石灰石-石膏湿法脱硫效率低的原因分析
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石灰石-石膏湿法脱硫效率低的原因分析
华电新疆发电有限公司红雁池电厂倪春旭、赵振龙
[摘要]阐述了华电红雁池电厂石灰石－石膏湿法脱硫效率低的原因及处理方法。
[关键词]湿法脱硫；脱硫效率；原因
1 前言
华电红雁池电厂脱硫系统属机组脱硫技改工程，4台200MW机组烟气脱硫工程采用两炉一塔设计，#1、#2炉共用一号吸收塔，#3、#4炉共用二号吸收塔，采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，进行全烟气脱硫，副产物为二水石膏。
石膏脱水系统、工艺水系统、事故浆液箱、控制室等为两套脱硫系统公用，不设GGH，每套脱硫装置设2台增压风机，烟气系统设有旁路烟道。
吸收剂制备系统采用成品石灰石粉直接装入石灰石粉仓，并在下部的石灰石浆液箱中制成一定浓度石灰石浆液直接输入吸收塔内。
2 脱硫效率下降的现象
华电红雁池电厂脱硫系统由华电工程公司承建，#1烟气脱硫装置于2009年8月168小时试运行结束，脱硫效率在95%以上，自 2010年3月#1脱硫效率开始逐渐下降至90%以下，现场实际的现象是：脱硫效率降低，1-2浆液循环泵出口压力上升、电流下降，#1吸收塔氧化空气管压力下降、氧化空气量上升，石膏浆液碳酸钙、亚硫酸钙超标。
3 脱硫效率下降的因素
3.1 吸收浆液的pH值
pH值＝6时，二氧化硫吸收效果最佳，但此时易发生结垢，堵塞现象。
而低的pH值有利于亚硫酸钙的氧化，石灰石溶解度增加，却使二氧化硫的吸收受到抑制，脱硫效率大大降低，当pH＝4时，二氧化硫的吸收几乎无法进行，且吸收液呈酸性，对设备也有腐蚀。
我厂通过性能试验调试最佳运行pH 在5.2-5.8之间。
3.2 液气比及浆液循环量
液气比增大，代表气液接触机率增加，脱硫率增大。
但二氧化硫与吸收液有一个气液平衡，液气比超过一定值后，脱硫率将不在增加。
新鲜的石灰石浆液喷淋下来后与烟气接触后，SO2等气体与石灰石的反应并不完全，需要不断地循环反应，增加浆液的循环量，也就加大了CaCO3与SO2的接触反应机会，从而提高了SO2的去除率。
3.3 烟气与脱硫剂接触时间
烟气自气－气加热器进入吸收塔后，自下而上流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应，接触时间越长，反应进行得越完全。
因此长期投运对应高位喷淋盘的循环泵，有利于烟气和脱硫剂充分反应，相应的脱硫率也高。
3.4 石灰石粒度及纯度
石灰石颗粒越细，其表面积越大，反应越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。
一般要求为：
90%通过325目筛或250目筛，石灰石纯度一般要求为大于90%。
3.5 氧化空气量
O2参与烟气脱硫的化学过程，使4HSO3－氧化为SO42－，随着烟气中O2含量的增加，CaSO4·2H2O的形成加快，脱硫率也呈上升趋势。
多投运氧化风机可提高脱硫率。
3.6 烟尘
原烟气中的飞灰在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触，降低了石灰石中Ca2＋的溶解速率，同时飞灰中不断溶出的一些重金属会抑制Ca2＋与HSO3－的反应。
烟气中粉尘含量持续超过设计允许量，将使脱硫率大为下降，喷头堵塞。
一般要求FGD入口粉尘含量小于200mg/m3
3.7 Cl－含量
氯离子具有较强的配位能力，能和金属离子配位形成如(AlCl2)+、(FeCl4)－、(ZnCl4)2－等络合物，这些络合物将Ca2+或CaCO3颗粒包裹起来，使能够参与反应的Ca2+或CaCO3减少，也即惰性物增加，降低脱硫效率。
