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(yùn)行調(diào)整及煙塔合一技術(shù)的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

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(fù)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(yùn)行可靠性好、對(duì)煤種變化的適應(yīng)性強(qiáng)、適應(yīng)任何工況下煙氣脫硫等優(yōu)點(diǎn)。也是亞洲首個(gè)煙氣脫硫煙塔合一工程，煙塔合一工程率先引進(jìn)具有國(guó)際先進(jìn)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(fēng)機(jī)后的總煙道上引出的煙氣，通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)升壓接入煙氣冷卻器降溫，然后再進(jìn)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(guò)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(shè)置有旁路煙道，正常運(yùn)行時(shí)煙氣通過(guò)脫硫裝置。當(dāng)鍋爐啟動(dòng)、脫硫裝置故障、檢修停運(yùn)時(shí)，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(guò)三臺(tái)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(fēng)機(jī)來(lái)的煙氣在吸收塔吸收區(qū)內(nèi)逆流接觸反應(yīng)，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(shè)二級(jí)除霧器，煙氣通過(guò)二級(jí)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(jī)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(jìn)行下列反應(yīng)：

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(yīng)迅速被中和。

二.石灰石漿液的反應(yīng)

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(jìn)行下列反應(yīng)。

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

CaCO3 + H2SO4 —> Ca2SO4 + CO2 + H2O

CaCO3 + 2HCl —> CaCl2 + CO2 + H2O

以上反應(yīng)式是在吸收塔氧化池中進(jìn)行的離子反應(yīng)。

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(guò)程為：

2Ca2+ + 2HSO3- + O2 —> 2CaSO4 + 2H+

而氧化是伴隨石膏的結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的，結(jié)晶過(guò)程為：

CaSO4 + 2H2O—>CaSO4•2H2O

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

1.3 石灰石漿液制備系統(tǒng)

用卡車(chē)將石灰石(粒徑≤20mm)送入卸料斗，由石灰石振動(dòng)給料機(jī)、石灰石皮帶機(jī)和斗式提升機(jī)送至石灰石貯倉(cāng)內(nèi)，石灰石儲(chǔ)倉(cāng)設(shè)置兩個(gè)漏斗形出口，再分別由兩臺(tái)稱(chēng)重皮帶輸送機(jī)送到對(duì)應(yīng)的濕式球磨機(jī)內(nèi)磨制成漿液，石灰石漿液通過(guò)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(guò)325目)。

1.4 石膏脫水系統(tǒng)

吸收塔的石膏漿液通過(guò)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(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)，真空皮帶脫水機(jī)的石膏漿液經(jīng)脫水處理后含固率達(dá)到90% 以上，送入石膏貯存間存放待運(yùn)，可供綜合利用。石膏旋流器的頂流進(jìn)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(jìn)入廢水箱，并由廢水排放泵送入廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)中和、絮凝和沉淀等處理過(guò)程，達(dá)標(biāo)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(tái)脫硫島設(shè)置一個(gè)公用的事故漿液箱，事故漿液箱的容量滿(mǎn)足單個(gè)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(shí)，吸收塔的石膏漿液輸送至事故漿液箱并作為下次FGD啟動(dòng)時(shí)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(jī)系統(tǒng)（濾布及濾餅沖洗、真空盒密封、皮帶機(jī)潤(rùn)滑、真空泵密封水）。

球磨機(jī)系統(tǒng)潤(rùn)滑、冷卻用水及漿液制備用水。

所有漿液輸送設(shè)備、輸送管路、貯存箱的沖洗水。

吸收塔除霧器的沖洗水。

PH計(jì)、密度計(jì)的沖洗水。

吸收塔、工藝水箱、所有漿液輸送箱補(bǔ)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(guò)來(lái)，按需要設(shè)置足夠容量的雜用儲(chǔ)氣罐和儀用儲(chǔ)氣罐各一個(gè)。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(jī)濾布糾偏、煙氣分析儀吹掃。

1.8主要測(cè)量?jī)x表

FGD主要測(cè)量?jī)x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(cè)量，重要的保護(hù)用的過(guò)程狀態(tài)信號(hào)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的模擬量信號(hào)等采用三重或雙重測(cè)量方式。如原煙氣壓力、旁路擋板門(mén)開(kāi)關(guān)量反饋采用三取二測(cè)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(cè)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(shí)際反應(yīng)中，反應(yīng)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(lái)保證一定的脫硫效率。實(shí)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(yīng)漿液的PH值

