燃煤電廠脫硫石膏品質(zhì)影響因素及改進措施

1  石膏品質(zhì)不合格的主要原因

石膏購買商對石膏的品質(zhì)驗收要求見表1。

東方電廠脫硫系統(tǒng)在投產(chǎn)運行初期，經(jīng)常會出現(xiàn)石膏品質(zhì)不合格的現(xiàn)象，脫硫石膏品質(zhì)分析指標(biāo)見表2。

分析幾次石膏品質(zhì)不合格的運行工況，發(fā)現(xiàn)大多是在滿負荷工況下，原煙氣SO2含量在3000mg/ m3以上時，會出現(xiàn)吸收塔密度居高不下、石膏脫水效果不好的情況，通過對其相關(guān)運行控制指標(biāo)分析，發(fā)現(xiàn)有以下幾個方面因素影響石膏品質(zhì)。

1.1  運行工況遠偏離脫硫系統(tǒng)的設(shè)計值

1.1.1  高負荷時入口原煙氣二氧化硫濃度超設(shè)計值

電廠脫硫系統(tǒng)機組滿負荷運行，入口原煙氣二氧化硫濃度達到4000mg/Nm3（設(shè)計入口原煙氣二氧化硫濃度3393mg/Nm3），入口煙溫高達160℃（設(shè)計入口煙溫為123℃）。吸收塔密度高，真空皮帶脫水機上的石膏成黑色泥狀，脫水困難，脫硫石膏含水量高，亞硫酸鹽含量高（23.8%），原因為進入吸收塔的二氧化硫處理量增大，遠遠超過了設(shè)計工況，造成吸收塔吸收及氧化效果不佳，亞硫酸鹽含量大，不易脫水，石膏品質(zhì)不合格。

1.1.2  入口原煙氣溫度超設(shè)計值

設(shè)計入口煙溫為123℃，但由于省煤器及空氣預(yù)熱器設(shè)備設(shè)計缺陷，入口煙溫高達165℃，造成脫硫系統(tǒng)吸收效果不好，脫硫效率下降，煙囪入口二氧化硫濃度升高。為保證滿足環(huán)保排放要求，吸收塔pH值控制較高，高pH值控制不利于氧化反應(yīng)的進行，石膏結(jié)晶效果不好，亞硫酸鹽向硫酸鹽氧化比例不大，不利于脫水。

1.1.3  入爐煤發(fā)熱量比設(shè)計值低

設(shè)計入爐煤發(fā)熱量為5300kJ/kg，鍋爐用煤量為129t/h，而實際入爐煤發(fā)熱量為4900kJ/kg，鍋爐實際用煤量在145t/h 左右。由于設(shè)計煤種發(fā)熱量高，造成原煤量增加10%以上；同時原煙氣流量增大，單位時間內(nèi)處理二氧化硫量大，超出脫硫系統(tǒng)的處理能力，運行一臺氧化風(fēng)機（一用一備） 的氧化效果不好，吸收及氧化充分反應(yīng)條件不滿足，造成吸收塔石膏漿液氧化不徹 di，漿液亞硫酸根含量超標(biāo)，石膏結(jié)晶時間過短，石膏過飽和度達不到1.3左右的要求，石膏濾餅品質(zhì)差，脫水困難。

1.2  入爐煤的配燒受限

受原煤供應(yīng)（煤源不穩(wěn)定，來煤礦點多，煤種較雜）和煤場容量偏小堆（燃煤分類存放空間受限）影響，運行的配煤摻燒受到限制；特別是在煤場存煤較少時，配煤工作無法進行，造成有時煤場只有含硫量低但發(fā)熱量也低的印尼煤，有時又只有含硫量高而發(fā)熱量低的平朔煤，燃燒時煙氣處理量大。在燃燒高含硫量低發(fā)熱量平朔煤時，脫硫系統(tǒng)無法適應(yīng)滿足處理能力，造成石膏品質(zhì)不合格。

1.3  電除塵設(shè)備除塵效率較低

電除塵設(shè)備運行模式有節(jié)電模式一、節(jié)電模式二和火花跟蹤三種，從運行經(jīng)濟性考慮，電除塵常在節(jié)電模式下運行，相對除塵效果差，石膏中粉塵雜質(zhì)含量高。

1.4  旋流子出力不足

由于機組運行時的工況與設(shè)計條件下的相差甚遠，石膏旋流器只安裝五個旋流子，四運一備，留有一備用孔；但在系統(tǒng)負荷高、原煙氣含硫高時，石膏產(chǎn)量大，脫水機24h運行吸收塔密度仍然居高不下，石膏旋流器滿足不了生產(chǎn)需要。

2  處理對策

2.1  入口煙氣控制

通過調(diào)整煤場容量和配煤摻燒、提高省煤器和空氣預(yù)熱器換熱性能、提高電除塵效率和減少設(shè)備故障，電廠分別控制入口煙氣的二氧化硫濃度、入口煙氣溫度和粉塵含量，具體措施如下。

2.1.1  調(diào)整煤場容量和配煤摻燒

要求燃料供應(yīng)部門根據(jù)現(xiàn)場情況提供可摻燒的煤種，加快二期圓形煤場的施工建設(shè)，保證煤場存煤量足夠，通過加強現(xiàn)場配煤摻燒控制入爐煤發(fā)熱量和含硫量，以滿足脫硫系統(tǒng)設(shè)計的運行工況，保證煙囪入口二氧化硫排放濃度合格。

