烟气湿法脱硫 电厂烟气湿法脱硫的技术问题综述

工业技术

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电厂烟气湿法脱硫的技术问题综述

陈譬梅

（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾５１６６００）

摘要：火电厂脱硫系统存在很多技术问题。在实际生产中，如果不能处理好将使脱硫效率降低，并受到监管部门的处罚。因此，总

结解决这些技术问题的方法非常必要的。本文阐述了电厂烟气湿法脱硫工艺原理及存在的技术问题和处理方法，并对影响脱硫效率

的主要因素进行了探讨。关键词：电厂脱硫；技术问题

ｌ石灰石一石膏湿法脱硫工艺及脱硫原理

化非常有利，保证了石膏的品质，但亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，在很短时间内，会有石膏大量产生并析出，产生硬垢。ｐＨ值较低会使ｓｏ：的吸收受到抑制，脱硫效率将大大降低。

２．１．４设备系统停止／运行时，设备管道冲洗不充分，导致浆液沉积、堵塞。

２．１．５ＧＧＨ堵塞。原烟气进入ＧＧＨ后温度由约１４００Ｃ降至酸露点下９０陀，因此在ＧＧＨ热侧产生大量黏稠浓酸液，这些酸液对ＧＧＨ的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用。而且会粘附大量烟气中的飞灰，飞灰具有水硬性，含有氧化钙成分，氧化钙的存在会激发飞灰的活性。换热元件上沉积的硫酸钙、冷凝产生的硫酸和飞灰在高温下相互作用形成硫酸盐、硅酸盐等硬垢。穿过除雾器的微小浆液雾滴在进入ＧＧＨ净烟道时，水分蒸发，剩下石膏小颗粒残留在换热元件上形成积垢，经高温烟气烘烤变成硬块。这些积垢使ＧＧＨ换热元件的通流面积变小，造成压差升高。

２．２处理方法

２．２．１保证氧化风机向吸收塔充分供气，使氧化反应趋于完全，确保吸收塔浆液中有足够浓度的石膏晶种。

２．２．２杜绝石子等杂物进入吸收塔，严防喷嘴堵塞。

２．２．３在运行中，控制吸收剂水分蒸发速度和蒸发量。使得溶液中石膏过饱和度最大不超过１．４。

２．２．４控制溶液的ｐＨ值。尤其避免运行中ｐＨ值急剧变化，一般控制在４．５巧．０之间。

２．２．５吸收液中加入石膏或亚硫酸钙晶种。

２．２．６适当增大液气比也是防止系统结垢、堵塞的重要技术措施。

２．２．７根据相关系统设备的运行状态（压

．

某电厂２×６００舸超临界燃煤机组。烟气

脱硫工程采用美国引进型石灰石一石膏湿法烟气脱硫技术。锅炉排出烟气经电除尘器处理后通过增压风机进入ＧＧＨ，被冷却后进入喷淋式吸收塔，自下而上流运，并与吸收塔内的石灰石浆液形成逆流相混合。烟气中的酸性气体经循环石灰石浆液洗涤，可将烟气中９５％以上的硫脱除。同时还能将烟气中几乎全部的氯化氢与氟化氢除去。在吸收塔的顶部出口，经处理的烟气穿过两级除雾器，除去悬浮液滴。出吸收塔后，烟气再次进入ＧＧＨ升温至８０℃后排人烟囱。脱硫烟道配有旁路挡板。在紧急情况下或机组启动时，旁路挡板打开，烟气经旁路烟道直接排入烟囱。

２脱硫系统的结垢、堵塞与处理方法２．１结垢、堵塞机理

２．１．１石膏浓度过饱和后会出现晶柬，进而形成晶种、晶体。石膏结晶是—个动态平衡过程，新晶种的形成和晶体长大同时进行，只有结晶到一定程度才被允许排出，因此石膏浆液在吸收塔内应有足够的停留时间，即保持石膏的过饱和状态。经验表明比较理想的石膏相对过饱和度应控翩在１．２５～１．３０。

