麦电网讯：1．脱硫系统的运行管理的必要性

随着国家环保环境排放监管力度的加强，对火力发电厂烟气污染环境的问题对社会环境的影响逐步要求改进。如何提高火力发电厂脱硫系统运维管理工作水平，以确保火电厂烟气的脱硫效率问题越来越受到各个管辖单位的重视。

1.1机组运行应坚持“安全第一”的方针，同时应考虑机组的经济运行；

1.2运行值班员应按规程及相关的规定，认真操作、检查、监视和调整，随时注意各种仪表的指示变化，采取相应正确的维护措施，调节各参数在允许范围内；

1.3认真填写运行日志，保证设备的正常、安全、经济运行和正常使用寿命；

1.4机组运行中要充分利用和发挥自动控制系统的作用，确保设备运行工况的稳定和运行参数的调节品质。在控制系统自动运行时，运行人员要加强画面参数的监视和运行参数的分析。只有在自动控制系统、测量元件发生故障或机组发生异常且无法自动调整时，才能解除自动进行手动调整，并立即联系热控人员进行处理；

1.5当出现参数异常报警时，要认真进行检查、核实、分析并积极进行调整，必要时要联系检修人员到就地进行核实、检查，禁止不加分析盲目复位报警。

1.6处理各种可能发生的故障和事故，通过充分的日常工作保持装置运行的可靠性；为了尽量减小浆液沉积的可能性，对于工作介质是浆液的箱、罐、管道，应保证一直处在运行状态。如果不能保证其在运行状态，应将相应的箱、罐、管道排空，并进行冲洗。

2．脱硫的原理分析

2.1石灰石-石膏湿法脱硫原理

采取石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术方式，用石灰石浆液做为反应剂，系统形成了石灰石原料经磨机磨碎后，与适量的水配成石灰石浆液进入吸收塔内与烟气中的SO2发生反应生成亚硫酸钙（CaSO3），亚硫酸钙CaSO3与氧气进一步反应生成硫酸钙（CaSO4），结晶形成石膏（CaSO4˙2H2O）。在循环泵的强制作用下，吸收塔浆液从塔顶喷淋而下，与上升的烟气中的SO2发生如下反应

脱硫中吸收塔的主要功能是利用碳酸钙浆液从烟气中脱除二氧化硫（SO2）。吸收塔反应箱用来促使碳酸钙分解、强制氧化和固体物沉淀。

发生在吸收塔的整个反应情况为：

脱硫系统中的吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏（CaSO4˙2H2O）。

为了维持吸收液恒定的PH值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌器、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。

2.2脱硫运行中性能指标影响的主要因素

湿法脱硫工艺中出现一系列的化学和物理过程，其中脱硫效率取决于多种因素，在1）原材料方面，（1）工艺水品质、（2）石灰石粉的纯度和细度；2）在工艺控制方面，（1）石灰石浆液浓度、（2）石膏漩流站工作状况等都与脱硫率有关，而脱硫关键设备的运行和控制方式将取决于脱硫效果和石膏品质；机组参数，如温度、SO2浓度、含氧量、粉尘浓度等都将不同程度的影响脱硫效率。

3.脱硫系统水平衡的控制

脱硫系统是通过一定数量的浆液来洗涤进入吸收塔的烟气，脱除烟气内的SO2，SO2与石灰石（CaCO3）发生多步反应，进一步形成副产品石膏（CaSO4.2H2O），最后达到烟气脱硫的目的。

3.1脱硫系统的水损失

整个脱硫系统的水损失，主要表现在以下3个方面：

（1）烟气蒸发水量，当带有一定温度的烟气通过吸收塔时，会有大量的水分蒸发，以水蒸汽形式随着饱和烟气经烟囱排出，蒸发水量会随烟气参数（烟气量、烟气温度、烟气水分）不同而不同，一般占总损失水量的70%以上；

