湿法脱硫系统石灰石闭塞成因及预防

文 _ 刘雪峰 周国芹 中石化胜利石油管理局胜利电厂

湿法脱硫系统石灰石闭塞成因及预防

文 _ 刘雪峰 周国芹 中石化胜利石油管理局胜利电厂

石灰石－石膏湿法烟气脱硫是我国燃煤电厂烟气脱硫中广泛采用的一种工艺，石灰石作为SO2的吸收剂，在脱硫反应工艺中相当重要，由于废浆液排放不及时或燃煤SO2含量长期超过设计值运行，会出现石灰石耗量不正常增加，pH值先上升后不断下降的现象，石灰石的利用率降低甚至丧失，这就是所谓的石灰石晶种被“闭塞”现象。“闭塞”石灰石的物质主要有亚硫酸钙、石膏、粉尘、Al2O3生成的络合物，目前解决闭塞的主要方法有二个：一是提高亚硫酸盐的氧化率（降低燃煤中SO2含量是关键），增加氧化空气量和降低PH值；二是置换石膏浆液，即向吸收塔内大量补水，把已经被石灰石闭塞的浆液抛弃外排。第二种虽然是一种阻止吸收塔浆液进一步恶化的有效应急方法，但是不能长时间维持系统运行。因为，浆液外排不仅打破了脱硫系统闭式循环的稳定性，系统中物料输入量和输出量不能保持平衡，将造成现场污染，而且成本费用增加。同时由于高浓度浆液腐蚀性强，极易对输送它的渣浆泵及相关设备系统造成腐蚀磨损。

本文就如何避免石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统运行中“闭塞”现象的发生进行初浅探讨。

1 工艺系统简介

采用石灰石粉或石灰粉作为脱硫吸收剂，加水混合、搅拌制成石灰石浆液，经供浆泵打入吸收塔内，与烟气充分混合接触，产生一系列化学反应，从而使SO2被从烟气中吸收。脱硫后的烟气，再经除雾器清洗后从烟囱排出。

吸收塔中的化学反应过程为：

反应生成的浆液经泵送至旋流分离器进行分离，密度小的（大约含3%的固态物）经过溢流管回到吸收塔再循环利用；密度大的回流至石膏浆液罐，经浓缩、脱水成为石膏，可作为建筑材料等进行综合利用。

2 石灰石闭塞成因分析

2.1 烟气中含硫量大

燃煤中的含硫量增加或由于锅炉负荷增加引起燃煤量、烟气量增加，使吸收塔入口烟气SO2浓度高于设计值。

2.2 氧化风量不足

烟气SO2浓度增大后，氧化风量也应随之增加，如果没有及时补给氧气量，使吸收塔浆液因氧化不充分导致亚硫酸盐过剩，就会闭塞在石灰石的表面，抑制了石灰石的溶解。

2.3 烟尘浓度高

当除尘器由于某种原因效率下降后，进入脱硫系统入口烟气浓度会升高，由于烟尘中含有氟化物和铝化物，随着浆液中灰尘量的增加，浆液中的氟化物和铝化物也会增加，尤其是在高pH值下更易形成氟铝络合物，由于这些络合物的表面积很小，很容易闭塞在CaCO3表面而阻止CaCO3的溶解。

2.4 石灰石品质差或粒度不当

当石灰石粉中的CaCO3成分含量低于90%，氧化镁及碳酸镁的质量就会超标或石灰石的粒度太细或太粗，都容易造成闭塞。

3 石灰石闭塞的预防

根据原烟气SO2排放浓度及负荷的变化，及时调整石灰石浆液的加入量，必要时增开一台氧化风机，进入吸收塔的氧化空气温度控制在40～50℃；使吸收塔出口净烟气SO2排放浓度控制在200～400mg/Nm3；吸收塔浆液pH值控制在5.0～5.6；塔内浆液密度值控制在1100～1120kg/m3；通过除雾器向吸收塔内大量补水，维持吸收塔高液位。

当原烟气SO2浓度增高，过量加浆导致石灰石闭塞发生时，最快捷有效的方法是降低锅炉负荷，其次是改换含硫量少的燃用煤种，进而降低烟气SO2浓度和烟气流量。

加强对电除尘器的维护，防止出现电场跳闸，尤其应避免电场跳闸时高浓度的烟尘进入吸收塔。

要根据氧化风机出口压力和温度变化，及时清理氧化风机的进气过滤器，防止氧化风管结垢，同时要做好对氧化风机的维护，确保氧化风机正常运行和备用氧化风机可随时投运。

加强石灰石来料品质的监督，石灰石中碳酸钙含量不得低于90%，石灰石粒度不能太粗或太细，要求通过250目筛（61µm）在90%以上。

注意锅炉燃用煤种的优化配置，白天发电负荷高时，少用高硫煤，夜间发电负荷低时和非供暖期，可适当增加高硫煤的投配量；春秋两季尽量多储备一些低硫煤，专供夏冬两季用电高峰期配煤用，使原烟气SO2浓度稳定在正常工况。

各项指标的控制调整由原来的人工改为连锁自动化，如氧化风量、石灰石浆液的加入量、锅炉负荷等均可根据烟气中SO2和粉尘浓度、含量等指标变化，实现实时在线跟踪自动调整。

4 结语

在采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺的火电厂普遍存在石灰石闭塞问题，造成这一现象的因素很多，但根本原因是燃用煤种的含硫量太高的和波动变化太大。如某热电厂670t/h锅炉原来燃用含硫量较高的贫煤时，经常发生石灰石闭塞现象，改烧含硫量较低的烟煤后没再出现。如果短时间内无法改变燃用煤种的话，需要从煤种配置、生产调度、检修维护、运行操作控制、现场管理、设备改造等多方面入手，有的放矢地采取相应的措施，预防石灰石闭塞现象发生，避免石膏浆液外排。