沈家恩

摘要：锅炉烟气处理系统不再是附属设备，成为电厂的第四个主系统。2014年的超净排放改造，出口烟尘浓度达到5mg/m3。2019年的烟羽脱白改造，排烟温度在采暖期/非采暖季控制在45℃/48℃。目前废水零排放改造也陆续进行，水质的改变给脱硫设备带来很大的挑战。吸收塔内的化学反应受多种因素的制约：烟气成分、石灰石中各成分及使用的工艺水水质;相互影响、相互制约。

关键词：脱硫;吸收塔;浆液;废水

引言

燃煤火力发电会产生大量的含硫尾气，而烟气脱硫系统是降低污染排放的重要系统，但其存在着能耗高的缺点，而火电作为经济发展的支柱产业，在未来很长一段时间都将持续存在，因此，对其烟气脱硫系统的节能优化进行研究具有重要的现实意义。

1火电机组烟气脱硫工艺

1.1湿法烟气脱硫工艺

1.1.1石灰石-石膏法

该工艺是现阶段中国应用最广泛的烟气脱硫方法，其过程首先是将石灰石研磨后加入一定的水制成浆液，然后通过循环泵将其注入到吸收塔内，烟气中的二氧化硫等废气会与浆液发生氧化还原反应生成硫酸钙沉淀。在进一步结晶后，形成二水石膏残留在吸收塔中，最后通过除雾器将脱硫净化后的尾气排放到大气中，通过真空系统将石膏脱水排出。

1.1.2双碱法

长期使用石灰石-石膏法进行除硫会在吸收塔上结垢，若不及时除垢，会出现堵塞的问题，而使用双碱法就能有效地解决该方面的问题。双碱法是以氢氧化钠为主要原材料。由于氢氧化钠具有强碱性，因此其能吸收、溶解更多含硫的酸性物质。同时，该工艺的操作方法也相对简单，成本也较低，因此可以提升企业的经济利润。但也会存在碱性过强腐蚀吸收塔的问题。

1.2半干法脱硫工艺

1.2.1喷雾干燥法

该工艺是将石灰浆喷成雾状来吸收烟气中的二氧化硫，其具有操作运行简单、造价低、能耗低的特点，而且由于脱硫产物为粉状，不会产生废水。但其具有极其显著的缺点：在尾气处理后，极其容易在吸收塔的内部上残留污垢，会堵塞雾化装置甚至对其造成腐蚀。同时，其产生的脱硫残渣的二次利用价值低，若不及时处理，会造成环境的二次污染。

1.2.2烟气循环流化床

该工艺由德国的鲁奇公司率先发明，其运作原理是将烟气和吸收剂多次在循环流化床中循环，通过延长两种物质的接触面积和时间来达到提高吸收剂利用率和脱硫程度的目的。而且烟气的状态越湍急，吸收效率就越高。该工艺具有占地面积小的优点，但其投入的成本较高。

2脱硫系统运行中常见问题的分析

2.1脱硫废水、污泥量大，压滤机使用频繁

吸收塔中的浆液经石膏排出泵输送至一次旋流站后开始产生脱硫废水，含大颗粒的浆液下沉至脱水皮带机，抽真空后变成含水率<10%的石膏。含小颗粒物质的浆液进入溢流箱后再经过废水旋流站后进入废水处理系统。另一路废水的产生是滤布滤饼冲洗水及汽液分离器产生的水进入滤液箱不回收利用变成脱硫废水，即：石膏排出泵→一次旋流站→一次旋流站溢流部分→溢流箱→废水旋流站→废水箱→三联箱加药处理→絮凝下来的污泥→压滤机。石膏排出泵→一次旋流站→底流至真空皮带机→滤布滤饼冲洗水及气液分离器产生的水→滤液箱→通过滤液泵至废水。控制废水量的解决需要借助化学监督。在脱硫系统的实际运行中，化学监督是必不可少的监测手段，能够从脱硫反应的化学过程方面提供依据和指导，对实际运行中存在的问题进行分析和判断，进而找出有效的应对措施。化学监督的目的通常分为3个方面内容：①在线仪表校验;②日常性能监测;③环保验收试验。其中日常性能检测对运行的调整具有很大的指导。如检测吸收塔浆液的pH值、温度、密度、浓度、亚硫酸根、镁离子、铝离子、氯离子、氟离子等。工艺水成分：密度、悬浮物、钙离子、氯离子等;外排废水成分：重金属、pH、COD、SS等。

