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火电厂湿法烟气脱硫装置运行特性及注意事项
摘要:阐述了湿法烟气脱硫的工艺流程与吸收原理，分析研究脱硫装置的运行特性，根据Ca/S摩尔比、浆液密度、pH值和液/气比等影响脱硫效率的因素，确定了维持FGD高效率运行时的吸收塔内浆液密度和pH值，优化了浆液循环泵和氧化风机的运行方式，确保了FGD高效稳定经济运行。
随着湿法烟气脱硫(FGD)在国内应用厂家的增多，确保脱硫装置高效稳定运行，发挥其最大社会效益是所有使用者非常关注的问题。本文以两台125MW机组湿法烟气脱硫装置的运行特性为研究对象，围绕Ca/S摩尔比和液/气比等影响脱硫效率的因素进行分析，寻找最佳的控制点，提出了合理控制吸收塔内浆液的pH值、石膏浆液的密度和石灰石粉的颗粒度，优化浆液循环泵和氧化风机的运行方式，加强烟气系统和废水系统的管理等保证FGD高效稳定运行的技术措施。
1湿法脱硫的工艺流程与吸收原理
湿法脱硫装置设在烟气通道中电除尘器的下游，由2个主系统和5个辅助系统构成。两个主系统是烟气系统和吸收塔系统;五个辅助系统是石灰石粉的磨制、储运及浆液制备系统，事故浆池及浆液疏排系统，石膏脱水储运系统，工艺水系统及废水处理系统。湿法烟气脱硫主要工艺流程如图1所示。
图1FGD工艺流程简图

原烟气经FGD的增压风机至气一气加热器(GGH)，冷却后的原烟气随即进人吸收塔与脱硫剂接触反应，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓人的氧化空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。经脱硫后的净烟气通过除雾器，除去夹带的液滴，然后再返至GGH加热，最后通过烟囱排出。脱硫剂石灰石粉则由磨石粉厂破碎磨细成粉状，通过制浆系统制成一定浓度的石灰石浆液，运行时根据FGD处理的烟气量和SO2的浓度，由循环泵不断地补充到吸收塔内。当塔内石膏浆液达一定浓度后由外排泵排出，经一级旋流，二级真空皮带脱水后，得到含水率低于10%的石膏，装车外运。湿法烟气脱硫是由物理吸收和化学吸收两个过程组成的。在物理吸收过程中S02溶解于吸收剂中，只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行，吸收的程度取决于气一液平衡，满足亨利定律。由于物理吸收过程的推动力很小，所以吸收速率较低，而化学吸收过程使被吸收的气体组分与吸收液的组分发生化学反应从而有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压，增加了吸收过程的推动力，吸收速率较快。当化学反应达到平衡时，则为化学吸收过程的极限。
吸收原理如下:
S02+2H20+CaC03+1/202→
CaS04·2H20+C02
2脱硫装置的运行特性及注意事项
2.1吸收塔反应浆液的pH值
随着烟气中SO2含量的变化，吸收剂石灰石浆液的加人量以SO2脱除率为函数。so2负荷决定于干烟气体积流量和原烟气的SO2含量。加人的CaCO3。流量取决于so,负荷与CaCO3和so2摩尔比。随着吸收剂CaCO3的加人，吸收塔浆液将达到某一pH值。高pH的浆液环境有利于S02的吸收，而低pH则有助于Ca2＋的析出，因此选择合适的pH值对烟气脱硫反应至关重要。有关研究资料表明，应用碱液吸收酸性气体时，碱液浓度的高低对化学吸收的传质速度有很大的影响。当碱液的浓度较低时，化学传质的速度较低;当提高碱液浓度时，传质速度也随之增大;当碱液浓度提高到某一值时，传质速度达到最大值，此时碱液的浓度称为临界浓度。烟气脱硫的化学吸收过程中，以碱液为吸收剂吸收烟气中的SO:时，适当提高碱液(吸收剂)的浓度，可以提高对SO2的吸收效率，吸收剂达临界浓度时脱硫效率最高。但是，当碱液的浓度超过临界浓度之后，进一步提高碱液的浓度并不能提高脱硫效率。为此应控制合适的pH值，此时脱硫效率最高，Ca/S摩尔比最合理，吸收剂利用最佳。在调试时做了这样一个试验:在连续一段时间(10h)内，人为调整石灰石浆液进吸收塔的流量，使浆液的pH值先从小到大，然后又逐渐减少，发现在一定范围内随着吸收塔浆液pH的升高，脱硫率一般也呈上升趋势，但当pH>5.8后脱硫率不会继续升高，反而降低。pH=5.9时，石膏浆液中CaCO3的含量达到2.98%，而CaS04·2H20含量也低于90%，显然此时SO2与脱硫剂的反应不彻底，既浪费了石灰石，又降低了石膏的品质。pH再下降时，石膏浆液中CaS04.2H20含量又回升，CaC03百分含量则下降，因此实际情况与理论推断相符。根据工艺设计和调试结果，一般控制吸收塔浆液pH值在5.0一5.4之间，反应浆液密度在1080kg/m3左右，这样能使脱硫反应的Ca/S摩尔比保持在设计值1.028左右，获得较为理想的脱硫效率。
正常运行时比较设定的pH值和实际的pH值来控制石灰石的加料量，当出现不断补充CaC03无法维持pH值，不能满足烟气脱硫的需要时，运行人员应从下列各方面加以控制:(1)pH仪是否需要校正;(2)原