２．１．２在系统严重缺氧和氧化反应程度极低的条件下，将生成一种产物Ｃｓｓ——称为软垢，使系统发生结垢，甚至堵塞。其中，软

垢ｃ翳的分子式为Ｃ娟的毋矗ｓＱ她ｌ／：狐ｐ。

．２．１．３吸收液ｐＨ值高有利于ｓ０２的吸收，但调试中发现，当ｐＨ＞５．９时，石灰石中Ｃ矿的溶出就减慢，ｓ０产的氧化也受到抑制，浆液中Ｃ“Ｓ０３・Ｉ／２Ｈ２０就会增加，易发生管道结垢现象。在碱性ｐＨ值环境下运行会产生碳酸钙硬垢。反之，如果浆液ｐＨ值降低，石灰石中ｃ矿的溶出就容易。而且对ｓ０旷的氧制的设备定期切换要求。督促值班人员严格做好设备的定期切换试验工作，保证设备能快速及时按调度及来水要求并人电同。

④设备日常维护管理。值班人员每小时对主要设备进行一次检查并监视记录数据变化，每班对设备及环境卫生进行一次清扫。安全员每周对全站设备进行熄灯检查一次，每月初对设备进行一次全面维护检查，加注润滑油、黄油。在设备运行中要做好各种记录，改正不良的习惯操作行为。

力、流量、电流等）和各种浆液的化学分析结果来判断结垢的趋势。

２．２．８在系统停运之前，要对相关浆液管道进行彻底冲洗，并排尽积浆，以防设备、管道腐蚀和堵塞。

２．２．９ＧＧＨ的堵塞问题需要从三个方面分析：一是积垢的来源，二是对ＧＧＨ换热元件的吹扫，三是换热元件波纹板波纹型式。通过加强冲洗、更换ＧＧＨ换热元件、调整运行方式等措施基本可以解决此问题。

３脱硫系统的腐蚀、防腐及磨损３．１腐蚀机理

３．１．１烟气中的Ｓ０２、ＨＣｌ、ＨＦ等酸性气体在与液体接触时，生成相应的酸液，其中ｓＯ产、Ｃｌ－，ＳＯｋ稚？金属有很强的腐蚀性，对防腐内衬也有很强的扩散渗透破坏作用。

３．１．２存在于同一电解质溶液中的不同金属表面将发生电化学腐蚀。

３．１．３结晶腐蚀。溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其疏松孔隙内，当系统停运后，吸收塔内逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶，随后体积发生膨胀，使防腐内衬承受应力，产生剥离损坏。

３．１．４环境温度的影响。由于Ｃ，ＧＨ故障或浆液循环系统故障，导致塔内烟温升高，其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低。

３．１．５脱硫系统的箱、罐、反应容器内部均设有搅拌器，该设备运行时，对这些容器内表面的防腐材料造成一定冲劂和破坏。

３．２防腐技术措施

３．２．１严格控制塔内浆液的ｐＨ值在规定范围４．５—６．０，防止ＰＨ值急剧变化。

３．２．２根据ＦＧＤ设计的人口烟温。选择与人口烟温、塔内设计温度相匹配的内衬材便于查找及补充；备品备件的采购，由安全生产部门根据实际需要提出，材料管理人员负责整理确认，书面汇报站领导进行审批购买；备品备件采购到站后，须经材料保管人员进行验收入库；设备的领用要由使用人员签字履行领用手续；公用器具有专用位置。用后放回原位，交接班时交接清楚。

４结语

水电姑的管理本着从资源开发、利用出发，同时兼顾到工农业发展的需要，在确保电站能够安全、高效、经济、可靠运行的情况下，

⑤严密监管水工设施。管好水，才能发好

电，充分合理利用水资源是中小水电站的首要任务。对水工设施的管理维护是水电站管理的重要组织成都分。为了管理好渠道、前池等设施，水电站应设有专门的水工运行班，其主要职能就是管理渠道沿线的日常巡视维护工作。防止外部人员破坏水工设备，监视地质地形变化；定期给启闭机室里的卷扬机进行