2.1.2  提高省煤器和空氣預(yù)熱器換熱性能

對省煤器和空氣預(yù)熱器進行改造，增加省煤器管圈、更換空預(yù)器熱端傳熱元件，增加換熱面積50%。#1爐改造后排煙溫度比考核試驗時低了12.3℃左右，#2爐改造后排煙溫度比考核試驗時低了18℃左右，煙溫從改造前的160℃左右降到145℃左右，大大降低了入口煙溫，使得吸收塔內(nèi)反應(yīng)容易控制，吸收效率大大升高。

2.1.3  提高電除塵效率和減少設(shè)備故障

在保證環(huán)保排放的前提下選定電除塵的投運模式，提高電除塵器除塵效率。提高檢修對設(shè)備的消缺率，減少除灰設(shè)備故障、避免鍋爐燃油或避免電除塵連續(xù)振打所引起的二次飛揚造成的粉塵含量增加，降低石膏中粉塵含量。

2.2  脫硫系統(tǒng)運行控制

2.2.1  漿液pH值的控制

濕法脫硫工程的運行經(jīng)驗表明，在其它參數(shù)基本穩(wěn)定的工況下，升高漿液pH值即增加石灰石漿液量，可在yi定程度上提高脫硫效率。但若長時間保持高pH運行，會導(dǎo)致石膏中未完全反應(yīng)的CaCO3和CaSO3含量增加，品質(zhì)下降；因為當(dāng)pH>5.9時，石灰石中Ca2+的溶出速度會減慢。同時，當(dāng)pH>5.9時SO32-的氧化也受到抑制，因為SO32-氧化的zui佳pH在4.5～4.7 （如圖1所示），此環(huán)境下只要鼓入足夠的氧化空氣，SO32-幾乎可以全部氧化，而且此范圍pH同時也是石膏結(jié)晶的zui佳pH環(huán)境。但較低值的pH會使SO2的吸收受抑制，若pH為4.0，SO2幾乎不被漿液吸收，而且加劇了設(shè)備的腐蝕。因此工藝控制中必須兼顧煙氣脫硫和SO32-氧化對漿液pH的要求。

圖1  pH對SO32-氧化速率的影響

同時，當(dāng)出現(xiàn)吸收塔煙氣量增加較多、含硫量增加時，可通過適當(dāng)添加脫硫增效劑加強對煤種的適應(yīng)性，加快吸收化學(xué)反應(yīng)過程，增強石灰石的溶解特性，降低吸收塔運行pH值，從而有利于氧化反應(yīng)的進行，石膏品質(zhì)得到較大的改善。

2.2.2  保證亞硫酸鈣的氧化效果

在含硫量高及石膏脫水困難時，保持合適的pH值，間斷地啟動兩臺氧化風(fēng)機保證氧化效果，使脫硫反應(yīng)中生成的亞硫酸鈣(CaSO3)氧化為硫酸鈣(CaSO4)，并生成石膏(CaSO4 · 2H2O)晶體，通過控制石膏過飽和度在1.3左右，保證石膏結(jié)晶成粗棒狀晶型，使得石膏具有良好的脫水性能。

2.2.3  控制吸收塔漿液密度

在機組負荷高、原煙氣二氧化硫濃度高時，吸收塔漿液密度達到1130kg/m3時，啟動真空脫水系統(tǒng)和石膏排漿泵，盡早做好降低吸收塔漿液密度的措施。

2.2.4  安裝備用孔旋流子

在石膏旋流器的備用孔加裝一個旋流子，當(dāng)出現(xiàn)吸收塔密度大幅升高、居高不下時，可通過運行六個旋流子（設(shè)計為四用一備），加大石膏的產(chǎn)出量，有效地降低吸收塔石膏漿液密度。

2.2.5  加強脫硫廢水系統(tǒng)投運以及維護工作

原煙氣中HCl、HF和飛灰都會進入吸收塔漿液中；長期運行后，吸收塔漿液的氯離子和飛灰中不斷溶出的一些重金屬離子濃度會逐漸升高，從而對SO2的吸收反應(yīng)產(chǎn)生負面影響。所以在廢水系統(tǒng)設(shè)備正常的情況下，啟動脫水系統(tǒng)時必須啟動脫硫廢水系統(tǒng)，加大對吸收塔內(nèi)氯離子以及其他雜質(zhì)離子的排放，為產(chǎn)出好品質(zhì)石膏創(chuàng)造良好的內(nèi)部環(huán)境。

2.2.6  在線儀表的定期標(biāo)定

要求檢修部門定期對脫硫系統(tǒng)中SO2分析儀、粉塵含量測試儀、pH計、吸收塔液位計、漿液密度計等在線儀表定期標(biāo)定，保證運行控制參數(shù)的準(zhǔn)確；運行人員及時調(diào)整運行工況，控制吸收塔內(nèi)的吸收氧化結(jié)晶化學(xué)反應(yīng)條件，保證環(huán)保指標(biāo)達標(biāo)排放，不發(fā)生影響環(huán)保形象的事件，順利通過環(huán)保核查。

2.3  加強環(huán)保實驗室分析工作

加強對石灰石粉的采樣頻度，每周對采的總樣分析一次，對石灰石粉的純度和細度進行分析，保證在驗收合格指標(biāo)范圍內(nèi)。另外，每天對石膏漿液進行pH值、密度化學(xué)分析，比對校準(zhǔn)現(xiàn)場在線儀表，供運行調(diào)整參數(shù)時參考。