（2）排出石膏带水量（石膏内结晶水和湿石膏内自由水）；

（3）脱硫系统排出的废水（排废水目的是为了保持系统内氯离子的平衡，同时保证石膏内氯离子含量低于一定值，保证石膏品质）。

3.2脱硫系统的补充水

脱硫系统补充水以不同的方式进入脱硫系统：

（1）大量进入系统的补充水是以除雾器冲洗水的方式补充到吸收塔内。

（2）脱硫系统设备冷却水，按照闭式循环设计，一般不进入脱硫系统，但在统计过程应考虑本部分水量的影响。

（3）泵机封水，由于国内泵采用无注水型机械密封，经常导致机封烧坏，普遍采用注水型机封，这部分水量不大，一般直接进入系统。

（4）皮带脱水机水环真空泵的工作补充水，进入系统，用于滤布、滤饼冲洗。

3.3脱硫系统的水平衡

脱硫系统损失水量的决定因素，一方面是烟气蒸发水量，烟气携带水蒸汽量会随进入脱硫的烟气量降低而大量减少；另一方面，为了保证除雾器冲洗，进入系统的水量不能随进入脱硫负荷降底而成比例减少。最终导致脱硫补充水量大于脱硫系统损失水量，从而出现系统内水量过多的问题，这是目前国内湿法脱硫系统普遍存在的现象。

对于脱硫系统的水平衡问题，实际运行时，如果机组短期运行在低负荷，可以将脱硫系统多余的浆液临时储存在事故浆液箱内，当系统恢复高负荷时，将事故浆液箱内储存的浆液通过事故浆液泵重新返回吸收塔；如果机组长期运行在低负荷，为保证除雾器冲洗，吸收塔内的浆液必须强行外排。

国外脱硫行业状况，多年来也在不断的寻求尽量减少进入脱硫系统的多余水量，以便使更多的水通过除雾器进入吸收塔来保证除雾器的冲洗。

通过吸收塔浆液成分实行调整措施

运行定期进行化学试验工作，取得实际运行化学成分数据，根据实验室分析结果，将实际浆液成分与设计值进行比较：

当浆液中CaCO3过多，应及时调整给浆量，及时联系化学化验石灰石浆液品质及石灰石原料品质。

当浆液中CaSO3过多，应及时增大氧化空气量，以保证吸收塔氧化池中CaSO3充分氧化。

当浆液中SiO2含量过多，则检查脱硫入口烟气中烟尘含量是否超标，化学化验分析石灰石来料中SiO2是否超标。

当浆液中氯离子含量过高，则检查废水排放量是否达到设计值，化学分析工艺水中氯离子含量是否超标。

4.浆液系统中毒的影响因素分析及调整

石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤-脱硫。首先浆液中的碳酸钙与烟气中的二氧化硫反应生成半水亚硫酸钙，半水亚硫酸钙向中下部氧化区流动，利用氧化风机所提供的氧气在适宜的温度下进行强制氧化生成二水硫酸钙。最后利用石膏排除泵将石膏抽出，送往石膏旋流站，进行一级脱水，细颗粒的浆液返回吸收塔，而浓度高的送往真空皮带机进行二级脱水。通过脱水，浆液的含水率降至10%以下，生成商品石膏。

4.1塔内PH值对吸收反应的影响

控制塔内PH值是控制烟气脱硫反应的一个重要步骤，PH值是综合反应的碳酸根、硫酸根以及亚硫酸根含量的重要判断依据。控制PH值就是控制烟气脱硫化学反应正常进行的重要手段。控制PH值必须明确：SO2溶解过程中会产生大量的氢离子，PH值高有利于氢离子的吸收，也就有利于二氧化硫的溶解；而低的PH值则有助于浆液中CaCO3的溶解。

因为CaCO3以至于CaSO4˙2H2O的最终形成都是在SO2、CaCO3溶解的前提下进行的。所以，过高的PH值会严重抑制CaCO3的溶解，从而降低脱硫效率。而过低的PH值又会严重影响对SO2的吸收，导致脱硫效率严重下降。因此，必须及时调整并时刻保证塔内PH值在5.0~6.2范围内。

4.2塔内氧化风对吸收反应的影响

氧化风量决定了浆液内亚硫酸的氧化效果及氧化程度，从而影响着塔内反应的连续性。氧量充足，即氧化充分，生成石膏晶体就会粗壮，易脱水。反之，则会产生含有大量亚硫酸的小晶体，亚硫酸的大量存在不仅会使石膏脱水困难，而且亚硫酸根是一种晶体污染物，含量高时会引起系统设备结垢。

