火力发电厂烟气脱硫控制系统分析

曾彬雪 王梅 贵州金元茶园发电有限责任公司

1 湿法脱硫技术介绍

湿法脱硫是应用最广的烟气脱硫技术。其优点是：设备简单、气液接触良好、脱硫效率高、吸收剂利用率高、处理能力大。根据吸收剂不同，湿法脱硫技术有石灰（石）法、氨法、钠法、双碱法、海水法等。基于笔者工作单位常采用的烟气脱硫技术和切身多年工作经验，本文选取石灰石烟气脱硫技术作为本文研究的对象，下面对其进行详细介绍。

2 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺

2.1 吸收原理

吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏（）。

为了维持吸收液恒定的pH值，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌器、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。

2.2 石灰石浆液制备系统及设备

2.2.1 工艺流程，采用外购石灰石制浆系统

2.2.2 石灰石浆液制备及供应系统主要设备

石灰石浆液制备主要采用湿式磨机，石灰石磨浆系统配备旋流站，大尺寸物料再次循环，而溢流进入石灰石浆液箱。储存于石灰石料仓仓中的石灰石通过皮带输送式称重给料给料机进入进入湿式球磨机，磨制出的浆液自流进入磨机浆液循环箱，通过浆液循环箱泵将浆液送入石灰石浆液旋流分离器进行分选，旋流器上部溢流液为合格的石灰石浆液，进入石灰石浆液箱中，底流则进入磨机，再次研磨。石灰石浆液箱中的浆液通过石灰石浆液泵及管道，送入各台炉的吸收塔中进行脱硫反应。

3 SO2吸收系统

3.1 系统流程:

烟气由进气口进入吸收塔的吸收区，在上升过程中与吸收塔浆液逆流接触，在塔内进行化学反应，烟气中所含的污染气体绝大部分被洗涤进入吸收塔浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除，处理后的净烟气经过除雾器除去水滴后进入烟道。对落入吸收塔浆池的反应物再进行氧化反应，得到脱硫副产品二水石膏。这两个过程的化学反应方程式如下：

经吸收剂洗涤脱硫后的清洁烟气，通过除雾器除去雾滴后由吸收塔上侧引出，排入烟囱。

3.2 SO2吸收塔系统组成

(1）本体：吸收塔浆池与塔体为一体结构。

吸收塔采用钢制喷淋空塔。吸收塔本体的内表面采用衬胶防腐。吸收塔外部采用油漆，吸收塔入口部分采用保温，以防止烫伤。

(2）除雾器：每个吸收塔设3级除雾器（塔上部设置两级屋脊式除雾器和一级管式除雾器）。

(3）浆液循环泵：每个吸收塔配有6台循环泵、6层喷淋系统。吸收塔预留1层喷淋层的空间。

(4）氧化空气：为充分、迅速氧化吸收塔浆液池内的亚硫酸钙，设置氧化空气系统（每套烟气脱硫系统设2台氧化风机）。

(5）搅拌：搅拌系统为5台搅拌器主要防止浆液的沉积、结垢或堵塞。

(6）排空及放空：吸收塔采用气密性结构，防止液体泄漏。浆池下部设搅拌器避免浆池中浆液沉淀。吸收塔底部设有底部排空门，确保浆液能够排空。吸收塔内浆液最大Cl-浓度按20000mg/l设计。

(7）喷淋层：在吸收塔喷淋区域和除雾器区域均设有DN800的人孔门，吸收塔喷淋层能够承受50kgm·的荷载，除雾器设有走道便于维护。

(8）测量装置：吸收塔系统还包括所有必需的就地和远方测量装置，至少应提供足够的吸收塔液位、PH值、温度、压力、除雾器压差等测点，以及石灰石浆液流量测量装置。

3.3 脱水系统

石膏脱水系统的作用是将石膏浆液脱水制成含水率10%以下的石膏，送入石膏仓存储，然后经汽车外运。吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏旋流器分离，其浓度约50%左右的底流进入真空皮带脱水机，经真空皮带脱水机脱水处理后制成含水率不大于10%的石膏经石膏输送机卸入石膏仓，汽车外运灰场堆放或综合利用。

4 各系统的运行与调整管理

4.1 烟气系统

(1）主要监视和控制参数：锅炉负荷；脱硫效率；烟气脱硫系统除雾器阻力；烟气脱硫系统入口二氧化硫浓度、烟气压力、流量、温度、烟尘含量；烟气脱硫系统出口二氧化硫浓度、烟气温度。

4.2 SO2吸收系统

（1）主要监视和控制参数：吸收塔PH值、吸收塔浆液密度、吸收塔液位、吸收塔脱硫效率。

（2）SO2吸收系统运行调整

（A）SO2脱除效果

影响吸收塔脱硫效率的主要有两种因素，也就是吸收塔再循环液体流量与吸收塔浆液PH。

吸收塔再循环浆液流量：为了有效保持预定脱硫效率，就必须要确定一个合理的液气比。防止喷出的浆液分布不均匀或者产生结垢等现象，循环泵要始终处于运行状态。

吸收塔PH：吸收塔PH降低时，SO2的脱硫效率将会明显降低。反之，吸收塔PH升高时，脱硫效率也会随之升高，但此时石灰石的利用率就会明显降低，在吸收塔中剩余石灰石的量将会大大增加。考虑到SO2的脱除效率与石灰石的利用率，吸收塔的PH保持在5.2～5.6范围内最佳。

(B）吸收塔液位调整

吸收塔液位设置有液位传感器进行测量。在DCS中显示、记录和接通每个仪表的液位信号。液位表应定期清洗，如报警是两个液位表的偏差，则必须对它们交替清洗或通过人工检查进行校准。

(C）吸收塔浆液浓度控制

吸收塔浆液浓度如果调整不当，对脱硫装置产生较大的影响。浓度太高，可能造成管道及泵的磨损、腐蚀结垢及堵塞，从而影响脱硫装置的正常运行。若浓度太低，会影响石膏品质。自吸收塔排往一级旋流器的石膏浆液浓度应控制在13%～17%、17%～22%。

4.3 石灰石浆液供给系统

(1）主要监视和控制参数：石灰石浆液箱液位、石灰石浆液密度、石灰石粉仓料位。

(2）主要运行调整：石灰石浆液箱搅拌器连续运行，如果浆液箱中液位下降低于“低低”液位，搅拌器停运。该操作自动完成，不需要操作人员干涉。一旦跳闸后，如果浆液箱液位已上升到高于“低” 液位，操作人员应重新启动搅拌器。烟气脱硫系统配备有石灰石浆液泵。只要满足启动条件，一台石灰石浆液泵将连续地运行，另一台作为备用。如果运行泵跳闸，备用泵将自动启动。要定期从石灰石浆液泵的取样孔处采集浆液样品进行分析，以监视石灰石浆液制备系统的工作情况。

4.4 烟气系统

烟道位于引风机后。所有的烟气都由烟道引出，烟气经过吸收塔前端烟道进行降温处理，之后进入塔内进行脱硫净化。水雾经过除雾器后由烟囱排放，进入大气，在烟道上需要设置原烟道挡板门。当烟气温度超过了标准，从而导致设备停运时，烟气则经过原烟道挡板门，通过烟囱进行排放。

5 结语

随着我国对环境保护工作的日益重视，火电厂烟气治理工作愈发重要。在这种大背景下，脱硫工艺的发展受到了推动。在众多脱硫工艺中，镁法脱硫技术在运行可靠性、经济成本、副产物利用，以及环境保护方面都具有较大优势，值得广泛应用。