烟气湿法脱硫系统简介及石膏脱水装置的改进

烟气湿法脱硫系统简介及石膏脱水装置的改进

黄逸

佛山赛因迪环保科技有限公司528100佛山

摘要：国家对水泥工业中二氧化硫的排放指标控制越来越严格，越来越多的湿法脱硫工程应用在水泥生产线，但常规湿法脱硫系统因智能化程度低，存在诸多缺陷，急需进行改造和完善。本文有针对性地介绍了智能化湿法脱硫控制系统的工作原理及应用，供同行参考。

关键词：烟气湿法脱硫系统；石膏脱水；装置的改进

引言

燃煤中含有多种元素，包括重金属元素，这些元素在炉膛内高温条件下进行一系列的化学反应，生成了多种不同的化合物，这些化合物一部分随炉渣排出炉膛，另外一部分随烟气进入吸收塔，溶解于吸收塔浆液中。烟气中含有CO2、SO2、HCl、HF、NO2、N2等气体及灰中携带的各种重金属，包括Cd、Hg、Pb、Ni、As、Se、Cr等，吸收剂石灰石中含有Ca、Mg、K、Cl等元素，这些物质进入吸收塔浆液中，并在吸收循环过程中不断富集，会影响二氧化硫的吸收以及加重设备的腐蚀、磨损，还会影响石膏的品质，因此必须进行废水排放。通过补充新鲜水来置换、减少浆液中的有害物质的含量，从而减少吸收塔系统的腐蚀、磨损。目前脱硫废水处理包括的步骤有废水中和、重金属沉淀、絮凝和助凝、浓缩/澄清四个步骤。通过加碱性溶液和有机硫使废水中的大部分重金属形成沉淀物；加入絮凝剂促进污泥沉淀；污泥经脱水后进一步处理。废水水质达标后回用。

1湿法脱硫系统简介

该水泥生产线采用“石灰石-石膏”湿法脱硫工艺，窑尾废烟气经窑尾大布袋除尘器除尘后，通过窑尾排风机接入脱硫系统，脱硫后的净烟气再返回至窑尾烟囱排放到大气。该湿法脱硫系统使用窑尾大布袋收尘器收集的窑灰作为吸收剂，烟气进入吸收塔与喷淋的石灰浆液逆向接触，发生化学反应，除去烟气中的SO2。吸收塔上部设有三级高效除雾器，经过脱硫处理的烟气通过除雾器后，除去清洁烟气中所携带的雾滴。同时，脱硫塔底部也在以强制氧化的方式将亚硫酸钙氧化成硫酸钙（石膏的雏形），氧化后生成的硫酸钙溶液通过石膏排浆泵排出，进入终端的石膏脱水系统，最终形成的副产物为CaSO4·2H2O。

2石灰石-石膏湿法脱硫成的过程

石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程的工艺原理即：所产生的烟气在吸入脱硫装置的湿式吸收塔后，会与自上而下喷淋的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触，其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HCL、HF等被吸收，烟气得以充分净化；吸收SO2后的浆液反应生成CaSO3，通过就地强制氧化、结晶生成CaSO4·2H2O，经脱水后得到脱硫副产品-石膏，最终实现含硫烟气的综合治理。其反应方程式如下：石灰石－石膏湿法脱硫工艺脱硫过程的主要化学反应为：

（1）在脱硫吸收塔内，烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收，形成亚硫酸，并部分电离：

SO2＋H2O→H2SO3→H＋＋HSO3－→2H＋＋SO32－

（2）与吸收塔浆液中的CaCO3细颗粒反应生成CaSO3·1/2H2O细颗粒：

CaCO3＋2H＋→Ca2+＋H2O＋CO2↑

Ca2+＋SO32-→CaSO3·1/2H2O↓＋H＋

（3）CaSO3·1/2H2O被鼓入的空气中的氧氧化，最终生成石膏CaSO4·2H2O

HSO3－＋1/2O2→H+＋SO42-

Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4·2H2O↓

3常规湿法脱硫系统

常规湿法脱硫系统常见的缺点有：（1）系统设计自动化程度低，缺少监测仪表、电动阀门和控制设备。（2）仪器仪表的选型和安装位置不合理，监测数值偏差大。（3）跑、漏、堵现象时有发生，需专业巡检人员定期巡检。（4）出脱硫塔SO2排放量超标、石膏含水率偏高时有发生。以上这些系统缺陷，迫切需要一套运行稳定且智能化程度高的湿法脱硫控制系统给予解决。