日常维护，在运行中正确处理好发电、用水、灌溉、防洪等关系。

３．２．３建立健全档案制度确保技术资料系统性某水电站历来重视建设期间和运行管理期间的档案管理工作，档案管理主要是由人事管理、技术档案管理和物资备品备件及公用工器具管理组成。人事管理主要是建立职工的个人档案，根据每个职工的学历、培训经历及特长傲劐知人善任，及时办理各项职称评定、人事任免、待遇调整等。合理利用人力资源。技术挡案管理实行专人负责制，确保资料的完整性、系统性，技术资料不因人员变动而混乱。负责人员在工作中认真收集整理归类各种设备的有关说明书、数据、图表等，以及维护检修过程中现场试验测量数据。并将其分类汇编归档，建立健全了文档查阅借阅制度。物资备品备件及公用工器具管理主要有，备品备件实行专管，并建立电子档案，

拓展了员工的工作能力，做剜运维合一。以管

理促发展，更好地发挥了电站的经济效益。

参考文献

【１】冯赵云．中小水电站运行管理的建议及对策叨．中国水能及电气化。２００９—０２一１５．

万方数据

中国新技术新产品一１５１—

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料以保证脱硫设备的安全稳定运行。

３．２．３严把防腐内衬的施工质量关。

３．２．４施工或检修过程中要严格把关，保证脱硫设备、管材合理和优质的焊接工艺。

３．２．５脱硫系统设有的箱、罐、反应容器内部的防腐材辩要符合环保及国家规定控制危险源所必须的相关要求。

３．３脱硫系统的磨损

脱硫浆液含固量较高，对设备造成磨损。当浆液的ＰＨ值呈较强酸性时，对设备的磨损更快、更严重。因此要减轻磨损。必须控制浆液的含固量不能太高，浆液的ＰＨ值也应控制在合理范围内。此外对于一些磨损严重工业技术

成ｐＨ值无法恢复到正常值，降低脱硫效率，影响石膏品质。

４．１２烟气旁路档板密封不严渗漏

正常运行中，烟气旁路档板密封不严泄漏，使得少部分原烟气从旁路烟道通过，与经ＦＧＤ处理的净烟气相混合，从而导致出口烟气中的Ｓｏ：浓度超标，降低了脱硫效率。

４．１３仪表指示影响

在线检测系统（ＣＥＭＳ）传输信号不准，导致控制系统（或人为判断）出现问题，从而影响脱硫效率。因此，保证仪表的准确投运，对于提高脱硫效率尤为重要。

４．１４烟气中含油成分

４．４石灰石粒度及纯度

石灰石是目前湿法脱硫中最常用的吸收剂。石灰石颗粒越细，纯度越高，其表面积越大，反应越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。一般要求石灰石粉的９０％能通过３２５目筛

即㈣或２５０目筛（６３ｔＬｍ），并且ＣａＣＯ，含量大

于９３％。

４．５氧化空气量

０：参与烟气脱硫的化学过程，使ＨＳ０３一氧化为Ｓ０４２－，随着烟气中０：含量的增加，Ｃａ－ｓ０４・２Ｈ２０的形成速度加快，脱硫率也呈上升趋势。保证氧化风机向吸收塔的供气量可提高脱硫率。

的管件可使用不锈钢管件来代替。实践证明，在衬胶或碳钢管件磨蚀较快的部位用３１６不锈钢管件代替后，使用时间较长，目前复合陶瓷钢管在脱硫系统使用也较多。必要时也可将该管件前后的阀门或附件位置变动，以改变管道内浆液的流场减轻扰流。