吸收塔漿液PH值影響煙氣的脫硫效率，通過(guò)調(diào)節(jié)加入吸收塔的石灰石漿液流量來(lái)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(duì)脫硫至關(guān)重要，應(yīng)避免漿液pH值的劇烈變化。當(dāng)pH值＝6時(shí)，二氧化硫吸收效果最佳，但此時(shí)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(dāng)pH＝4時(shí)，二氧化硫的吸收幾乎無(wú)法進(jìn)行，且吸收液呈酸性，對(duì)設(shè)備也具有腐蝕性。實(shí)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(duì)于整個(gè)脫硫裝置的運(yùn)行十分重要，如果調(diào)整不當(dāng)，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(yùn)行。當(dāng)吸收塔漿液濃度≤13％時(shí)，維持石膏排漿泵出口打循環(huán)運(yùn)行；當(dāng)吸收塔漿液濃度≥15％時(shí),石膏排漿泵出口倒至真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行。實(shí)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(shè)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(jī)率增加，脫硫率相應(yīng)增大。但二氧化硫與吸收液有一個(gè)氣液平衡，液氣比超過(guò)一定值后，脫硫率將不在增加。同時(shí)增加漿液循環(huán)泵的投運(yùn)數(shù)量或使用高揚(yáng)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(duì)應(yīng)一臺(tái)循環(huán)泵，最上一層噴淋層位置最高，與煙氣接觸的時(shí)間最長(zhǎng)，有利于煙氣和石灰石漿液充分反應(yīng)。實(shí)踐證明，控制吸收塔液氣比10.54 L/Nm3 ，投運(yùn)三臺(tái)漿液循環(huán)泵，脫硫率高達(dá)96%以上。

2.5 吸收塔煙氣溫度

實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組負(fù)荷變化較頻繁，吸收塔入口煙溫會(huì)隨之波動(dòng)，對(duì)脫硫率有一定的影響。脫硫?yàn)榉艧岱磻?yīng)，理論上進(jìn)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(dāng)吸收塔入口溫度過(guò)高（130℃以上），脫硫效率會(huì)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(yùn)行，此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)第三臺(tái)循環(huán)泵或加強(qiáng)除霧器沖洗。實(shí)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(yùn)行，脫硫效率高。

2.6吸收塔液位

吸收塔液位對(duì)于脫硫效果及系統(tǒng)安全運(yùn)行影響極大。如果吸收塔液位升高，會(huì)縮短吸收劑與煙氣的反應(yīng)時(shí)間與空間，降低脫硫效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成氧化空氣管道進(jìn)漿。吸收塔液位過(guò)低，會(huì)降低氧化反應(yīng)的空間，影響石膏品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響攪拌器、循環(huán)泵及排漿泵的正常運(yùn)行。正常運(yùn)行通過(guò)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(yùn)行。

2.7 煙氣中的粉塵

原煙氣中的粉塵過(guò)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(yùn)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(shí)踐證明，嚴(yán)格控制除塵系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)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(duì)脫硫系統(tǒng)有著重大的影響。Cl-沒(méi)有被及時(shí)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(duì)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(xué)反應(yīng)，影響脫硫效率。Cl-含量增加會(huì)引起石膏脫水困難，使其含水量大于10％，嚴(yán)重降低了石膏品質(zhì)。因此，運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制系統(tǒng)中Cl-含量在20000ppm以?xún)?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(wù)：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(yùn)行，以滿(mǎn)足脫硫裝置安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制石灰石給料和進(jìn)入球磨機(jī)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(yùn)行，運(yùn)行中若發(fā)現(xiàn)球磨機(jī)電流＜18A，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充合格的鋼球，保證磨機(jī)電流 20A左右。加強(qiáng)對(duì)變頻振動(dòng)給料機(jī)下料量調(diào)整，維持稱(chēng)重皮帶機(jī)每小時(shí)4噸石灰石量運(yùn)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(qiáng)對(duì)石灰石漿液品質(zhì)的化驗(yàn)，保證漿液中石灰石細(xì)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(jī)石膏水份含量大于10 %，應(yīng)及時(shí)調(diào)整真空皮帶脫水機(jī)轉(zhuǎn)速，檢查濾布狀態(tài)、真空盒密封狀況，保證脫水機(jī)的真空度和石膏厚度在合格范圍。石膏中含粉過(guò)大，調(diào)整除塵系統(tǒng)運(yùn)行，降低原煙氣中的粉塵含量。石膏中CaCO3過(guò)多，應(yīng)及時(shí)調(diào)整給漿量，并聯(lián)系化學(xué)化驗(yàn)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(guò)多，應(yīng)及時(shí)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(guò)程中用工藝水對(duì)石膏及濾布進(jìn)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(yīng)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(shì)

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(guò)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(duì)脫硫后濕煙氣進(jìn)行抬升，混合氣體抬升高度遠(yuǎn)高于煙囪，利用自然條件使污染物在大氣中彌散、稀釋?zhuān)刮廴疚餄舛却蟠蠼档?，從而提高周邊環(huán)境質(zhì)量。隨著我國(guó)的環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，為了更好的適應(yīng)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(biāo)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(fèi)用，還節(jié)省了煙氣再熱系統(tǒng)的投資和運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用。雖然冷卻塔排放低溫?zé)煔?，?duì)脫硫后設(shè)備具有一定的腐蝕性，增加了設(shè)備防腐的費(fèi)用，但節(jié)省了總的初期投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)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(shí)踐證明, 煙塔合一脫硫具備連續(xù)性、穩(wěn)定性安全運(yùn)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(shí)專(zhuān)家評(píng)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(jì)效益更顯著。

4、結(jié)論

煙塔合一脫硫的投入運(yùn)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(dá)96%以上。更為重要的是，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過(guò)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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