脱硫系统亚硫酸钙含量高的原因及控制措施

崔鹏飞

(山西漳泽电力漳泽发电分公司，山西 长治 046021)

漳泽发电分公司3，4号机组烟气脱硫系统采用目前较为成熟的石灰石石膏-湿法脱硫工艺，一炉一塔。设计处理烟气量1 006 810 Nm3/h，烟气入口SO2浓度为4 914 mg/Nm3。氧化空气系统采用强制氧化工艺，氧化风机通过氧化装置向吸收塔反应槽中鼓入氧化空气，在搅拌作用下将亚硫酸钙氧化生成硫酸钙，硫酸钙结晶析出石膏，从而是控制吸收塔浆液亚硫酸钙含量不大于1 %。

2009年1月，3，4号脱硫系统亚硫酸钙持续超标，4号脱硫系统亚硫酸钙含量最高达9 %，脱水系统无法正常投运，系统运行主要通过向除灰系统排放不合格浆液连续置换维持。为了维持脱硫效率，浆液制备系统必须连续运行，系统能耗增加。2010年5月，石膏粒化系统投运后，由于石膏浆液中的亚硫酸钙高，造成脱水石膏含水率大，使石膏粒化系统无法正常运行。为了降低石膏浆液中的亚硫酸钙含量，保证脱硫系统正常运行，从系统运行调整、设备运行状况等方面入手进行分析，提出了调整建议和改造措施。

1 亚硫酸钙含量高对脱硫系统的影响

1.1 对脱硫效率和石灰石利用率的影响

吸收塔浆液包裹在石灰石颗粒的表面，当浆液中的亚硫酸钙含量高时，亚硫酸钙会析出并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使石灰石颗粒表面钝化。钝化的外壳阻碍了石灰石的继续溶解，抑制了吸收反应的进行，导致脱硫效率和石灰石利用率下降，使石灰石消耗量增大，脱硫耗电率增加。

1.2 对脱水系统的影响

亚硫酸钙是针状晶体，颗粒小、粘性大且不易被冲洗。亚硫酸钙含量高的石膏浆液进入脱水机后会堵塞滤布孔隙，影响脱水效果。亚硫酸钙含量超过1 %时，脱水石膏的含水率将逐渐增大，随着亚硫酸钙含量的继续升高，会引起滤布过滤通道堵塞，浆液中游离水不易脱去，进而使滤布上的滤饼湿度越来越大，致使脱水系统被迫停运，同时石膏粒化系统也因成球率下降而被迫停运。

1.3 对系统结垢的影响

亚硫酸钙溶解度很低，极易达到过饱和而结晶在塔壁和部件表面，形成很厚的垢层。若沉积在循环泵入口滤网上，会使循环泵入口流量降低，造成循环泵气蚀，有时还会把入口管衬胶吸入，堵塞浆液喷淋喷嘴，降低液气比。若沉积在氧化装置的喷嘴上，则堵塞氧化喷嘴，影响氧化效果。吸收塔石膏浆液中的亚硫酸钙含量升高，会使烟气中携带的亚硫酸钙增加，亚硫酸钙会沉积在除雾器叶片上形成软垢，并被烟气中的氧气慢慢氧化、结晶，最终形成硬垢，逐渐堵塞除雾器，使系统阻力增大，能耗增加。

2 亚硫酸钙含量高的原因

影响吸收塔浆液亚硫酸钙含量的因素很多，如入炉煤的硫分、吸收塔浆液的pH值、氧化空气在浆液中的停留时间、氧化空气量、吸收塔液位等。吸收塔浆液浓度以及CRT显示参数的准确性等因素直接影响脱硫系统的调整，控制好吸收塔内化学反应条件和结晶条件，使之生成合格的石膏晶体，是降低亚硫酸钙浓度的有效措施。可从系统和设备方面查找造成吸收塔浆液中亚硫酸钙浓度高的原因，如氧化空气系统能否满足氧化要求、搅拌装置的分配能力能否满足氧化系统要求等。而保证系统和设备正常运行，也是解决亚硫酸钙含量高的一个有效途径。

2.1 入炉煤硫分的影响

由于燃煤价格偏高，购进的燃煤质量参差不齐，只有合理掺烧才能控制入炉煤硫分在设计的4 914 mg/Nm3以下。由于脱硫系统长时间运行，处理能力已达不到设计要求，当掺烧过程中接近或超过设计值时，为了保证脱硫效率，运行人员不断向吸收塔中补充大量的石灰石浆液，吸收塔浆液连续在高pH值的工况下运行，抑制了亚硫酸钙的氧化和碳酸钙的溶解。

