摘要：闡述華能北京熱電廠石灰石－石膏濕法脫硫主要工藝系統(tǒng)，影響FGD脫硫效率的主要因素、運行調(diào)整及煙塔合一技術(shù)的環(huán)保優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：脫硫效率, SO2濃,煙塔合一

華能北京熱電廠一期4×830t/h鍋爐的100%負荷全煙氣脫硫，采用奧地利AEE公司濕式石灰石-石膏煙氣脫硫工藝。具有脫硫效率高、技術(shù)成熟、運行可靠性好、對煤種變化的適應性強、適應任何工況下煙氣脫硫等優(yōu)點。也是亞洲首個煙氣脫硫煙塔合一工程，煙塔合一工程率先引進具有國際先進水平的煙塔合一技術(shù)。

1、FGD主要工藝系統(tǒng)

1.1煙氣系統(tǒng)

從鍋爐引風機后的總煙道上引出的煙氣，通過增壓風機升壓接入煙氣冷卻器降溫，然后再進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，通過凈煙道排入煙塔，最后排入大氣。脫硫裝置煙氣入口與煙囪之間設置有旁路煙道，正常運行時煙氣通過脫硫裝置。當鍋爐啟動、脫硫裝置故障、檢修停運時，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪直接排放。

1.2 吸收塔SO2吸收系統(tǒng)

吸收塔采用噴淋塔，吸收塔漿池與塔體為一體結(jié)構(gòu)。石灰石漿液通過三臺循環(huán)泵從吸收塔漿液池送至塔內(nèi)噴淋系統(tǒng)，與從增壓風機來的煙氣在吸收塔吸收區(qū)內(nèi)逆流接觸反應，煙氣中的SO2被霧化的吸收劑吸收生成CaSO3,并在吸收塔漿液池中鼓入氧化空氣生成石膏（CaSO4·2H2O）。吸收塔設二級除霧器，煙氣通過二級除霧后，其煙氣攜帶水滴含量低于75mg/Nm3（干基）。脫硫后的凈煙氣經(jīng)玻璃鋼煙道排入煙塔。

石灰石－石膏濕法脫硫機理：

一. SO2、S03的吸收

煙氣中的SO2和S03首先溶解于漿液微滴的水中，進行下列反應：

SO2 + H2O—> HSO3- + H+

S03 + H2O—> H2SO4

為了維持SO2和S03的吸收，生成的酸性物H2SO4、H2S03應迅速被中和。

二.石灰石漿液的反應

SO2、S03和HCl及石灰石漿微滴繼續(xù)下落至吸收塔氧化池中，進行下列反應。

CaCO3 + 2H+ + HSO3- —> Ca2+ + HSO3- + CO2 + H2O

CaCO3 + H2SO4 —> Ca2SO4 + CO2 + H2O

CaCO3 + 2HCl —> CaCl2 + CO2 + H2O

以上反應式是在吸收塔氧化池中進行的離子反應。

三.CaSO3的氧化

CaSO3的氧化需要向氧化池中注入氧化劑－空氣，氧化過程為：

2Ca2+ + 2HSO3- + O2 —> 2CaSO4 + 2H+

而氧化是伴隨石膏的結(jié)晶同時進行的，結(jié)晶過程為：

CaSO4 + 2H2O—>CaSO4•2H2O

上述反應過程均在吸收塔氧化池中完成。為了使反應順利完成，并生成合格的石膏，應保持氧化池內(nèi)漿液的PH值在5－7左右，鈣硫比（Ca/S）應保持在1.03為合適。

1.3 石灰石漿液制備系統(tǒng)

用卡車將石灰石(粒徑≤20mm)送入卸料斗，由石灰石振動給料機、石灰石皮帶機和斗式提升機送至石灰石貯倉內(nèi)，石灰石儲倉設置兩個漏斗形出口，再分別由兩臺稱重皮帶輸送機送到對應的濕式球磨機內(nèi)磨制成漿液，石灰石漿液通過石灰石漿液再循環(huán)泵輸送到水力旋流器經(jīng)分離后，大尺寸物料再循環(huán)，合格的溢流物料存貯于石灰石漿液箱中,然后經(jīng)石灰石漿液泵送至吸收塔。漿液中石灰石粒徑≤0.044mm(90%通過325目)。

1.4 石膏脫水系統(tǒng)

