石灰石品質(zhì)對(duì)濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的影響及對(duì)策

脫硫裝置 脫硫系統(tǒng) 濕法煙氣脫硫

大氣網(wǎng)訊:燃煤電廠煙氣脫硫大多采用石灰石－石膏濕法，采用石灰石作為脫硫吸收劑，隨著石灰石原料需求的不斷增加，某些時(shí)間段石灰石品質(zhì)會(huì)降低，給脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)很多問(wèn)題，使吸收塔漿液起泡溢流加劇，pH值難以提高，石膏漿液難以進(jìn)行二級(jí)脫水，石灰石加倉(cāng)系統(tǒng)故障頻發(fā)等，針對(duì)因石灰石品質(zhì)降低后帶來(lái)的運(yùn)行問(wèn)題提出了相應(yīng)的對(duì)策，為脫硫裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

0引言

用于濕法FGD的石灰石主要成分是碳酸鈣（CaCO3），石灰石中還含有一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)影響以石灰石作為吸收劑的FGD系統(tǒng)的性能和可靠性[1]。隨著GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，重點(diǎn)地區(qū)SO2的排放標(biāo)準(zhǔn)將執(zhí)行50mg/Nm3，且脫硫裝置的旁路擋板已基本取消完畢，對(duì)脫硫裝置的性能和可靠性有了更高的要求，石灰石品質(zhì)作為影響濕法煙氣脫硫系統(tǒng)性能和可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，本文結(jié)合江蘇利港電廠8套煙氣脫硫裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)石灰石品質(zhì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)象描述、原因分析，并提出了相關(guān)解決對(duì)策。

1系統(tǒng)概述

江蘇利港電廠共有8臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組，容量為4×350MW+4×600MW，脫硫裝置全部采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，石灰石漿液制備及石膏二級(jí)脫水系統(tǒng)為全廠8臺(tái)機(jī)組公用。設(shè)有一個(gè)混凝土儲(chǔ)石罐，儲(chǔ)石罐共有四個(gè)下料口，分別對(duì)應(yīng)四臺(tái)振動(dòng)給石機(jī)，振動(dòng)給石機(jī)下料至碎石機(jī)破碎后的石灰石顆粒經(jīng)過(guò)兩條波紋擋邊皮帶機(jī)提升至鋼制的石灰石儲(chǔ)倉(cāng)頂部，石灰石儲(chǔ)倉(cāng)下料至三臺(tái)稱重給料機(jī)，稱重給料機(jī)稱重后的石灰石落入三臺(tái)濕式球磨機(jī)內(nèi)，配上過(guò)濾水在球磨機(jī)內(nèi)研磨成石灰石漿液，供全廠各脫硫島使用，另外還配置一個(gè)750m3的石灰石干粉倉(cāng)，平時(shí)儲(chǔ)存一定量的外購(gòu)石灰石粉，作為濕式球磨機(jī)故障時(shí)的備用。石膏二級(jí)脫水系統(tǒng)配置三臺(tái)真空皮帶脫水機(jī)，脫水機(jī)由變頻電機(jī)控制，根據(jù)石膏濾餅的厚度來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，石膏漿液輸送泵將來(lái)自各脫硫島一級(jí)脫水后的石膏漿液輸送到各臺(tái)脫水機(jī)濾布上，由真空泵提供的抽吸力將石膏進(jìn)行二級(jí)再脫水，脫水后含水10%左右的石膏進(jìn)行綜合利用。

2石灰石品質(zhì)降低對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響

2.1對(duì)吸收塔漿液起泡溢流特性的影響

全廠8臺(tái)機(jī)組的脫硫裝置自2005年底陸續(xù)投入運(yùn)行后，階段性的某臺(tái)爐吸收塔會(huì)出現(xiàn)漿液起泡溢流的情況，在文獻(xiàn)資料[2]中對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的分析研究，當(dāng)吸收塔漿液出現(xiàn)起泡溢流后，按照吸收塔內(nèi)漿液Cl-濃度及時(shí)排放脫硫廢水，提高電除塵效率盡量降低煙氣中粉塵濃度后很快就會(huì)恢復(fù)正常，但曾發(fā)生所有運(yùn)行的吸收塔液位計(jì)顯示液位離溢流口還有1m多時(shí)就發(fā)生大量溢流現(xiàn)象，其中#5、6爐吸收塔最為嚴(yán)重，當(dāng)三臺(tái)漿液循環(huán)泵全部運(yùn)行后，吸收塔溢流口出現(xiàn)大量溢流漿液，吸收塔地坑泵來(lái)不及打，漿液全部流至地面，加入消泡劑后只能維持一段時(shí)間的好轉(zhuǎn)，被迫減少漿液循環(huán)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，給SO2的減排帶來(lái)了很大壓力。