2.2 吸收塔液位的影响

吸收塔浆液液位过低时，会缩短了氧化空间，影响氧化效果。二氧化硫含量大幅增加时，浆液中生成的亚硫酸钙增多，即使氧化空气系统正常运行，也不能被全部氧化为硫酸钙。2009年1月，4号吸收塔亚硫酸钙持续超标，最高时达到9 %。此时，吸收塔液位显示在12 m以上，就地测量吸收塔实际液位只有8.4 m。由于吸收塔液位过低，使氧化装置距液面没有足够的深度，导致氧化空气在浆液中的停留时间短，亚硫酸钙氧化不充分，亚硫酸钙含量升高。在液位校对正确后，亚硫酸钙含量逐渐下降。

2.3 氧化空气流量和压力的影响

氧化空气系统的氧化风机吸入的是周围环境中的空气，长时间运行会带入灰尘和杂物，使入口滤网的透气性变差，氧化风机电流增大，本体温度升高，氧化空气流量和压力下降，近而影响亚硫酸钙的氧化。

氧化装置堵塞使氧化空气流量减少，压力降低，氧化效果达不到设计要求。氧化装置设计3根配管，每根配管上有38个喷嘴，当有喷嘴堵塞时，喷嘴布置达不到整个断面上3.5个/m2的要求时，即使氧化空气系统正常运行，也不能把亚硫酸钙氧化为硫酸钙。

2.4 吸收塔浆液浓度的影响

吸收塔浆液浓度持续升高，会逐渐减小亚硫酸钙与氧气的接触机会，压缩氧化时间和空间，石膏浆液中亚硫酸钙含量会慢慢增加。脱硫系统停运以后，吸收塔浆液浓度保持过高，会有沉淀物慢慢沉积在氧化装置的氧化喷嘴内。随着停运时间的延长，会在氧化装置内形成垢层，堵塞氧化装置喷嘴，影响下次启动和氧化效果。

2.5 氧化装置的影响

石灰石石膏-湿法脱硫系统的强制氧化方式一般有管网喷射式和搅拌器喷枪组合式2种。3，4号脱硫氧化装置在采用管网喷射式的基础上，在氧化风管3根配管的末端分别装1根1 m长的向下开口的管子。氧化空气系统运行时，大部分氧化空气从末端的管子跑掉，其中部分氧化空气会被循环泵吸入。当吸入氧化空气超过3 %（体积）时，循环泵气蚀加剧(3，4号脱硫系统停运以后检查循环泵叶轮磨蚀严重)、液气比下降，氧化装置喷嘴因长期没有压力而被结晶石膏堵塞，氧化空气流量下降，浆液中不溶性亚硫酸钙浓度增大。2009年3月，3号机组停运以后检查氧化装置喷嘴，有70 %以上被堵塞。

2.6 搅拌装置的影响

3，4号脱硫系统设计2层推进式搅拌器，下层4台相对安装，上层2台相对30°角安装。在运行过程中分别向两边扰动，以增加氧化空气在浆液中的停留时间，增加氧化空气的均布量和浆液的悬浮能力。但在施工过程中没有按设计要求安装，2台搅拌器相对安装没有任何角度，致使在运行过程中没有安装搅拌器的两侧出现盲区，尤其是氧化装置配管末端的管子处，氧化空气在浆液中的停留时间缩短，不能和亚硫酸钙充分接触反应，影响氧化效果。

3 措施及建议

3.1 加强运行调整，确保系统正常运行

为了保证吸收塔内浆液正常反应，控制亚硫酸钙含量在1 %以下，吸收塔浆液pH值维持在5.2～5.6，吸收塔浆液浓度维持在10 %～15 %，控制吸收塔液位在11.5～12.5 m，并尽量维持在12 m以上，以确保有足够的氧化空间。

3.2 定期维护氧化空气系统，确保氧化风量充足

每月定期切换一次氧化风机。清理备用氧化风机的入口滤网，使入口滤网清洁、畅通。冬季定期对备用氧化风机出口管进行放水，避免因出口管凝结水分而使氧化风机吸入的灰尘沉积在母管内，减小通流面积。脱硫系统停运后，吸收塔浆液浓度降至最低后，停运氧化空气系统，定期对氧化装置配管进行冲洗，防止浆液通过喷嘴倒流回配管内，堵塞氧化风配管和喷嘴。脱硫系统停运吸收塔放完浆液以后，检查氧化装置喷嘴堵塞情况，对堵塞喷嘴清理后冲洗干净，确保氧化装置喷嘴畅通。