吸收塔的石膏漿液通過排漿泵送入石膏水力旋流器濃縮、分離，石膏旋流器的底流進入真空皮帶脫水機，真空皮帶脫水機的石膏漿液經(jīng)脫水處理后含固率達到90% 以上，送入石膏貯存間存放待運，可供綜合利用。石膏旋流器的頂流進入廢水給料箱，經(jīng)廢水給料泵升壓后送入廢水旋流器，廢水旋流器的頂流進入廢水箱，并由廢水排放泵送入廢水處理系統(tǒng)，進入廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)中和、絮凝和沉淀等處理過程，達標后，排放至廠外。底流返回石膏脫水集水坑系統(tǒng)，供給吸收塔再次利用。

1.5 事故漿液系統(tǒng)

四臺脫硫島設置一個公用的事故漿液箱，事故漿液箱的容量滿足單個吸收塔檢修排空、石灰石漿液箱排空、石灰石漿液制備區(qū)域集水坑和其它漿液排空的要求。吸收塔漿池檢修需要排空時，吸收塔的石膏漿液輸送至事故漿液箱并作為下次FGD啟動時的晶種。

1.6  工藝水系統(tǒng)

從電廠供水系統(tǒng)引接至脫硫島的水源包括兩部分：一部分為生水泵出口管道取水，一部分是電廠工業(yè)水管道取水。工藝水主要用于以下用途：

真空皮帶脫水機系統(tǒng)（濾布及濾餅沖洗、真空盒密封、皮帶機潤滑、真空泵密封水）。

球磨機系統(tǒng)潤滑、冷卻用水及漿液制備用水。

所有漿液輸送設備、輸送管路、貯存箱的沖洗水。

吸收塔除霧器的沖洗水。

PH計、密度計的沖洗水。

吸收塔、工藝水箱、所有漿液輸送箱補水。

1.7雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng)

脫硫島所需要的雜用空氣和儀用空氣氣源都由電廠壓縮空氣管道接引過來，按需要設置足夠容量的雜用儲氣罐和儀用儲氣罐各一個。雜用空氣主要用于煙氣冷卻器吹灰，儀用空氣主要用于真空皮帶脫水機濾布糾偏、煙氣分析儀吹掃。

1.8主要測量儀表

FGD主要測量儀表有原煙氣壓力、原煙氣溫度、原煙氣SO2濃度、原煙氣O2濃度、原煙氣煙塵濃度、凈煙氣SO2濃度、凈煙氣O2濃度、凈煙氣煙塵濃度、除霧器壓差、石灰石漿液箱液位、石灰石漿液密度、石灰石漿液流量、吸收塔液位、石膏漿液密度、循環(huán)漿液pH值等。為保證脫硫系統(tǒng)中各參數(shù)的可靠測量，重要的保護用的過程狀態(tài)信號和自動調(diào)節(jié)的模擬量信號等采用三重或雙重測量方式。如原煙氣壓力、旁路擋板門開關(guān)量反饋采用三取二測量方式，循環(huán)漿液pH值、吸收塔液位、工藝水箱液位等采用雙重測量方式。

2、影響FGD脫硫效率的主要因素及調(diào)整

2.1鈣硫比（Ca/S，摩爾比）

鈣硫比：注入脫硫吸收劑量與吸收SO2量的摩爾比。從脫硫的角度考慮，在所有性能參數(shù)中，Ca/S的影響最大，在一定的條件下，Ca/S是調(diào)節(jié)SO2排放量的唯一因素。理論上脫除1 mol的S需要1 mol的Ca，但在實際反應中，反應條件并不處于理想狀態(tài)，因此一般需要增加脫硫劑的量來保證一定的脫硫效率。實踐證明，Ca/S摩爾比保持在1.03左右，SO2基本上能被吸收脫除。

2.2 吸收塔反應漿液的PH值

吸收塔漿液PH值影響煙氣的脫硫效率，通過調(diào)節(jié)加入吸收塔的石灰石漿液流量來控制pH值。高PH值有利于SO2的吸收，而低PH值則有助于Ca2＋的析出，選擇合適的PH值對脫硫至關(guān)重要，應避免漿液pH值的劇烈變化。當pH值＝6時，二氧化硫吸收效果最佳，但此時易發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。而低的pH值有利于亞硫酸鈣的氧化，石灰石溶解度增加，卻使二氧化硫的吸收受到抑制，脫硫效率降低，當pH＝4時，二氧化硫的吸收幾乎無法進行，且吸收液呈酸性，對設備也具有腐蝕性。實踐證明，控制吸收塔漿液 PH值在 5.2～ 5.8之間，脫硫效率高，而且不易造成吸收塔內(nèi)漿液的沉積、結(jié)垢。