通過(guò)現(xiàn)象初步分析吸收塔內(nèi)石膏漿液品質(zhì)有問(wèn)題，12月28日早班，對(duì)各吸收塔漿液進(jìn)行取樣分析，對(duì)成品石膏進(jìn)行取樣分析，向#1、4爐吸收塔內(nèi)加入部分甲酸鈉，以利于石灰石的溶解，#5、7、8爐吸收塔排部分漿液至事故漿液，補(bǔ)充水以置換吸收塔內(nèi)漿液。29日早班將進(jìn)入脫硫吸收塔內(nèi)使用的工業(yè)廢水及RO濃水切至除灰集水井，觀察至下午發(fā)現(xiàn)各吸收塔的溢流現(xiàn)象仍無(wú)好轉(zhuǎn)，且28日取樣的各吸收塔漿液部分指標(biāo)已出來(lái)，結(jié)果顯示塔內(nèi)CaCO3含量均高于控制標(biāo)準(zhǔn)3%，最低4.486%,最高8.864%，由于幾臺(tái)爐吸收塔幾乎同時(shí)出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，引發(fā)的原因肯定是共性的，而共性的問(wèn)題主要有煙氣、水和石灰石，煙氣來(lái)自于燃煤，查閱最近未燃用新煤種，懷疑有問(wèn)題的水源自29日早班隔絕后，吸收塔內(nèi)各指標(biāo)無(wú)任何好轉(zhuǎn)現(xiàn)象，近期各臺(tái)機(jī)組未有投油運(yùn)行情況，電除塵的工作也正常，各吸收塔內(nèi)脫硫廢水也正常排放，塔內(nèi)漿液Cl-濃度均在7000mg/l以下，將懷疑的目標(biāo)重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移至石灰石上來(lái)。聯(lián)系化學(xué)試驗(yàn)班測(cè)量石灰石漿液細(xì)度，結(jié)果顯示球磨機(jī)所制漿液細(xì)度為96.55%通過(guò)325目，排除石灰石漿液細(xì)度不合格引起漿液不消溶的原因，將29日所取樣石灰石進(jìn)行檢測(cè)分析后，得出的分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從分析數(shù)據(jù)中看出，近一階段使用的#31振動(dòng)給石機(jī)下料口中石灰石中CaCO3含量低，MgO含量高，石灰石中含過(guò)量MgO（起泡劑），與硫酸根離子反應(yīng)產(chǎn)生大量泡沫[3]，由于吸收塔溢流管是插入吸收塔底部區(qū)域，泡沫未能進(jìn)入溢流管，在正常運(yùn)行期間，塔內(nèi)液面實(shí)際高度要高于溢流管液面，在啟動(dòng)第三臺(tái)循環(huán)漿泵后，漿液的循環(huán)量增加，擾動(dòng)增加，使?jié){液內(nèi)部的泡沫大量增加，在這種作用下，液面會(huì)上升較高致使溢流管液面超過(guò)溢流口發(fā)生大量溢流，且溢流出來(lái)的均為漿液，各個(gè)吸收塔液位測(cè)量的方式均為靜壓測(cè)量方式，所以從液位計(jì)的顯示上來(lái)看，運(yùn)行液位離溢流液位還有1m多，吸收塔內(nèi)產(chǎn)生了所謂的“虛假液位”，此時(shí)降低吸收塔液位也無(wú)法避免溢流現(xiàn)象的產(chǎn)生，利港#5爐脫硫裝置曾發(fā)生吸收塔液位降低至循環(huán)漿泵跳閘值仍發(fā)生溢流的現(xiàn)象。（微信訂閱號(hào)：除灰脫硫脫硝技術(shù)聯(lián)盟 ID：DCHLYXJS）

2.2 對(duì)脫硫效率及漿液pH值的影響

在各臺(tái)吸收塔漿液發(fā)生起泡溢流的同時(shí)， #1、3、4爐吸收塔內(nèi)漿液pH值持續(xù)走低，石灰石供漿量較平時(shí)偏大也不見(jiàn)提升，至29日14:00，#1、3、4爐吸收塔漿液pH值已低于5.0的控制范圍低限，最低值達(dá)到了3.8，脫硫效率下降明顯，為盡量提高脫硫效率，向#1、3、4爐吸收塔內(nèi)添加了部分脫硫催化劑，盡量能夠降低凈煙氣SO2的濃度。17:00左右將來(lái)自球磨機(jī)制漿系統(tǒng)的#11石灰石漿罐原存漿液全部使用完并放空，使用備用的石灰石粉倉(cāng)（外購(gòu)的石灰石粉）制漿并給吸收塔供漿后，17:11左右發(fā)現(xiàn)一直未能提升的#4爐吸收塔漿液pH值迅速提升（#1、3爐也提升），45分鐘左右就由3.9提升到了正常值5.0，當(dāng)時(shí)#4爐吸收塔的供漿量及漿液pH值變化的趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

