关于湿法脱硫系统的优化运行探讨

关于湿法脱硫系统的优化运行探讨

周斌

(宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司宁夏回族自治区青铜峡市751200)

摘要：本文围绕湿法脱硫系统的运行问题进行了探讨，概述了湿法脱硫系统的内容，分析了影响湿法脱硫效率的主要因素，论述了湿法脱硫系统优化建议及策略，供读者参考。

关键词：湿法脱硫、系统优化

1引言

在火力发电企业中，脱硫系统是一个十分重要的生产工艺环节，不仅关系到生产安全和生产质量，同时还与能耗及运营成本息息相关。近年来，国家和社会对环保的重视力度越来越强，相关政策也对火电企业提出了更高的标准和要求。在这一形势下，从工艺系统的运行方面入手，不断优化生产工艺，提高工艺系统的运行效率，降低能耗成为火电企业管理和运营工作的重中之重。本文主要围绕湿法脱硫系统工艺谈一下如何进一步优化运行的看法，希望给业内相关人士带了思路和启发。

2湿法脱硫系统概述

湿法脱硫工艺技术是目前脱硫技术中较为成熟，生产效率高且操作较简单的一种脱硫技术。常见的湿法脱硫技术有石灰石/石灰—石膏法，间接的石灰石—石膏法。该工艺主要是利用石灰石或石灰石粉来吸收烟气中的二氧化硫，生产难溶于水的亚硫酸钙，亚硫酸钙可以进一步被氧化成硫酸钙，作为工业生产的原料进行再利用。间接石灰石—石膏法也称为双碱法，是通过苛性钠，碱性氧化铝，稀硫酸来吸收烟气中的二氧化硫，之后再将吸收液与石灰石粉或石灰石反应，生产石膏。

3影响湿法脱硫效率的主要因素

（一）燃料

火电厂湿法脱硫效率一个重要的源头即为燃料的质量。目前市场上的燃煤供应紧张，受到原料供应波动性影响，多数火电企业无法持续性满足燃烧设计的煤种，在实际中通常是采取多种煤型搭配的形式。本身掺煤燃烧的现象已经在燃料效率上有了折扣，同时再加上市场上的燃料供应商及燃料产品质量参差不齐，因此导致了火电厂湿法脱硫效率的波动性，使生产效率难以理想。

不同类型的燃煤其各种性能指标对生产效率和能耗的影响往往有所差异。煤质的水分蒸发所需要的耗能约2300Kj/kg，这部分能耗会占据燃料整体的发热能耗，因此煤质水分比例越高，燃料的发热量就越低。同时，水蒸气含量最增加烟气的体积，使烟气流量和流速受到不利影响，导致脱硫系统运行效率产生波动。煤质灰分同样也会影响到脱硫系统的运行效率，对于同一种燃料，煤质中灰分含量每增加1%，燃料的发热量往往会减少350～400kJ。同时由于在灰分的产生过程中本身会吸收一部分热量，因此煤种灰分含量过高会导致燃料量增加，使能耗提高。灰分量增多同样会导致烟气体积的增加，而且容易抑制亚硫酸钙的生成，因而也会影响到脱硫效果，使脱硫效果不能达到设计值。此外，灰分含量过高还会加速脱硫塔内结渣、堵塞等现象，不仅损害设备，同时给生产安全性埋下诸多危险隐患。煤质中硫分含量会对脱硫效率和脱硫效果产生更为直接的影响。通常燃煤煤质中含硫量每增加1%，则最终燃烧生成的二氧化硫会增加20～25kg。二氧化硫的增加会直接引发后续石灰乳或石灰石消耗量的增加，不仅增加成本，同时也影响了石膏的品质，如果控制不当，很容易导致脱硫效果达不到设计的标准和要求。

（二）反应条件

脱硫系统的运行效率还有反应条件有关。比如与石灰石或石灰石粉的pH值，反应时间、物料均匀度、空气流量、氯离子浓度等的。其中石灰乳的pH值在较高的情况下，反应的传质系数会较大，这时就更容易发生二氧化硫的溶解和吸收，反之，在较低的pH值条件下，石灰石会加速溶解，能够增加石灰石与亚硫酸钙的反应速率。因此，综合两方面，石灰浆液的pH值尽量以5.0～6.0范围内为宜。对空气流量的控制应满足脱硫所需要的氧气量，由于反应浆液中的硫酸钙会一定程度上抑制二氧化硫的吸收速率，因此应该控制吸收塔内的浆液浓度，防止过高，影响正反应速率。对于反应浆液中的氯离子主要来源是烟气中的氯化氢。如果氯离子浓度过高，不仅会抑制反应速率，阻碍亚硫酸钙的生成，同时还能够加速脱硫系统金属设备的腐蚀。另外，由于氯离子浓度过高，石膏产物的品质也会下降。

4湿法脱硫系统优化措施

（一）控制浆液的品质

控制吸收塔浆液的pH值，使其维持在5.0～6.0范围内。以500MW负荷机组，二氧化硫入口量为1700毫克/立方米为例，当浆液的pH值为5.2时，石灰石的消耗量为4.9吨/小时，二氧化硫的生成量为260毫克/立方米，石灰石和二氧化硫排污成本约为890元/小时，310元/小时，两项总成本为1200元/小时；当浆液的pH值为5.6时，石灰石的消耗量为6.5吨/小时，二氧化硫生成量为140毫克/立方米，石灰石和二氧化硫排污成本约为1222元/小时，158元/小时，两项总成本为1380元/小时。由此可见pH相对较高时，脱硫效率升高，但是经济运行成本会相对增大。因而在实际生产过程中，需要对具体情况灵活设计，在经济成本可控的基础上，使浆液pH尽可能的兼顾到二氧化硫的吸收速率和石灰石中钙离子的溶解速率，获得较高品质的石膏，确保更加高效稳定的脱硫效率。

（二）浆液循环泵优化

在脱硫系统中，浆液循环泵的运行状况和效率不仅影响到反应系统的液气比例，同时循环泵液耗费了系统设备用电的一半左右。因此从浆液循环泵的优化来提高脱硫效率，降低用电量。优化模型的参数包括液位、循环泵用电能耗、氧化风机用电能耗。在浆液循环泵流量一定的条件下，吸收塔的液位升高可以使浆液循环泵的入口压力提高，一定程度上能够减轻循环泵的运行负担，使电能降低。但同时氧化风机的电能消耗会略有增加。由于液位较低时，脱硫效果往往不理想，因此，在实际生产条件下，应先满足吸收塔液位的要求，通过氧化风机的调整来尽量使吸收塔液位维持在较高的水平，以此来减少循环泵的用电量，在降低能耗的同时提高系统的脱硫效率。

5结语

总之，湿法脱硫系统优化不仅要控制浆液品质，同时还应优化浆液循环泵的运行，以此来更好地满足脱硫质量和脱硫效率的要求。

参考文献：

[1]脱硫装置2号湿式球磨机优化运行调整及建议，杨爱玲，董雪峰，《科技风》，2011（2）

[2]火电机烟气脱硫系统的节能优化运行，徐刚，袁星，杨勇平，等，《中国电机工程学报》，2012（32）