2.3 吸收塔漿液濃度

吸收塔漿液濃度對于整個脫硫裝置的運行十分重要，如果調(diào)整不當，就可能造成管道及泵的磨損、腐蝕、結(jié)垢和堵塞，從而影響脫硫裝置的正常運行。當吸收塔漿液濃度≤13％時，維持石膏排漿泵出口打循環(huán)運行；當吸收塔漿液濃度≥15％時,石膏排漿泵出口倒至真空皮帶脫水機系統(tǒng)運行。實踐證明，控制吸收塔漿液濃度在 13%～ 15%之間，有利于SO2持續(xù)吸收，緩解吸收塔設備的磨損及漿液的沉積、結(jié)垢。

2.4吸收塔液氣比及漿液循環(huán)量

液氣比：脫硫塔內(nèi)單位面積的漿液循環(huán)量（l/h）與單位面積煙氣體積流量（m3/h）的比例。液氣比的變化直接影響到脫硫效率，提高液氣比，增大了吸收塔內(nèi)漿液的噴淋密度，使液氣間的接觸面積增大、氣液接觸的機率增加，脫硫率相應增大。但二氧化硫與吸收液有一個氣液平衡，液氣比超過一定值后，脫硫率將不在增加。同時增加漿液循環(huán)泵的投運數(shù)量或使用高揚程漿液循環(huán)泵可使脫硫效率明顯提高。在吸收塔內(nèi)每層噴淋層均對應一臺循環(huán)泵，最上一層噴淋層位置最高，與煙氣接觸的時間最長，有利于煙氣和石灰石漿液充分反應。實踐證明，控制吸收塔液氣比10.54 L/Nm3 ，投運三臺漿液循環(huán)泵，脫硫率高達96%以上。

2.5 吸收塔煙氣溫度

實際運行過程中，機組負荷變化較頻繁，吸收塔入口煙溫會隨之波動，對脫硫率有一定的影響。脫硫為放熱反應，理論上進入吸收塔的煙氣溫度越低，越利于SO2溶于漿液，形成HSO3-，提高脫硫效率。當吸收塔入口溫度過高（130℃以上），脫硫效率會隨之下降，而且容易破壞吸收塔內(nèi)的防腐層及影響到除霧器與玻璃鋼煙道的安全運行，此時應啟動第三臺循環(huán)泵或加強除霧器沖洗。實踐證明，控制吸收塔入口溫度低于130℃，出口溫度50℃左右，能夠保證吸收塔的安全、穩(wěn)定運行，脫硫效率高。

2.6吸收塔液位

吸收塔液位對于脫硫效果及系統(tǒng)安全運行影響極大。如果吸收塔液位升高，會縮短吸收劑與煙氣的反應時間與空間，降低脫硫效果，嚴重時會造成氧化空氣管道進漿。吸收塔液位過低，會降低氧化反應的空間，影響石膏品質(zhì)，嚴重時會影響攪拌器、循環(huán)泵及排漿泵的正常運行。正常運行通過除霧器沖洗水，控制吸收塔的液位在8.4m-8.7m之間，能夠保證吸收塔正常運行。

2.7 煙氣中的粉塵

原煙氣中的粉塵過多，使脫硫煙道系統(tǒng)的積灰增加，造成煙氣冷卻器、除霧器與噴淋系統(tǒng)結(jié)垢、堵塞，使煙道系統(tǒng)阻力增加，影響鍋爐安全運行。而且原煙氣中的飛灰在一定程度上阻礙了SO2與脫硫劑的接觸，降低了石灰石中Ca2＋的溶解速率，使脫硫率下降。實踐證明，嚴格控制除塵系統(tǒng)運行，降低原煙氣中的粉塵含量低于30mg/NM³，能夠維持脫硫系統(tǒng)安全運行，保證脫硫效率。

2.8 Cl-含量

Cl-在脫硫系統(tǒng)中主要以氯化鈣形式存在，去除困難，對脫硫系統(tǒng)有著重大的影響。Cl-沒有被及時排除，影響吸收塔漿液品質(zhì)，造成吸收塔內(nèi)漿液產(chǎn)生泡沫，形成溢流，也對吸收塔有很大的腐蝕破壞能力。氯離子還能抑制吸收塔內(nèi)的化學反應，影響脫硫效率。Cl-含量增加會引起石膏脫水困難，使其含水量大于10％，嚴重降低了石膏品質(zhì)。因此，運行中應嚴格控制系統(tǒng)中Cl-含量在20000ppm以內(nèi)，并增加廢水排放量。

