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1、脱硫装置脱硫效率影响因素分析* 国家科技支撑计划资助（2007BAC24B00）张宽友中电投远达环保工程有限公司，重庆市 401122Influencing Factor Analysis for Desulphurization Efficiency of a 360MW Power PlantZhang KuanyouNo.96 Jjnyu Rd. Chongqing North Zone Chongqing China, 401122ABSTRACT: The desulphurization efficiency of FGD plant of a certain power plan
2、t descended after near ten-years operation, which was mainly caused by changes of design coal. Through technical retrofit, the efficiency has been improved and reached 9395. This thesis focused on analyzing the main influencing factors of the desulphurization efficiency: power of generator, oxidatio
3、n air, absorber liquid level, slurry pH value, flue gas temperature, nozzle verticality etc. Measures to improve defoam in slurry tank and to add the absorber internals for improving G/L mass transfer were suggested for increasing the desulphurization efficiency further.KEY WORDS: Desulphurization E
4、fficiency; Influencing Factor; Analysis摘要： 某电厂脱硫装置运行近十年后，脱硫效率下降，主要为设计煤种改变所致，经过技改后脱硫效率有所提高，达到9395。本文就影响脱硫效率的主要因素：发电机功率、氧化空气、吸收塔液位、浆液pH值、烟气温度、喷嘴垂直度等进行分析，建议采取改善浆液池切泡、增加塔内构件改善气液传质等措施进一步提高脱硫效率。关键词：脱硫效率；影响因素；分析 1 概述某2360MW燃煤机组脱硫装置采用石灰石湿法脱硫液柱塔技术，一炉一塔配置，单台脱硫装置设计处理能力为对应机组锅炉烟气量的85%，即烟气量915500m3N/H(w)，SO23500p
5、pm(w),烟气温度142，FGD脱硫效率不低于95%。图1 原装置设计系统图原装置工艺流程如下：锅炉引风机后的烟气经换热器降温后进入顺流塔预脱硫，再经U颈进入逆流塔继续脱硫净化，FGD出口烟气经换热器加热后通过增压风机送到烟囱排放；当脱硫装置停运或事故时，FGD装置入口挡板关闭，烟气由旁路烟道排向烟囱；旁路烟道不设置关断门，烟气量大小通过增压风机导叶开度进行调节；每套脱硫装置浆液循环泵设计4台，母管制喷淋。氧化风机设计1台，塔内氧化风喷嘴出口距塔底高度约300mm，喷口直径为DN15布置数量较多；循环泵进口浆池为切泡池，切泡池与氧化池通过隔墙隔离，隔墙高度3000mm；氧化池浆液超过3000
6、mm时，才能达到切泡池；吸收塔调整运行液位5700mm；反应生成的石膏浆液一部分通过脱水系统生成石膏，一部分直接通过抛浆系统排出装置。2 装置技改为适应高硫煤种，该电厂脱硫装置于2008年至2009年进行改造，FGD进出口烟道内加热器取消，浆液循环量由原来的22500m3/h增加到42500m3/h。液汽比由原来的20.4增加到35.4，吸收塔浆池运行液位仍然为5700mm，浆池容积由799 m3增加到1325m3。浆液循环时间由原来的2.13min缩短至1.87min。吸收塔浆池中石膏停留时间由原来的10.133h增加到12.44h。烟气量由原来的1087200Nm3/h增加到1200000
7、Nm3/h，烟气温度由原来的142提高到152，顺流塔空塔烟气的流速由原设计14.1m/s降低到9.69m/s。顺流塔Ug流速维持在7.96m/s。逆流塔空塔烟气的流速由原设计4.66m/s降低到3.91m/s。逆流塔Ug流速维持在3.81m/s。吸收塔出口烟气温度由原设计48.9提高53。浆液循环泵在原有4台各7500m3/h基础上增加2台各10000m3/h 的浆液循环泵，在原氧化风机1台35000Nm3/h基础上增加1台30000 Nm3/h的氧化风机。脱水系统新增一套皮带脱水机，扩容后的吸收塔浆液移出吸收塔仍采用一半脱水一半抛浆的方式。3 改造后装置运行参数为进一步提升脱硫效率而采取新
8、的措施提供可靠的数据支持，调试单位收集了一段时间内脱硫装置的运行参数及其趋势并进行了一些相应试验。图2氧化风机运行对循环泵电流的影响图3 氧化风机停运对循环泵电流的影响注:图中红色虚线框内为氧化风机停运后循环泵电流运行趋势。循环泵电流波动幅度小，处于稳定状态。虚线框外为氧化风机运行时的循环泵电流波动情况。表1 运行参数汇总表浆液密度(g/m3)液位(m)负荷(MW)含硫量（mg/Nm3）脱硫率氧化空气压力（KPa）1239.1975.392355.84112024.30792.72578.4291245.7585.467354.77313430.02393.09279.4591280.1675