4现工艺运行期间存在的问题

（1）设备故障率高造成废水系统投入率低。脱硫废水系统处理流程较长，且设计时并未可靠备用，一个环节设备发生缺陷退出时，会造成整个系统无法投运。同时系统箱罐搅拌器、加药泵、管道、旋流子、污泥泵、压滤机等日常维护、能耗成本较大也是一个问题。（2）废水悬浮物含量偏高。石膏旋流器旋流后溢流浆液进入废水旋流器旋流，如果旋流器旋流效果差造成进入后续处理系统的含固量较大，会给后续处理环节带来巨大压力，废水药品耗量升高的同时，水质可能无法达标，澄清浓缩池内泥量也明显增加。（3）废水设计不满足出力。过去随着烟气排放标准的日益严格，脱硫系统进行了数轮改造，然而大部分废水系统并未经过增容改造，并且燃用煤质，使用的石灰石、工艺水变化造成废水排量升高，此时超过设计流量的废水进入处理系统，势必会减少停留时间及反应时间，容易造成废水水质不达标。（4）污泥脱水效果差。由于加药量不合理、污泥在澄清浓缩池内停留时间过长或过短等原因，污泥脱水时含水量大无法成饼状或块状，造成转运困难、污染现场。污泥脱水不及时澄清浓缩池泥位升高也容易造成刮泥机断裂，同时在板框式压滤机维护不到位无法自动压制和卸泥时，需要大量人工成本来压制污泥。

5石灰石-石膏湿法脱硫系统运行优化研究

5.1石灰石浆液细度的控制

石灰石浆液的细度会对石灰石浆液的活性产生直接影响，因此需要重视加强石灰石浆液细度的控制。在此过程中需要重视以下几点，首先需要保证石灰石原料的粒径在10毫米到20毫米范围内，化验室需要每天对石灰石浆液进行取样化验，了解石灰石的成分和细度的变化情况，如果发现石灰石浆液系度出现异常，需要及时进行处理分析出现异常的原因，加强细节的控制。如果发现设备出现异常，需要马上通知点检处理，合理的控制石灰石的旋流站压力，避免出现旋流子底流或溢流堵塞等情况，及时做好疏通工作。

5.2除雾器清洗智能化

常规水泥生产线湿法脱硫系统中，脱硫剂普遍采用窑尾窑灰为原料，但窑灰杂质含量高，容易导致除雾器堵塞。常规的除雾器逻辑控制程序采用单一的定时清洗或固定模块化分层清洗，这种控制程序没有考虑每层的除雾器压差差异、堵塞情况差异和吸收塔内的水平衡。新开发的智能化除雾器清洗技术是一种考虑除雾器压差并实行分层冲洗的控制技术，在保证脱硫塔液位和脱硫系统水平衡的前提下，能智能化清洗除雾器，保证除雾器除雾效率，杜绝除雾器堵塞，保证出塔粉尘的达标排放。

5.3吸收剂的利用率

对吸收塔浆液密度进行有效调整，一般情况下，吸收塔密度需要超过1100kg/m3，如果低于该值，需要停运脱水系统，并且注意让浆液循环泵率加大，控制石膏当中碳酸钙的含量，让石灰石的利用率进一步提高。在吸收塔当中使用一定的催化剂可以保证脱硫效率的提升，需要重视加强脱硫系统的水平衡，确保吸收塔的液位处于合理的范围内。在正常条件下严格依照要求来控制投运脱硫废水处理系统，确保废水处理量符合设计要求，提升水质，防止浆液当中出现大量氯离子或者吸收塔液位过高而导致灰浆泵出现外排的现象。

结束语

燃煤电厂脱硫优化运行是保证脱硫系统安全稳定运行的重要基础，需要重视对脱硫系统进行分析与实际情况相结合，合理的进行脱硫系统的优化，加强参数的控制，以确保脱硫系统安全、经济、稳定的运行。

参考文献

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