原#4爐吸收塔內(nèi)供漿量不低，最高時(shí)達(dá)到了28m3/h左右，但pH值一直無(wú)法提升，維持在4.0左右,分析原因?yàn)樗?nèi)Mg＋含量過(guò)高，這些Mg＋通過(guò)石灰石漿液進(jìn)入吸收塔內(nèi)后，由于同離子效應(yīng)，影響CaCO3溶解和正常氧化反應(yīng)，因?yàn)镸g＋的活性遠(yuǎn)高于Ca+,在Mg＋含量較高的情況下，首先結(jié)合陰離子，阻礙Ca+與HSO32-，SO42-等離子的結(jié)合，從而抑制石灰石的溶解[4],不溶解的碳酸鈣均存在于吸收塔漿液中。

2.3 對(duì)石膏二級(jí)脫水性能的影響

全廠吸收塔漿液起泡溢流，pH值難以提高的同時(shí)，石膏二級(jí)脫水系統(tǒng)的運(yùn)行也遇到了問(wèn)題，真空脫水機(jī)上石膏濾餅厚度DCS上顯示35mm，且脫水機(jī)的頻率已至最大，就地檢查發(fā)現(xiàn)實(shí)際石膏濾餅厚度較薄，至濾餅測(cè)量部分石膏漿液上面全部積存水，濾餅根本無(wú)法成形，濾餅測(cè)量裝置受石膏漿液表面水份影響不能正常測(cè)量出實(shí)際厚度，汽水分離器內(nèi)部真空度達(dá)-70kPa以上，取樣測(cè)試的成品石膏水份高達(dá)19.06%，難以進(jìn)行綜合利用。

石膏脫水機(jī)是靠真空泵來(lái)吸出石膏漿液中的水份的，從吸收塔漿液分析結(jié)果可以看出，石膏漿液中碳酸鈣含量非常高，由于碳酸鈣的顆粒小，會(huì)導(dǎo)致濾布的濾孔被堵住，真空度很高也難以析出水，同時(shí)石膏漿液中CaSO4·2H2O含量低，石膏晶體體積小，大多為可溶性細(xì)小雜質(zhì)，這些雜質(zhì)均難以脫水，所以石膏脫水機(jī)生產(chǎn)出的成品石膏水份高。（微信訂閱號(hào)：除灰脫硫脫硝技術(shù)聯(lián)盟 ID：DCHLYXJS）

2.4 對(duì)石灰石加倉(cāng)及破碎系統(tǒng)的影響

石灰石在破碎以及輸送的過(guò)程中，如果含有較多粉狀物以及水份，這些粉狀物遇水后具有很強(qiáng)的粘結(jié)性能，在破碎機(jī)內(nèi)部粘結(jié)后會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)行中頻繁跳閘，需要經(jīng)常性的停運(yùn)來(lái)進(jìn)行人工清理工作，如果在波紋擋邊皮帶機(jī)的料斗中粘結(jié)，在皮帶回程的過(guò)程中其重量會(huì)增加很多，波紋擋邊皮帶很容易從托輥上面脫落，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致皮帶被拉斷。波紋擋邊皮帶料斗中積料情況見(jiàn)圖2，皮帶被拉斷的情況見(jiàn)圖3。

2.5 對(duì)濕式球磨機(jī)運(yùn)行的影響

當(dāng)石灰石中粉狀物和水分含量高后，濕式球磨機(jī)入口落料管非常容易堵料，引起稱重給料機(jī)跳閘；當(dāng)石灰石中SiO2含量高后，難以研磨，球磨機(jī)棄料槽中產(chǎn)生的棄料非常多，增加人工清理的成本，鋼球的消耗量也增加；當(dāng)石灰石中存在一些樹(shù)枝等纖維類雜質(zhì)后，經(jīng)過(guò)球磨機(jī)研磨后，這些雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入供漿系統(tǒng)管路、漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)中，導(dǎo)致管道及入口濾網(wǎng)堵塞。

3處理對(duì)策

3.1源頭上控制入廠石灰石指標(biāo)

(1)嚴(yán)格控制入廠的石灰石指標(biāo)，要求其CaCO3含量高于93%，MgO含量低于1%，SiO2含量低于2%，含水量低于2%。

(2)MgO含量高于3%的白云質(zhì)石灰石盡量不要作為脫硫吸收劑，此類石灰石不適合石灰石－石膏濕法脫硫劑運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致吸收塔漿液起泡溢流加劇、pH值難以提升、吸收SO2能力下降，成品石膏質(zhì)量下降等一系列問(wèn)題。

