石灰石-濕法脫硫系統(tǒng)石膏漿液品質(zhì)對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的綜合影響分析

1、石灰石 - 濕法脫硫系統(tǒng)石膏漿液品質(zhì)對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的綜合影響分析翟學(xué)軍摘要： 通過(guò)對(duì)目前鍋爐燃燒煤種含硫量偏高，射陽(yáng)港發(fā)電有限責(zé)任公司的石灰石一石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)進(jìn)行分析，對(duì)石膏漿液品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析，找出最佳石膏漿液運(yùn)行參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化。分析結(jié)果表明，脫硫系統(tǒng)為公司創(chuàng)造了非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：石灰石 -石膏濕法煙氣脫硫；石膏漿液品質(zhì)；運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析；系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化一、概述：1、石灰石一石膏濕法煙氣脫硫（fgd ） 技術(shù)具有運(yùn)行可靠、脫硫效率高，同時(shí)還能脫除部分煙塵的特點(diǎn)，脫硫效率可達(dá) 9 5 以上，在燃煤電廠煙氣脫硫中得到廣泛應(yīng)

2、用。但是， 石灰石一石膏濕法煙氣脫硫裝置不僅投資大、系統(tǒng)復(fù)雜，其運(yùn)行、維護(hù)成本也非常昂貴。fgd系統(tǒng)主要運(yùn)行費(fèi)用包括：電、水、脫硫劑石灰石及運(yùn)行人員費(fèi)用，其中主要是系統(tǒng)電耗，占機(jī)組發(fā)電量的1.5%以上。尤其在當(dāng)前燃煤價(jià)格不斷上漲、煤質(zhì)下降，燃煤灰份、硫份不斷增大的情況下，運(yùn)行、 維護(hù)費(fèi)用也在同步增加。因此，只有不斷提高運(yùn)行、維護(hù)水平，加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理，才能實(shí)現(xiàn)石灰石一石膏濕法煙氣脫硫裝置經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。本文主要根據(jù)江蘇省射陽(yáng)港發(fā)電有限責(zé)任公司二期脫硫系統(tǒng)運(yùn)行情況，闡述石膏漿液品質(zhì)對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的綜合影響。2、 、江蘇省射陽(yáng)港發(fā)電有限責(zé)任公司二期脫硫系統(tǒng)概述江蘇省射陽(yáng)港發(fā)電有限責(zé)任公司#3、4

3、 機(jī)組設(shè)計(jì)配備一套100煙氣處理量的石灰石石膏濕法煙氣脫硫裝置( 簡(jiǎn)稱 fgd),采用二爐一塔，同時(shí)提供脫硫系統(tǒng)所需的石灰石儲(chǔ)存、制粉系統(tǒng)。脫硫效率設(shè)計(jì)不低于95。序號(hào)指 標(biāo) 名 稱數(shù)值備注1 fgd 進(jìn)口煙氣量（ nm3/h,濕, 5.61%o2 ）1020989 2 fgd 進(jìn)口so2 濃度（ mg/nm3,干, 6.32%o2 ）1595 3 fgd 出口so2 濃度（ mg/nm3,干, 6.32%o2 ）80 4 fgd 出口含塵濃度（ mg/nm3, 干, 6.32%o2 ）39 5 fgd 進(jìn)口煙氣溫度（）138 6 fgd 出口煙氣溫度（）80 7 系統(tǒng)脫硫效率（） 95 8

4、系統(tǒng)可用率（） 95 9 石灰石耗量（ t/h ）2.611 10 鈣硫比 ca/s（mol）1.03 此前#3 機(jī)組退出運(yùn)行，二期脫硫系統(tǒng)為#4機(jī)組對(duì)一套脫硫系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況發(fā)生了較大的變化，且因鍋爐燃燒煤種的變化， 煙氣含硫量大幅增加，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性受到很大影響， 脫硫系統(tǒng)存在耗電量大、 石灰石用量超標(biāo)、淡水耗量大等問(wèn)題。 本文以石膏漿液品質(zhì)調(diào)整為主要內(nèi)容，綜合分析其對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響。因鍋爐燃燒煤種偏離設(shè)計(jì)值較多，煙氣含硫量增幅較大， 脫硫運(yùn)行人員為了適應(yīng)煤種的變化，追求較高的脫硫效率，石膏漿液ph值運(yùn)行在較高水平，高值達(dá)到 6.5 左右，這就需要加大石灰石漿液供給量。