氯化物主要以氯化钙的形式溶解在浆液中，使钙离子浓度增大，在同离子效应的作用下，将抑制石灰石的溶解，降低液相的碱度，导致石灰石粉的消耗量随氯化物浓度的增高而增大。
试验显示，氯离子从0 mg/L升高到60000mg/L ，脱硫率95%最低可下降到83.5%。
因此，脱硫系统在运行时，一定要控制好氯离子的含量。
3.8 脱硫系统的结垢、堵塞
当脱硫塔内部发生结垢、堵塞后，将是不可逆的变化，一般情况比较多的是浆液循环泵出口喷淋层发生堵塞，吸收塔顶部除雾器发生结垢，当发生堵塞后，将会减少石膏浆液喷淋量，从而降低塔内的液气比，而使脱硫效率降低，当发生堵塞时，除雾器上下差压增大，烟气阻力增大，不但影响增压风机的单耗，更危险的是影响脱硫塔的安全运行。
4 脱硫效率下降的分析
会同华电工程专家共同分析判断我厂脱硫效率低的原因可能为：1）吸收塔内浆液品质差（烟气中灰尘、油进入浆液，使浆液品质变差）。
2）1-2浆液循环泵出口喷淋层有部分堵塞导致实际液气比下降而效率下降。
针对吸收塔内浆液品质变差的可能性，我厂从5月下旬对#1脱硫装置进行排浆置换，但经过一段时间的运行没有发现系统有明显的好转，浆液品质差的可能性基本排除。
吸收塔内喷淋层工作异常，怀疑1-2浆液循环泵出力不足或部分喷嘴堵塞、破损，由于系统运行期间无法直观判断。
6月利用#1机组大修、#2机组小修时将#1脱硫系统停运，进入内部进行检查，检查结果如下：
（1）吸收塔内部防腐：吸收塔入口烟道和吸收塔连接部位两侧位置有部分防腐层脱落现象；
（2）吸收塔喷淋层喷嘴检查：#1吸收塔共三层喷淋层，检查发现第一层（最低层）几乎没有堵塞（只有一个喷嘴堵塞），第二层和第三层有部分喷嘴堵塞（两层共有四十多个喷嘴堵塞），堵塞位置几乎都集中在吸收塔北侧，且集中在喷淋支管末端位置，从清理出来的物质看，喷嘴堵塞物质较多：有塑料瓶（防腐用）、防腐打磨用磨片的碎片、吸收塔除雾器碎片、吸收塔氧化风喷枪护板碎块、玻璃鳞
片等；喷嘴堵塞情况和堵塞物见下图：
（3）吸收塔氧化风喷枪检查：经检查发现有一根氧化风喷枪断落。
5 原因分析
（1）吸收塔烟气入口部位防腐层脱落：主要原因还是防腐的质量问题一是防腐本身的质量不好，二是由于位置特殊造成防腐施工难度大所致
（2）喷嘴堵塞：从检查和喷嘴清理及吸收塔底部石膏样品、喷嘴堵塞物样品分析结果看，喷嘴堵塞的原因主要是由于吸收塔浆液中的杂物随浆液循环至吸收塔喷淋层，卡堵在喷淋管里，造成卡塞部位浆液流通不畅从而造成堵塞；
（3）氧化风喷枪断落：主要原因是氧化枪材质问题，玻璃钢材质较脆，易断裂。
6 结论
吸收塔脱硫效率低初步分析主要原因是由吸收塔喷淋层喷嘴堵塞引起，主要有三方面的影响：①喷嘴堵塞造成吸收塔喷淋层气液接触面积减少影响了脱硫效率；②虽然喷嘴堵塞的量不大（相对与三层喷淋层喷嘴总量），但第二层、第三层堵塞的喷嘴均集中在喷淋层的一侧，而且部位基本一致，这就造成吸收塔内烟气流场的阻力分布不均，没有处理过的烟气从阻力较低的部位（喷嘴堵塞部位）流出，即烟气逃逸从而影响吸收塔脱硫效率（见附图）；③吸收塔氧化风喷枪断落，造成氧化风在吸收塔内分布不均，对吸收塔浆液氧化效果造成影响，从而影响脱硫效率。
七、解决办法
（1）对防腐层脱落的部分，重新进行修复。
（2）对所有堵塞的喷嘴进行彻底疏通。
（3）将所有玻璃钢氧化风枪更换为合金材质，彻底解决氧化风枪断裂隐患
8 效果
对#1吸收塔缺陷进行彻底检查及处理后，重新投运#1塔脱硫效率达到95.6%，解决了效率低的问
题。
参考文献
[1]《火电厂烟气脱硫（石灰石－石膏湿法）调试导则》
[2]《石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收技术要求》。