另一方面，亚硫酸根的溶解还会形成碱性环境，当亚硫酸盐相对饱和浓度较高时，亚硫酸盐所形成碱性环境也会增强，而碱性环境会抑制碳酸钙的溶解，从而使浆液中不溶解的碳酸钙分子大量增加，不仅增加浆液密度，也会降低吸收率。此时，如果有大量二氧化硫进入浆液，浆液PH值会快速降低，从而出现浆液密度高、PH值却偏低的浆液中毒情况。

4.3塔内灰尘、杂质离子对吸收反应的影响

浆液中的杂质多数来源于烟气，少数来源于石灰石原料，有时电除尘发生故障，导致带入吸收塔内的灰尘量超标。所以，了解灰尘对吸收塔内浆液吸收率的影响非常重要。灰尘的主要影响有：

（1）因烟尘颗粒小，很容易进入石膏晶体间的游离通道，从而将其堵塞。由于烟尘微粒堵塞了水分子通道，不仅造成石膏脱水困难，而且还会阻止石膏的形成和成长。

（2）由于灰尘中含有氟化物和铝化物，随着浆液中灰尘量的增加，尤其是在高PH值下更易形成氟铝络合物，而这些络合物很容易包裹在碳酸钙的表面阻止碳酸钙的溶解。因此，不仅大大影响脱硫效率，还会导致石膏因碳酸钙含量增加而影响石膏脱水，导致塔内反应流程中断。

（3）灰尘中含有氯离子及铜离子等。氯离子比碳酸根离子活性强，使得极易和溶解的钙离子结合生产氯化钙。同时，由于“铜离子效应”，又会抑制碳酸钙的溶解。另外，由于氯离子比碳酸根离子活性强，也抑制了二氧化硫形成亚硫酸根，既阻止了石膏晶体的形成和成长，又降低了对二氧化硫的吸收。

在实际运行中，不可忽视灰尘及杂质离子对浆液吸收率的影响。

4.4浆液密度值对吸收反应的影响

密度过低，表明硫酸钙含量低，而碳酸钙的相对含量会较大，但碳酸钙实际浓度并不大，此时不可认为浆液已具备大量吸收二氧化硫的能力；此时如果出石膏，不仅石膏不易脱水，而且还会造成浆液的浪费。密度高，表明硫酸钙含量已过量，过量硫酸钙不仅会抑制二氧化硫的溶解，从而导致浆液吸收二氧化硫的能力下降，而且还会抑制碳酸钙的溶解。

同时，浆液吸收二氧化硫的能力下降容易导致出口二氧化硫的排放量超标，为保证出口二氧化硫的排放量不超标往往要增加碳酸钙的供给量，因此，会加重碳酸钙的过剩量。所以，此时必须先出石膏，后进新浆；或加大出石膏力度，同时减少并控制新浆补入量。

4.5塔内液位对吸收反应的影响

吸收塔自上而下大致分3个功能区：氧化区、吸收区、除雾区。在其他条件不变的情况下，“氧化区容积的大小及浆液的排出时间”是影响石膏晶体形成和成长的2个重要因素，同时也是塔内化学反应连续性的重要因素。所谓石膏排出时间是指：吸收塔氧化区浆液最大容积与单位时间排出石膏量之比。

由以上分析可以看出，氧化区空间越大则石膏排出时间也会越长，越有利于石膏的成长，也越有利于保持塔内浆液的活性和吸收率。由此得出：液位低，会相对减少氧化区的空间，使得亚硫酸盐得不到重复氧化，使晶体无法充分长大，从而影响塔内反应的连续性。

同时，液位低还易引起浆液密度超限，而且由于塔内整体容积减少会使进入塔内的石灰石浆液得不到充分溶解和反应而被排出，由此而加大了石膏脱水的困难，并严重影响脱硫效率。液位高，氧化区相对延长，浆液循环充分，虽石膏纯度高，但此时由于硫酸钙的含量过量，会发生浆液中毒的现象，而造成浆液吸收率低下影响对二氧化硫的吸收。