5、長(zhǎng)期運(yùn)行， 易造成石膏漿液品質(zhì)惡化，主要表現(xiàn)在石膏漿液反應(yīng)速度慢、ph值變化緩慢、 ph值與脫硫效率沒(méi)有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，反映在石膏漿液運(yùn)行參數(shù)上，主要為ph值高、效率未到理想值、石膏漿液密度高、系統(tǒng)用水量大、循泵電流偏高、制粉電耗高等，反應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)備上，主要表現(xiàn)噴淋塔結(jié)垢、噴嘴堵塞、除霧器積垢等現(xiàn)象。最終造成脫硫系統(tǒng)運(yùn)行不夠經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行成本增加。以下是二期脫硫系統(tǒng)改善石膏漿液品質(zhì)前的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)：脫硫系統(tǒng)平均日耗電量（萬(wàn) kwh）脫硫系統(tǒng)平均日耗電率（ % ）石灰石耗量 (t/h) 耗水量（t/d ）4.72 1.87 2.59 587 二、改善石膏漿液品質(zhì)1、石膏漿液品質(zhì)惡化的化學(xué)機(jī)理分析，找

6、出最佳改善其品質(zhì)的方法。ph值不僅影響 so2的吸收和亞硫酸鈣的氧化，同時(shí)也會(huì)影響石灰石的溶解，因此對(duì)石灰石在脫硫系統(tǒng)中的反應(yīng)活性有極重要的影響。下面是石灰石溶解化學(xué)反應(yīng)式：caco3+h+=ca2+hco3-hco3-+h+=h2co3=h2o+co2從化學(xué)反應(yīng)式可以看出，石灰石漿液h+擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力與漿液的ph值成比例關(guān)系，ph值越低， h+深度越高，液相阻力越低，越有利于石灰的溶解（很多學(xué)者也建立了石灰石溶解的數(shù)學(xué)模型，如h+拿云傳質(zhì)控制模型和傳質(zhì)/ 表面反應(yīng)共同控制模型，計(jì)算結(jié)果能很好地與以上理論吻合）。另外， ph值達(dá)到 5.5 以上， hso3-離子很不容易被氧化，通常在fgd工藝上會(huì)

7、采用氧化風(fēng)機(jī)向吸收塔石膏漿液中鼓入空氣的方法，加強(qiáng)氧化hso3-離子，以保證下面反應(yīng)正常進(jìn)行：hso3-+1/2o2=hso4-=h+so42-但 ph值越高， hso3-越不容易氧化，造成漿液中形成大量的亞硫酸鹽，不易進(jìn)一步氧化生成硫酸鹽。 同時(shí)，石灰石在漿液中的濃度過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生大量來(lái)不及反應(yīng)的過(guò)剩caco3 ，極易與漿液中的亞硫酸鹽相應(yīng)相互吸附，阻礙它們的進(jìn)一步反應(yīng)。2、根據(jù)以上化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，在脫硫運(yùn)行中進(jìn)行如下石膏漿液品質(zhì)的改善措施。一是在運(yùn)行中通過(guò)降低ph值，最低降至4.1 ，并根據(jù)漿液的具體情況，保持相應(yīng)時(shí)間，在漿液中產(chǎn)生大量h+離子，以使過(guò)剩caco3充分反應(yīng)。二是在低ph值條件下

8、，一般在4.2 以下，加大氧量，以促進(jìn)亞硫酸根離子充分氧化，進(jìn)而形成硫酸根離子。三是通過(guò)以上方法，進(jìn)一步減少過(guò)剩caco3 與亞硫酸鹽相應(yīng)相互吸附的物理過(guò)程。 四是在調(diào)整漿液品質(zhì)過(guò)程中， 增加石灰石粉的細(xì)度， 以使進(jìn)入漿液的石灰石能夠充分反應(yīng)。該公司編制了二期脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中改善石膏漿液品質(zhì)方案，進(jìn)行了三次較大幅度的改善石膏漿液品質(zhì)試驗(yàn)，很好地改善了石膏漿液的品質(zhì)。三、石膏漿液品質(zhì)改善前后的脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況分析比較1、前期石膏漿液運(yùn)行在高濃度（一般在1160kg/m3） 、高 ph值( 一般在 6.30以上) 參數(shù)時(shí)，石膏漿液循環(huán)泵運(yùn)行電流偏高，通過(guò)改善石膏漿液品質(zhì)后，石膏漿液密度運(yùn)行在低值

