脱硫串联塔优化运行研究

蔡子嘉

摘 要：该文以贵州兴仁2×660 MW脱硫新建串塔机组项目作为研究基础，结合目前串塔技术的设计思路，对脱硫串塔如何进行有效的控制运行，并通过系统的优化配置如何达到节能降耗的目的，提出了对整个塔设置可调节手段，对不同情况可采用不同手段进行调节，是保证串塔系统节能优化运行的保证手段。

关键词：串联吸收塔 联通管 液位控制 水平衡

中图分类号：TQ051 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0060-02

1 系统配置介绍

贵州兴仁项目为脱硫新建机组，针对云贵地区高硫煤的情况，该项目采用串联塔方案。设计SO2浓度入口为6 650 mg/Nm3，出口不超过35 mg/Nm3，脱硫效率99.5%。新建系统及塔区主要配置如图1所示。

2 设计工况各部分耗量

具体数据如表1所示。

3 运行调节

（1）液面控制：根据表1设计工况下水耗量可以看出一级塔的水耗基本上是二级塔水耗的10倍。由于从一级塔出来后为饱和烟气，烟温在43 ℃左右，进入二级塔后烟气蒸发水耗很少，因此二级塔液位比一级塔的液位更难控制，同时又因为二级塔除雾器冲洗水的加入，使得二号吸收塔液位容易较高。该项目设置两种措施进行二级塔的控制。一级塔和二级塔设置联通管，二级塔设计液位比一级塔液位高1 m。根据连通器原理，只要二级塔比一级液位高时，浆液将沿连通管道由二级塔流向一级塔，最终达到两个塔的液面基本保持一致。其次设置倒浆泵，在二级塔排浆同时降低二级塔液位。当二级塔密度达到排浆密度时，开启倒浆泵往一级塔倒浆，此种强制运行可以加快二级塔液位降低，对二级塔液位控制形成强有力保证。

（2）排浆控制：由于二级塔的石膏排出量远远小于一级塔，所以整个系统的石膏由一级塔进行脱水。二级塔的浆液靠连通管道或倒浆泵往一级塔排，二级塔设计的石膏排出泵的出力能力为两个塔的和。当二级塔无需排浆时，通过连通管控制液位，当二级塔需要排浆时，可以打开倒浆泵往一级塔排浆，再由一级塔脱水。

（3）密度控制：一级塔和二级塔均设置滤液回流的入口，但由于一级塔蒸发量大，石膏产量大，易出现密度偏高的情况，密度太高会造成管道及泵的磨损、腐蚀结垢、泵出力增大、电耗提高。因此，滤液回流管道主要进入一级塔来降低密度，同时滤液回流可以避免频繁开除雾器冲洗或加入外来工艺水调节密度。而当密度低时可以通过加大供浆量来提高密度。

（4）pH值控制：一级塔和二级塔均设置供浆管道，两个吸收塔均设置pH计，可以分别独立控制pH。从脱硫效率上考虑，一级塔将pH值控制低一些，有利于石灰石的溶解，提高石灰石的利用效率，并能促进亚硫酸钙氧化。一般将一级塔控制在4.5～5.5。而二级塔pH控制在5.6～6，此pH值下促进SO2的吸收，有助于提高脱硫效率。

（5）氧化空气量控制：一级塔和二级塔分别设置独立的氧化空气系统，由于一级塔作为氧化反应比较重要的塔，因此必须保证一级塔正常液位运行，从而保证足够的氧化空间。

4 节能运行措施

4.1 如何节省水耗

串塔水平衡一直是一个问题，把串塔当作一个整体的塔考虑时，在低负荷下整体的蒸发量会小于加入水量。特别是近两年入口增加低低温省煤器，会造成蒸发量进一步减少，水平衡问题更加严重。因此通过系统设置减少外加工艺水的水量，而尽量消耗内部水来达到运行要求，是缓解水平衡的思路。措施一：滤液制浆。通过滤液制浆可以减少外界工艺水的加入量，从而节省工艺水水耗。措施二：用滤液冲洗一级塔除雾器。脱硫系统的滤液由3部分组成：（1）石膏旋流器溢流。此部分含固量较高在3%～5%之间，不适合冲洗除雾器。（2）二级脱水系统冲洗水。此部分主要是由冲洗滤布滤饼后收集的水和气液分离器底流，此部分水的含固量较低，在0.5%左右，可以作为除雾器的冲洗水。（3）废水旋流器的底流。此部分含水量在10%左右，不适合冲洗除雾器。因此将含固量低的水收集起来可作为除雾器的补充水。此种办法可以进一步减少外加工艺水的水量。

4.2 如何节省电耗

（1）浆液循环泵运行节能：考虑低负荷下，串塔所有浆液循环泵开启没有必要，主要还是减少浆液循环泵的个数达到降低电耗的目的。氧化风机节能：由于二级塔作为污染排放浓度控制的最后防线，故在低负荷下建议减少一级塔循环泵的数量。而一级塔作为氧化反应的主要场所，若低负荷时可以考虑将二级塔氧化风机切除，而保证一级塔的运行。（2）皮带脱水机节能：皮带脱水机为间断运行设备，在皮带脱水机前设置石膏缓冲箱，用石膏缓冲泵将石膏再排往一级旋流器，这样可以保证皮带机满负荷运行，从而提高脱水机的利用效率，间接减少皮带机的运行时间，从而降低了运行电耗和冲洗水耗量。（3）由于设置了联通管，可以通过自流而非倒浆泵来控制液位，因此倒浆泵开启频率可减少。

5 存在问题

水平衡问题一直是串塔运行中突出的问题。随着中国经济发展速度放缓，第二产业用电量下降，全社会用电量增长速度走低，发电企业产能过剩，发电小时数下降，电厂低负荷运行时间加长。因此导致脱硫入口烟温下降和烟气量减少，蒸发量会进一步降低，而对于吸收塔的除尘除雾器的控制，又要求除雾器需要保证冲洗水的冲洗频率，从而保证除雾器的除雾效率。在“前后夹击”的情况下，经过计算核实，串塔在低负荷时，系统内水必然需要外排才能解决问题。而目前，吸收塔内水如何外排，需要整个系统甚至整个电厂的协调。而对于脱硫设计来说，如何尽可能地用内部水进行冲洗，减少外加水量是解决问题的关键。

6 结语

串塔是对高硫煤脱硫项目的一个有效方案，但由于系统复杂，不仅要分别考虑两个塔各自的系统运行，还要考虑两个塔之间的调控关系。对整个塔设置可调节手段，对不同情况可采用不同手段进行调节，是保证串塔系统节能优化运行的保证手段。

参考文献

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[2] 吴红娜.浅谈在脱硫系统中温度对脱硫效率的影響[J].化工管理，2013（6）：128.

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