2.9 石灰石漿液制備系統(tǒng)

石灰石制漿系統(tǒng)調(diào)整的主要任務：保證合格的石灰石漿液品質(zhì)，使制漿系統(tǒng)在最佳出力下運行，以滿足脫硫裝置安全、經(jīng)濟運行的需要。運行中應嚴格控制石灰石給料和進入球磨機濾液水量，確保石灰石給料與濾液水量在最佳比例（2：1）下運行，運行中若發(fā)現(xiàn)球磨機電流＜18A，應及時補充合格的鋼球，保證磨機電流 20A左右。加強對變頻振動給料機下料量調(diào)整，維持稱重皮帶機每小時4噸石灰石量運行，保持石灰石漿液再循環(huán)箱液位在0.80m—1.35m之間，觀察漿液漩流器分離效果，加強對石灰石漿液品質(zhì)的化驗，保證漿液中石灰石細度≤0.044mm、純度＞90%、濃度25%左右。

2.10 石膏品質(zhì)調(diào)整

真空皮帶脫水機石膏水份含量大于10 %，應及時調(diào)整真空皮帶脫水機轉(zhuǎn)速，檢查濾布狀態(tài)、真空盒密封狀況，保證脫水機的真空度和石膏厚度在合格范圍。石膏中含粉過大，調(diào)整除塵系統(tǒng)運行，降低原煙氣中的粉塵含量。石膏中CaCO3過多，應及時調(diào)整給漿量，并聯(lián)系化學化驗石灰石漿液品質(zhì)及石灰石原料品質(zhì)，確保石漿液品質(zhì)及石灰石原料品質(zhì)在合格范圍。石膏中CaSO3過多，應及時調(diào)整氧化空氣量，保證吸收塔氧化池中CaSO3充分氧化?？刂泼摿蚴嘀蠧l-等成份的含量，在石膏脫水過程中用工藝水對石膏及濾布進行沖洗。吸收塔內(nèi)石膏晶種的飽和度，也影響到石膏品質(zhì)與吸收塔脫硫效率，應控制好吸收塔石膏漿液濃度。

3、煙塔合一技術(shù)的環(huán)保優(yōu)勢

煙塔合一是將火電廠煙囪和冷卻塔合二為一，取消煙囪，通過冷卻塔排放煙氣，代替煙囪排放凈煙氣。煙塔合一利用冷卻塔巨大熱量和熱空氣量對脫硫后濕煙氣進行抬升，混合氣體抬升高度遠高于煙囪，利用自然條件使污染物在大氣中彌散、稀釋，使污染物濃度大大降低，從而提高周邊環(huán)境質(zhì)量。隨著我國的環(huán)保要求越來越嚴格，為了更好的適應首都北京環(huán)保需要，華能北京熱電廠采用煙塔合一脫硫技術(shù)，新建了標高120米的冷卻塔，冷卻塔內(nèi)、外防腐。脫硫后的凈煙氣利用冷卻塔排放，凈煙氣不需再加熱，不僅節(jié)省了煙囪腐蝕的費用，還節(jié)省了煙氣再熱系統(tǒng)的投資和運行、維護費用。雖然冷卻塔排放低溫煙氣，對脫硫后設備具有一定的腐蝕性，增加了設備防腐的費用，但節(jié)省了總的初期投資和運行維護費用。此外由于省去了煙氣再熱系統(tǒng)，還避免了未凈化的煙氣泄漏而造成脫硫效率下降。實踐證明, 煙塔合一脫硫具備連續(xù)性、穩(wěn)定性安全運行，120米高的冷卻塔的二氧化硫、可吸入顆粒物、氮氧化物年均落地濃度均低于240米高煙囪的落地濃度。同時專家評估，煙塔合一排放技術(shù)和典型的煙囪排放技術(shù)相比，經(jīng)濟效益更顯著。

4、結(jié)論

煙塔合一脫硫的投入運行后，排入大氣的煙氣中SO2濃度小于50 mg/ Nm3，煙塵濃度小于10 mg/ Nm3，脫硫率高達96%以上。更為重要的是，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過煙塔排放，有效抬升了煙氣排放高度，提高環(huán)境質(zhì)量。

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