9、.627356.17711333.84695.45881.0261198.1645.042352.24011726.76293.01874.5571182.6935.314356.23811822.12994.14973.1991148.5565.284354.74212649.91691.95073.1691168.3855.311355.04813410.94992.62374.2371159.9595.418346.25911610.41290.49074.9391164.5355.700345.55712760.54395.04275.3051156.6195.909332.06811
10、740.11192.24073.7031183.2745.411359.71712522.12593.43875.6131293.3655.479358.86212087.25093.34477.3301293.1375.337357.42811082.07696.83976.5291285.3555.036233.16010528.94595.04475.0411248.5055.023355.71911993.78990.36275.8424 影响因素分析从以上氧化风机对循环泵电流运行趋势的影响和其它因素对脱硫效率的影响的历史数据绘制成的表格可以得出，氧化空气是引起循环泵电流波动范围较大的
11、主要原因。浆液密度、吸收塔液位、吸收塔浆液pH值、负荷以及煤质含硫量对脱硫效率均有较大影响。但影响脱硫效率的因素不限于上述因素，还包括浆液喷嘴垂直度，浆液喷射高度、浆液喷嘴间距、覆盖率、烟气温度、烟气流速、循环泵出力等因素。4.1发电机功率影响负荷增加，脱硫效率短时上升，但随后逐渐减小。这是因为负荷增加，增加的烟气量因吸收塔行程，进出口烟气量还未达到平衡，出口SO2总量低于进口SO2总量。随着时间推移，吸收塔出口SO2总量逐渐增加，入口SO2总量保持不变，脱硫效率逐渐减小。同时，入口SO2总量增加，浆液中的SO2量越来越多，如果吸收塔浆液容量足够，溶于浆液中的SO2量将达到一个稳定值。如果吸收
12、塔浆液容量不足，溶于浆液中的SO2量达到饱和溶解度，不再吸收，未被吸收的SO2量从吸收塔出口排走。负荷增加，烟气量增加，烟气在吸收塔内的流速增加，在塔内停留的时间变短，烟气与浆液的接触时间缩短，传质不充分，吸收塔出口SO2量增加，脱硫效率呈下降趋势，最终达到一个稳定状态。负荷减少，烟气量减少，脱硫效率应有大幅上升，但事实表明，脱硫装置上升的幅度不大，在负荷230MW时，也仅能达到96%。这一现象说明，可能是浆液中SO2溶解度达到饱和或者是塔内存在烟气走廊的现象。4.2氧化空气影响本套脱硫装置由于塔内氧化空气布置较特殊，氧化空气喷口至塔底间距约300mm，吸收塔液位5700mm，氧化空气从喷口喷
13、出后需要穿越高度5400mm的浆液层，这样氧化池中的浆液将会含有大量空气，浆液循环泵抽取的浆液中也因此携带大量空气，空气经循环泵压缩变成小气泡，当其到达喷淋喷嘴出口时，由于喷嘴出口背压较低，小气泡喷出后迅速膨胀，体积扩大。扩大后的气泡与后续浆液碰撞，减小了其势能，因而液柱垂直高度降低。液柱高度降低引起浆液在塔内吸收段行程缩短，吸收不充分。浆液中氧化空气较多对设备运行也非常不利。空气隐没于浆液中进入循环泵，引起浆液循环总量减少，循环泵出口母管压力降低，液柱高度降低。氧化空气进入循环泵，容易造成泵叶轮发生汽蚀，这是氧化空气带给设备的最大危害。气泡不停地进入循环泵，经泵压缩后体积呈时大时小变化，引起
14、泵出口压力不稳定，作用于叶轮上的反作用力不稳定，引起泵振动和轴向窜动。从趋势图中可以看出，氧化风机停运后对循环泵电流的影响已经大幅减小，但仍能还有波动，证明浆液中应该还含有气泡。气泡怎么产生的呢？经分析，循环泵进口的切泡池上部无遮液板，浆液在下落过程中与烟气接触，浆液中溶有气体，降落到切泡池再进入循环泵所致。加装遮液板后，循环泵电流波动明显减小。关键问题在于氧化风机运行时，如何减少氧化空气进入循环泵的量是必须考虑的问题。4.3吸收塔液位影响吸收塔液位越高，循环泵入口浆液静压头越高，循环泵抽取的浆液量越多，母管压力越高，喷淋高度越高，浆液在塔内停留时间长，与气体接触的时间延长，接触界面增加，气体
15、穿越气膜/液膜界面机会多，吸收效果更佳。同时液位高，氧化区高度增加，氧化反应充分，有利于提高脱硫率。亚硫酸钙氧化不充分会导致过饱和，因亚硫酸钙溶解度大于碳酸钙，会抑制石灰石的溶解，要提高脱硫率，就得补入更多的石灰石浆液。另外亚硫酸钙的溶解会增强浆液酸性，不利于对SO2的吸收，进而降低脱硫率。4.4吸收塔浆液pH值影响吸收塔浆液pH值过低或者过高，浆液的酸碱度对SO2的吸收也有非常明显的影响。当pH值较低，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢，阻碍浆液对SO2的吸收。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。在碱性pH值运行会产生碳酸钙硬垢。根据烟气中SO2与吸收塔浆液接触后发生的化学反应即：SO2H2OHSO3H CaCO3HHCO3Ca2 HSO312O2SO42H SO42Ca22H2OCaSO42H2O 从以上反应历程不难发现，高pH的浆液环境有利于SO2的吸收，而低pH则有助于Ca2的析出，二者互相对立。因此选择一合适的pH值对烟气脱硫反应至关重要。典型试验