2.2吸收塔浆液倒灌

五期和六期的吸收塔都出现浆液倒灌，严重的浆液倒灌会造成机组的非计停。吸收塔中的浆液为酸性，pH值低。如果倒灌的浆液不多，会沉积在烟道中，引起引风机出口至吸收塔入口处烟道的低温腐蚀，造成烟道渗漏。同时浆液中含有石膏固体，沉积在烟道上。大量的石膏淤积在吸收塔入口处影响烟气的流场，增加系统阻力。但是当大量的浆液进入引风机后，引风机的叶片会严重损坏造成风机停运，引起锅炉的主燃料跳闸。

某发电有限公司五期两台机组的烟道长，浆液倒灌的现象不明显，且布袋除尘器对细小尘粒的捕集效果好，对油污也有一定的捕集能力，在点炉初期锅炉投油助燃时未产生大量的浆液倒灌。但是在每次停机时检查一级吸收塔入口烟道时会发现，靠近脱硫段的低温省煤器受热面有浆液沉积，大大影响换热效率。在吸收塔入口处烟道有石膏的淤积，造成事故喷淋喷嘴的堵塞，紧急情况下事故喷淋不能正常使用，达不到降低烟温的作用。六期11#机组引风机出口至吸收塔入口位置较近，且除尘方式为电除尘器，电除尘器对微小颗粒和油污的捕集能力不如布袋除尘器。在点炉初期投油助燃时，吸收塔内产生的小空气泡被油污包围后稳定性高，不易破碎。如果塔内浆液置换不及时，大量的气泡聚集在上部，造成液位计失真误以为塔内液位低，容易发生浆液倒灌情况。

3脱硫系统的运行优化路径

3.1节约水资源

湿法烟气脱硫处理需要消耗大量的水，同时有很大一部分火电厂存在着除雾设备老化的问题，造成水资源浪费更加严重。节约水资源的优化可以从以下三个方面着手：（1）冷却水和冲洗水的回收利用。对于大部分的火电厂来说，冷却水可以进行二次使用。通过设计引水管可以将富余的冷却水收集在冷却箱中，待净化后重新泵入脱硫系统中实现二次利用。雾化冲洗水的回收亦是如此。（2）冷凝液的回收利用。电厂的烟气中含有大量的水蒸气，目前大部分没有被回收利用，通过在烟道处设置多道冷凝液回收装置，并使用回流管连接，将水蒸气冷凝后收集至集水坑中备用;（3）配备烟气换热器。通过在引风机出口烟道位置配置烟气换热器，实现更高效率的加热和冷凝，降低加热器的综合用气量，进而实现水资源的节约。

3.2节约电耗

节约电耗主要可以从以下三个方面进行优化：（1）降低真空泵的能耗。在目前的工艺下，使用石灰石-石膏法脱硫需要配备至少两台真空脱水泵才能够满足石膏脱水工序需求。可以通过配备石膏浆液分离器和浆液分离器管道，将大部分的浆液进行预分离，然后再配备一台真空泵进行脱水，提高设备的利用效率;（2）降低浆液循环泵能耗。可以从降低浆液循环泵的流量、浆液变频旋转、選择合适的浆液循环泵规格这三个方面着手，其中，第一项的效用最为显著;（3）减小烟气系统阻力。烟气系统的阻力越大，脱硫系统的电耗就越大。因此，可以通过优化脱硫系统的管道排列分布、选取合适的管道截面积和长度、减少弯头数量以及使用圆管等提高烟气流转的顺畅性，降低阻力，从而实现电耗的降低。

结语

目前为了满足国家对燃煤电厂污染物浓度及总量控制的排放要求，降低排烟温度的烟羽消白工程、废水零排放系统也在大力推广中，很多电厂都已经成熟运行。在废水零排放系统中，脱硫工艺水水质的改变、新增系统的产物回到已有的脱硫系统中，对现有脱硫系统吸收塔中的反应、脱硫设备、管道的影响也需要做更深研究。

参考文献

[1]徐钢，袁星，杨勇平，等.火电机组烟气脱硫系统的节能优化运行[J].中国电机工程学报，2012，32（32）：22-29，5.

[2]孙化军，王鸿宇，王永生.燃煤电厂烟气脱硫系统运行优化与经济性分析[J].化工管理，2019（28）：78-79.

[3]曾庭华，杨华，马斌，等.湿法烟气脱落系统的安全性及优化[M].北京：中国电力出版社，2003.