5.运行中反映浆液中毒表面现象

5.1塔内浆液密度高、PH值高、吸收率低

因多为不注意浆液的补给量或未按浆液PH值控制新浆补入量；也有因高负荷时，为保证出口二氧化硫达标而大量供浆的。此时，塔内浆液以碳酸钙为主，伴有过量且难脱水的硫酸钙，由于脱水困难，浆液中的硫酸钙逐渐增多并达到过剩。此时过剩的硫酸钙不仅抑制二氧化硫的溶解，从而导致二氧化硫吸收能力下降，而且还会抑制碳酸钙溶解。同时，二氧化硫吸收能力下降会导致出口二氧化硫不达标，为保证出口二氧化硫达标而大量供浆，因此，再次加重碳酸钙的过剩量，使之恶性循环。

5.2塔内浆液密度高、PH值低、吸收率低

此情况多为供浆量过少或后继反应不及时且液位高，后期会因大量烟气进入吸收塔，造成烟气的二氧化硫溶于水后使浆液显现为弱酸性，弱酸的浆液会大大抑制二氧化硫的溶解，从而造成吸收率大大降低。另外，此时浆液以半水亚硫酸钙居多会使浆液中的硫酸钙难以成长和脱水，为保证出口二氧化硫达标而大量供浆，而浆液内的大量半水硫酸钙及无法脱水的硫酸钙会阻止碳酸钙的分解和对二氧化硫的吸收，从而造成浆液活性大大降低。这种情况最为复杂，也是最难处理的。

5.3塔内浆液密度偏高、PH值正常、吸收率低、石膏脱水效果差

此种情况多为以下2种原因引起的：一是浆液中氯离子及铜离子等离子含量高形成二氧化硫吸收的络合物；二是浆液颜色变黑，吸收率低，浆液活性多为上游烟气的灰尘所破坏。

5.4运行中的调整及控制措施

5.4.1对于浆液密度高、PH值高、吸收效率低的应对措施

（1）减少并控制补浆量

（2）加大补水量，提高浆液稀释力度

（3）确保吸收塔浆液循环泵全部运行，以增大浆液的活性

（4）加大石膏排出力度

（5）处理后期要确保氧量充足。因为此时仍有烟气进入吸收塔，所以把握冲洗水量和新浆打入量是关键。

5.4.2对于浆液密度高、PH值低、吸收效率低的应对措施

此种状态表明，“吸收-反应-形成石膏”的过程中断，是一种较难处理的情况。此时，如果条件具备，应尽可能压低机组负荷、控制入口烟气含硫量、限制浆液PH值，以便提高浆液反应及石膏生成速度，同时，利用低负荷时段加快置换浆液，并最大限度提高供氧量。待浆液密度、PH值恢复正常后，可逐步恢复脱硫。恢复脱硫过程准确分析塔内浆液碳酸钙的含量及溶解情况，并逐步增大供浆量，且要避免大量二氧化硫进入塔内致使浆液重回“原点”。

5.4.3对于多种杂质造成的浆液中毒的应对措施

此类浆液中毒多数是因为上游电除尘故障，灰尘过多所造成的。对此应加强对上游电除尘器的运行及检修管理。针对浆液中氯离子及铜离子等杂质离子的情况，制定对浆液的实时化验制度，制定废水定期排放制度，控制浆液中氯离子及铜离子等杂质的浓度，为避免因氯离子含量超标引起浆液中毒，结合运行规定：氯离子浓度一般不得超过12000mg/L，最大不得超过15000mg/L，否则增大外排量。

6.安全、经济、稳定运行的实现

脱硫系统运行过程，通过判断出现的现象及时采取调整措施，使之系统正常运行，但是，在调整措施中不可长时间用“加大供浆量”的方法控制净烟气二氧化硫，如遇负荷波动较大时，应充分利用低负荷的机会，加大供氧量，控制新入浆液量，并保证脱水系统的正常运行，使高负荷时打入的浆液尽快消化形成石膏。

作者简介：李海龙，辽宁华电铁岭发电有限公司设备部、环保分厂专责工程师；主要从事300MW亚临界及600MW机组超超临界机组锅炉设备、脱硫设备系统运行及维护检修工作，参加过机组超低排放的方案研究，对脱硫装置的运行状态深入研究，提出很多的优秀建议，有效改善脱硫效率逐步提高。