(3)對(duì)于采用波紋擋邊皮帶機(jī)的石灰石加倉(cāng)系統(tǒng)，石灰石粒徑低限應(yīng)控制在5mm以上，避免粉狀物過(guò)多，梅雨季節(jié)、重大節(jié)日前應(yīng)該提前采購(gòu)一定量的石灰石，避免貨源緊張時(shí)只能選擇低品質(zhì)的石灰石。

(4)由于石灰石價(jià)格相對(duì)低廉，入廠采樣方式不少是人工采樣，導(dǎo)致石灰石樣不具備代表性，無(wú)法真實(shí)反應(yīng)石灰石的品質(zhì)，給后續(xù)異常的分析也帶來(lái)困難，建議采用自動(dòng)采樣裝置。

3.2已使用低品質(zhì)石灰石導(dǎo)致漿液出現(xiàn)異常應(yīng)采取的措施

(1)當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中漿液pH值難以提高時(shí)，不要過(guò)量供漿，適當(dāng)降低燃煤含硫量，多補(bǔ)充一些水置換部分漿液，加強(qiáng)脫硫廢水排放，向吸收塔內(nèi)添加部分甲酸鈉以促進(jìn)石灰石的溶解，有多套制漿系統(tǒng)的應(yīng)該盡快更換石灰石使用。

(2)當(dāng)從石膏旋流器處觀察吸收塔漿液出現(xiàn)細(xì)密且顏色發(fā)白的豐富泡沫時(shí)，應(yīng)該考慮檢測(cè)石灰石中MgO的含量是否在正常范圍內(nèi)。當(dāng)已發(fā)生吸收塔溢流口有大量漿液溢流時(shí)，應(yīng)盡量減少漿液循環(huán)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，添加部分消泡劑，消泡劑的添加量需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)總結(jié)，過(guò)多的添加消泡劑會(huì)抑制SO2的吸收。

(3)當(dāng)吸收塔漿液溢流時(shí)，不要過(guò)多降低吸收塔液位運(yùn)行，降低吸收塔液位對(duì)于減少漿液起泡溢流的作用不大，容易使?jié){液循環(huán)泵發(fā)生振動(dòng)大氣蝕現(xiàn)象。

(4)脫硫裝置運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該注重加強(qiáng)對(duì)石灰石、吸收塔漿液、成品石膏的化學(xué)監(jiān)督工作，監(jiān)控好各項(xiàng)參數(shù)，有異常數(shù)據(jù)時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理。

3.3其它措施

(1)波紋擋邊皮帶機(jī)除正常的跑偏開(kāi)關(guān)以及拉繩開(kāi)關(guān)外，增加防沉降開(kāi)關(guān)，當(dāng)波紋擋邊皮帶料斗中積料過(guò)多下沉?xí)r，能夠及時(shí)觸發(fā)沉降開(kāi)關(guān)，動(dòng)作皮帶機(jī)跳閘，避免皮帶被拉斷的設(shè)備損壞事故發(fā)生。

(2)在球磨機(jī)的入口增加堵料開(kāi)關(guān)，有堵料報(bào)警時(shí)及時(shí)停運(yùn)制漿系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)使用粉狀物及水份高的石灰石時(shí)，就地增加巡回檢查次數(shù)，發(fā)現(xiàn)有積料及時(shí)安排清理。

(3)石灰石供漿管路中增加石灰石漿液過(guò)濾器，避免漿液中雜質(zhì)進(jìn)入脫硫吸收塔內(nèi)部，石灰石漿液過(guò)濾器定期用工藝水進(jìn)行沖洗。

(4)真空脫水機(jī)是脫硫系統(tǒng)運(yùn)行最后一環(huán)節(jié)，前面的一些異常往往都能在最后的脫水環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出來(lái)，因此平時(shí)應(yīng)該監(jiān)控好其運(yùn)行參數(shù)，特別是真空值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)真空值明顯偏高時(shí)，要及時(shí)取樣分析漿液成分，有針對(duì)性的進(jìn)行處理。（微信訂閱號(hào)：除灰脫硫脫硝技術(shù)聯(lián)盟 ID：DCHLYXJS）

4結(jié)論

石灰石分布廣泛，儲(chǔ)量豐富，價(jià)格不高，是很好的脫硫吸收劑，通過(guò)運(yùn)行實(shí)踐表明，石灰石的品質(zhì)高低對(duì)于脫硫裝置的性能及穩(wěn)定運(yùn)行有較大的影響，各廠應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際情況制定石灰石品質(zhì)保證值，且在實(shí)際的運(yùn)行中應(yīng)該能夠嚴(yán)格按照保證值來(lái)采購(gòu)，以保證脫硫裝置的性能及可靠性。