力发电厂的脱硫率，我们必须保证煤质质量。一般情况下设计煤的含硫量为0.6%～0.8%，在此情况下电厂吸收塔入口烟气中SO2的浓度一般为2400 mg/Nm3～2500mg/Nm3，而为了提高火力发电厂的脱硫率，我们一般将煤种的含硫量控制在1.0%～1.2%，此时火力发电厂吸收塔入口SO2浓度为3000mg/Nm3～4600mg/Nm3。

4 结束语

目前，中国火力发电厂在脱硫问题上常用的两种方式是半干法和湿法，但当前中国火力发电厂的脱硫技术受到不同程度的制约，需要我们从火力发电厂的脱硫技术发展现状入手，加强理论创新，促进火力发电厂脱硫工艺再上新台阶。

参考文献

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