４影响脱硫效率的因素分析４．１吸收剂的ｐＨ值

烟气中Ｓ０：与吸收塔浆液接触后发生如下一些化学反应：

．

ｓＯ—Ｈ２（卜・Ｈ＋＋Ｈｓ０３’Ｈｓ０３。＿＋Ｈ＋＋Ｓ０３２－

产生的Ｈ＋促进了ＣａＣＯ，的溶解，生成一定浓度的Ｃ矿：ＣａＣ０３＋Ｈ＋＝ＨＣ０３－＋Ｃａ２．

Ｃａ２＋与Ｓ０３２－或ＨＳＯ，结合，生成ＣａＳ０３和

Ｃａ（ＨＳ０３）▲．

Ｃａ２＋＋Ｓ０３２。—坨ａｓ０３；Ｃａ２＋＋２ＨＳ０３＿Ｃａ

似ＳＯ毋２

化成Ｓ蝴

反应过程中，一部分ｓｏ产和ＨＳＯｆ被氧

ＨＳ０４一：Ｓ０３２－＋１／２０２一Ｓ０４２一｝王ｓＯ，－＋ｌ，２０２＿

ＨＳＯ；

．

最后吸收液中存在的大量Ｓ０３２‘和ＨＳＯ’，可以通过鼓入空气进行强制氧化转化为ＳｏＰ，最后生成石膏结晶：

Ｃａ２＋＋Ｓ０４２－＋２Ｈ州ａＳ０４・２Ｈ２０

脱硫反应的基础是溶液中Ｈ＋的生成，只有Ｈ＋的存在才促进了Ｃａ２＋的生成，因此，吸收速率主要取决于溶液的ｐＨ值。故湿法脱硫工艺的应用中控制合适的ｐＨ值和保持ｐＨ值的稳定是保证脱硫效率的关键。

ｐＨ值为６．０时，二氧化硫吸收效果最佳，但此时易发生结垢，堵塞现象。而低的ｐＨ值有利于亚硫酸钙的氧化，石灰石溶解度增加，但二氧化硫的吸收受到抑制，脱硫效率大幅度降低；当ｐＨ值为４．５时，二氧化硫的吸收几乎无法进行，且吸收液呈酸性，对设备也有腐蚀。调试某电厂新建机组脱硫系统发现浆液ｐＨ值在４．５－６．０之间较为妥当。

４．２液气比及浆液循环量

液气比增大，表明气液接触机率增加，脱硫率增大。但二氧化硫与吸收液有一个气液平衡，液气比超过一定值后，脱硫率将不在增加。初始的石灰石浆液喷淋下来后与烟气接触，Ｓ０２等气体与石灰石浆液的反应并不完全，需要不断地循环反应，增加浆液的循环量，也就加大了ＣａＣＯ，与ｓＯ：的接触反应机会，从而提高了脱硫效率。若吸收塔喷嘴或浆液循环泵入口堵塞、喷淋效果较差、浆液循环泵内部磨蚀严重等，使运行压力不足，均会导致脱硫效率下降。

４．３．烟气与吸收剂接触时问

烟气自ＧＧＨ进入吸收塔后，自下而上流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应。接触时间越长，反应越完全。

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４．６烟气中灰尘含量

当锅炉投油燃烧，来不及退出电除尘、脱影响吸收塔内水质的因索之一是烟气中硫系统．烟气中的油气进入吸收塔，导致浆液尘埃含量大。由于脱硫过程中烟气中灰尘大污染，甚至脱硫系统中毒瘫痪。因此，严格执量进入吸收塔内，与塔内浆液混合，阻碍了石行《电除尘、脱硫系统投退管理规定》也是确灰石浆液对ｓＯ：的吸收，降低了石灰石中保脱硫系统安全稳定运行的重要方面。

Ｃ矿的溶解速率，同时烟尘或溶液中不断溶出４．１５设备故障引发脱硫效率下降

的一些重金属离子会抑制了Ｃａ２＋与ＨＳＯ。的脱硫设备故障也会引发脱硫效率下降。反应。若烟气中粉尘含量持续超过设计允许所以必须加强脱硫设备１３常维护。制浆系统量，将使脱硫率大为下降。同时成品石膏中也出力不足、烟道膨胀节破裂、脱水系统故障、含有大量的灰尘及消耗的石灰石量也相应增ＧＧＨ堵塞、管道磨损、吸收塔墙壁磨穿等都加，影响石膏品质。

可引发的脱硫效率降低甚致停运脱硫。因此４．７烟气温度

要提高设备科学管理水平，加强检修维护的若进入吸收塔的烟气温度较高，烟气膨计划性、严格执行各项定期工作、提高设备管胀，流速和压力增大，会使脱硫效率下降；若理人员实践经验。减少重复性缺陷的发生，从进入吸收塔烟气温度越低，越利于ＳＯ：气体而大大提高整个脱硫系统的可靠性。