3.3 调整氧化空气温度，定期对氧化风管进行冲洗

调整氧化空气温度的主要手段是向氧化空气管路中喷入减温水，降低氧化空气温度和增加氧化空气的湿度，防止氧化空气管路及喷嘴结垢。3，4号吸收塔浆液温度一般在45 ℃左右，调整氧化空气温度在50 ℃以下。定期用冲洗水对氧化装置配管冲洗，冲洗时分别关闭配管入口门，保证一定的冲洗压力和水量。

3.4 改造氧化空气系统，优化运行方式

2009年3月，3号机组停运后，把氧化装置末端向下加装的长1 m的开口管子进行了封堵，封堵后氧化效果明显好转。2011年3月，3号机组停运检修期间对脱硫氧化空气系统进行了改造，将氧化风管材料更换为不锈钢，去掉了3根配管末端向下的开口管子，在靠两侧的配管上加装了支管，增加了氧化装置的喷嘴数量。改造后氧化效果明显，达到了应有的效果。

3.5 增加上层搅拌器，增加氧化空气停留时间

2011年3月，3号机组停运后，在3号吸收塔上层增加安装了2台搅拌器，解决了上层搅拌装置悬浮和分配能力不足的问题，增加了浆液悬浮浓度和氧化空气停留时间，使氧化空气和亚硫酸钙充分接触，浆液中的亚硫酸钙氧化充分。

3.6 入炉煤合理掺烧，稳定调整供浆量，控制亚硫酸钙在正常范围内

根据每日的来煤情况，制定掺配措施，合理制定掺配比例，保证入炉煤硫分符合脱硫系统的设计值，避免硫分大幅波动而影响脱硫系统的运行。

脱硫运行值班人员在供浆调整中，控制浆液pH值在5.4～5.6，避免pH值大幅波动，影响吸收和氧化反应的正常进行。

当吸收塔亚硫酸钙含量升高时，调整浆液PH值，控制出口二氧化硫浓度在合格排放范围内。按设计，3号、4号脱硫装置之间可以通过浆液抽出泵相互输送浆液，当亚硫酸钙浓度超过1 %时，可以把不合格的浆液输送至另一台脱硫系统的吸收塔进行氧化反应。控制浆液亚硫酸钙含量在1 %以下，当亚硫酸钙含量超过1 %且无法控制时，还可以通过向除灰系统排放浆液进行置换，直到吸收塔浆液亚硫酸钙含量合格。

3.7 定期对氧化装置进行冲洗，确保氧化装置喷嘴畅通

3，4号脱硫氧化空气系统靠近东侧的氧化风配管处没有设计平台，正常运行中和系统停运后不能对氧化风配管进行冲洗。2009年3月，3号机组停运以后加装了平台，并制定了氧化装置冲洗制度，规定每日白班和中班对氧化装置3根配管分别冲洗15～20 min，冲洗时保证冲洗水量和冲洗水压力，确保管路和喷嘴通畅。如果在运行中浆液的亚硫酸钙偏高，则每班对氧化装置配管分别冲洗1次，时间5～10 min，直到亚硫酸钙含量合格。

3.8 制定定期化验制度，减小CRT与实际值的偏差

在烟气脱硫系统改造后，组建了专业的化验室，并逐步完善了日、周、月化验制度。通过实际化验结果与CRT显示值进行比对，确保吸收塔浆液pH值、浓度显示准确，浆液中亚硫酸钙浓度、氯离子浓度以及脱水石膏含水率在规定范围内，减小CRT显示与实际值的偏差，起到正确指导运行调整的作用。

4 结论

脱硫系统工艺复杂，影响浆液亚硫酸钙含量的因素较多，各种因素之间又互相影响。只有在运行调整中不断摸索，总结调整经验、相互交流，把好的经验加以推广，才能起到应有的效果。要长期控制浆液亚硫酸钙含量在1 %以下，并对运行人员加强理论知识和运行调整技能的培训，针对系统出现的问题进行分析、研究、总结，对系统和设备进行合理改造，使系统经济、可靠地运行。