9、， 即能滿足高硫煤、 高負(fù)荷運(yùn)行要求， 從而降低石膏漿液循環(huán)泵的運(yùn)行電流，運(yùn)行參數(shù)對(duì)比如下表(煤種未變化，選取吸收塔漿液池同等高度 11.1m，數(shù)據(jù)為平均值 ) ：#1 循泵電流(a) #2 循泵電流(a) #3 循泵電流(a) 石膏漿液密度(kg/m3)ph值脫硫效率(%) 改善前40.1 35.8 38.8 1160 6.45 94.6 改善后38.5 35.1 37.5 1090 5.71 93.8 2、同時(shí)，因石膏漿液品質(zhì)的改善，脫硫能力增強(qiáng)，石膏循環(huán)漿液泵的運(yùn)行方式也發(fā)生了較大改變 (2009 年 5-10 月份循泵的運(yùn)行方式如下表), 由原來(lái)高負(fù)荷時(shí)需三臺(tái)循泵同時(shí)運(yùn)行， 改變?yōu)橐淮?/p>

10、一小兩臺(tái)循泵即能滿足機(jī)組脫硫要求，進(jìn)而在低負(fù)荷時(shí)只運(yùn)行一臺(tái)大泵 （#1）即能滿足脫硫效率要求， 進(jìn)一步降低了脫硫用電率。5 月份6 月份7 月份8 月份9 月份10 月份石膏漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式兩臺(tái)大泵運(yùn)行，高負(fù)荷時(shí)增開(kāi)第三臺(tái)泵一大一小泵運(yùn)行，高負(fù)荷時(shí)改為兩臺(tái)大泵運(yùn)行一大一小泵運(yùn)行，高負(fù)荷時(shí)改為兩臺(tái)大泵運(yùn)行一大一小兩臺(tái)泵運(yùn)行能夠滿足滿負(fù)荷要求一大一小兩臺(tái)泵運(yùn)行能夠滿足滿負(fù)荷要求一大一小兩臺(tái)泵運(yùn)行，低負(fù)荷時(shí)單臺(tái)泵運(yùn)行3、因石膏漿液的活性增加，石膏漿液濃度運(yùn)行在較低值，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中所需的石灰石量相應(yīng)大幅減少， 降低了脫硫運(yùn)行成本， 同時(shí)相應(yīng)降低了脫硫制粉系統(tǒng)的日平均用電量。 下表為 2009年 5

11、-10 月份，脫硫系統(tǒng)石灰石用量、 制粉系統(tǒng)日平均用電量對(duì)比表：5 月份6 月份7 月份8 月份9 月份10 月份石灰石耗量 (t/h) 2.59 2.28 1.82 1.91 1.93 1.75 制粉系統(tǒng)日平均用電量(kwh) 2849 2508 2002 2101 2123 1925 4、石膏漿液品質(zhì)改善后，杜絕了吸收塔噴淋層積垢及噴咀堵塞現(xiàn)象，除霧器也未發(fā)生積垢，除霧器差壓也由70pa 左右降低到 20pa 左右。同時(shí)，改善了ggh 換熱器的運(yùn)行工況，積灰的現(xiàn)象明顯減少，降低了運(yùn)行阻力，使fgd出口煙氣溫度運(yùn)行在設(shè)計(jì)值以上，保證了石膏漿液溫度在50-60，也是最佳脫硫化學(xué)反應(yīng)溫度，最終升

12、壓風(fēng)機(jī)電流在同等負(fù)荷工況下，降低了1.5a 左右。5、石膏漿液品質(zhì)改善后，也會(huì)相應(yīng)降低石排出泵、吸收塔攪拌器等400v輔機(jī)運(yùn)行電耗。脫硫系統(tǒng)中有石膏漿液介質(zhì)的管道發(fā)生積垢的幾率也大大下降，降低了檢修維護(hù)工作成本。6、 、 射陽(yáng)港發(fā)電有限責(zé)任公司脫硫系統(tǒng)石膏漿液改善后脫硫系統(tǒng)耗電對(duì)比分析，如下表：5 月份6 月份7 月份8 月份9 月份10 月份總耗電量（萬(wàn)kwh）117.51 111.05 127.13 62.58 - - 月運(yùn)行時(shí)間（ h）555.5 542.4 668.2 332 46.9 449.7 每天 (24h) 平均耗電量 ( 萬(wàn) kwh) 5.194 4.93 4.57 4.53 4.38 4.14 月平均耗電率（% ）2.07 1.95 1.93 1.91 1.85 1.77 注：具體各項(xiàng)節(jié)電計(jì)算省略。由上表可以看出，石膏漿液品質(zhì)改善后，脫硫系統(tǒng)用電量和耗電率大幅下降，每天節(jié)電約 1 萬(wàn)多 kwh。四、結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，石膏漿液的品質(zhì)高低對(duì)石