溶于浆液，形成ＨＳＯ，一，即：低温有利予吸收，５国内电厂脱硫设备现状

高温有利于解吸。通常。将烟气冷却到６０℃左目前国内电厂脱硫系统核心设备仍然以右有利于吸收ＳＯ：；烟气较高温度时，ＳＯ：的进口为主。增压风机转子、浆液循环泵、喷淋吸收效率降低。

管及喷嘴、供浆调节阀、脱水机、真空泵、氧化４．８煤质影晌

风机、旋流器等设备仍然依赖进口。进口设备由于煤质的不同，煤中所含的微量物质从使用的情况来看，故障率较低。主要是定期也不同，某些燃煤烟气中ＨＣＩ、ＨＦ含量较高，维护和正常磨损。其它设备则以国产为主，包由于吸收塔内浆液浓度在２０％左右，ＨＣＩ、ＨＦ括振动给料机、斗提机、螺旋输送机、湿式球就会溶解于浆液中而使Ｆ－．Ｃ１一含量增加，从磨机、皮带输送机、渣浆泵、衬胶管道、称重给而影响石灰石浆液对ｓ０２吸收，影响ＰＨ值的料机等，但日常缺陷率较高，主要体现在，球测量。

磨机人口漏浆、机械密封使用寿命短、皮带输４．９

Ｃ１啥量

送机皮带跑偏等缺陷。除此之外，脱硫系统还Ｃｌ喇’系统性能的影响是潜在的，在系统

有许多固有问题，比如管道磨损、堵塞、ＧＧＨ中主要以氯化钙形式存在，去除困难，影响脱堵塞、腐蚀等问题都无法避免。很多设备露天硫效率，达到一定程度时才会显现，主要是干布置、工作环境恶劣，很多零部件都在粉尘、扰了离子问的反应。通常ｃｌ一的设计上限为浆液、水雾等环境下工作，容易锈蚀和磨损，２００００ｍｇ／Ｌ，实际上一般当Ｃｌ一高于１２０００ｍｄＬ所以需要严格执行加油脂、换油、更换零部件时，就表现出对ＦＧＤ运行的一些负面影响，等定期工作，才不致于出现被动应付的局面。如ｐＨ值的自控能力稍微减弱，副产物石膏因此。我们只有经过多年实践、长期探索、总中ＣａＣ０３含量略有增加等。浆液Ｃｌ呻茛度高低结经验，并制定一套科学的设备运行、检修、与原烟气中ＨＣｌ的含量直接相关，也与系统维护管理方法，包括建立排产计划、转动设备的废水排放量有关。

振动异常监测分析、油定期化验、精细化管４．１０烟气流量变化

理、台帐等一系列制度，对设备进行科学管机组负荷增减时，进入吸收塔的烟气量理、优化运行。从一个长周期的角度对设备进随之变化。首先要保证增压风机的稳定运行，行全寿命管理，即从设备使用寿命和系统运然后调节石灰石浆液的供浆量。以稳定浆液行经济性两方面考虑问题，才能保证整个脱ｐＨ值；再适时改变有关设备的运行方式。一硫系统处在一个合理、经济、稳定的运行状般开式喷淋塔的液气比控制在１３—１６Ｌ／ｍ３。因态。

此，可根据实际烟气量来决定增减循环泵的参考文献

运行台数或切换循环泵，不同循环泵之间的【１】周至祥，段建中，薛建明．火电厂湿法烟气优化组合运行方式需经过多次试验后才能确脱硫技术手册【明．北京：中国电力出版社，

定。氧化空气的量一般为鼓人空气中的氧与２００６．

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应改变氧化风机的供气量。

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４．１１原烟气Ｓ０２浓度波动

【３】某电厂二期脱硫工程技术协议．北京博奇燃煤硫分变动的情况经常发生，原烟气电力科技有限公司，２００６．

中Ｓ０２浓度并不稳定。ＳＯ：浓度的突然上升往往使吸收塔浆液ｐＨ值在短时间内下降，如果此时控制系统跟不上工况变化，就可能造