论文部分内容阅读
摘要：石灰石耗量是湿法烟气脱硫系统经济性分析的重要指标，它的高低将直接影响FGD运行的成本。根据石灰石耗量的测量结果，对运行中石灰石耗量的主要影响因素进行分析，并通过对姚孟发电脱硫系统运行参数的分析比较，采取相应措施，提出降低石灰石耗量的可行性方案，降低石灰石粉耗量，提高脱硫系统经济性。
关键词：石灰石粉耗量;脱硫浆液循环泵;非氧化型杀菌剂;
1 引言
姚孟发电有限责任公司#5、6机组为2×600MW机组脱硫系统，采用石灰石-石膏湿法，一炉一塔脱硫装置，设计脱硫效率大于95%，Ca/ S≤1.03，外购石灰石粉。近年来公司大宗物料每年耗资两千余万，为有效降低大宗物料消耗，公司目标石灰石粉耗量应低于93 kg/万kwh，而实际测算值为96.8 kg/万kwh，提高脱硫系统经济性，降低机组脱硫粉耗迫在眉睫。
2 石灰石耗量影响因素分析
2.1 石灰石粉品质
石灰石来料品质是影响石灰石耗量的重要因素，石灰石中存在的MgO、SiO2等氧化物杂质，杂质带入脱硫系统中的可溶性铝和浆液中的氟离子可以形成AlFx络合物，当AlFx络合物达到一定浓度时会降低石灰石反应活性，使石灰石浆液进入反应盲区。
2.2 机组投油量
锅炉投油后，含有油份的烟气进入吸收塔，油污在吸收塔内与浆液的接触中，会在CaO? CaSO3等固相颗粒的表面形成一层油膜，油膜将石灰石与浆液隔离，阻止了石灰石的溶解，从而导致了脱硫效率和PH的降低，可通过统计机组脱硫石灰石粉耗情况与机组投油情况进行数据对比。
2.3 吸收塔入口烟气粉尘浓度
烟气进入吸收塔后，烟尘中的铝离子、铁离子等与浆液中的氯离子、氟离子配对形成不溶解性氟化铝胶状络合物，会包裹石灰石颗粒，影响吸收反应的进行。电除尘高压电场停运或运行效率下降会直接导致粉尘含量增大，造成脫硫系统运行效率下降。
本厂电除尘器的设计出口粉尘浓度为18mg/Nm?。通过调取原烟气入口粉尘历史曲线，可以看出吸收塔入口粉尘浓度始终稳定于15mg/Nm?左右。电厂除尘收尘效果稳定，吸收塔入口粉尘无超标情况，并非造成石灰石粉耗增大的主要原因。
2.4 循环水杀菌剂使用情况
浆液起泡会造成浆液循环泵出力严重下降，工艺水水质是影响浆液起泡的重要因素。浆液中氯离子浓度对浆液起泡性有很大影响，而氯离子主要来自于工艺水，一般要求工艺水中氯离子浓度<20mg/l。姚孟发电采用的杀菌剂为粘泥剥离剂（非氧化性杀菌剂：1227），该杀菌剂是一种季铵盐与醇类复合杀菌剂，具有杀菌、粘泥剥离的功效，有良好的起泡性和吸附性。
为进一步确认循环水杀菌剂对工艺水氯离子浓度的影响，对循环水塔池加杀菌剂前后对工艺水分别取样并检测氯离子浓度。循环水添加非氧化型杀菌剂后，工艺水氯离子浓度大幅上升，将加剧浆液的虚化情况，可见是造成脱硫效率下降、石灰石粉耗量增大的重要原因。
2.5 脱硫辅助设备运行情况
脱硫系统为防止主要辅助设备如浆液循环泵、石膏排出泵管道堵塞，均在泵入口处装设滤网。浆液循环泵及石膏排出泵入口滤网起到阻止大颗粒杂质进入石膏旋流子并使其堵塞的作用;但其同时会阻止吸收塔内大颗粒杂质排出，进而可能造成循环泵喷嘴阻塞，循环泵出力下降，造成石灰石粉耗量增加。
#5机脱硫浆液循环泵入口滤网细度为18mm 。同时对#5机脱硫吸收塔浆液循环泵出口喷嘴的堵塞杂质粒径进行了抽样统计：超过80%的杂质粒径都分布在20mm以上范围，而脱硫浆液循环泵入口滤网细度仅为18mm ，浆液循环泵入口滤网细度大并非造成喷嘴堵塞的重要原因。吸收塔石膏排出泵是塔内杂质排出的主要途径，入口加装滤网若细度过小，极有可能阻碍吸收塔内异物排出。根据吸收塔杂质粒度统计，排出泵滤网细度应至少大于30mm才能保证塔内杂质排出。查询石膏排出泵滤网工艺说明，石膏排出泵入口滤网的细度为25mm。
可以看出，石膏排出泵滤网细度小于吸收塔内主要杂质粒度，会严重阻碍吸收塔内杂质排出。机组临检期间对吸收塔进行检查，吸收塔底部积垢达300mm，大块橡胶、玻璃鳞片等杂物集聚，造成无法排出。因此，石膏排出泵入口滤网细度小是导致循环泵喷嘴堵塞、石灰石粉耗量偏大的重要原因。
3.降低石灰石耗量措施
3.1 提高石灰石品质
运行中，严格控制石灰石来料纯度，保证Ca Co3> 91.05%， MgO<2%，严格控制石灰石来料粒径< 20 mm，减少石灰石料中泥土、灰面的含量。
3.2 合理选择循环水杀菌剂药种
通过试验验证，优化循环水杀菌剂药种，通过技术改造更改脱硫工艺水取水管路。
3.3 合理选择脱硫系统浆液循环泵及石膏排出泵入口滤网细度
在保证脱硫浆液及石膏品质的前提下，适当选择较大细度滤网，并对滤网进行检修加固，封堵滤网间隙，选择更牢固的安装工艺，以减少杂质进入。
4 实施效果
4.1 取样结果
通过加强入厂石灰石粉管理和取样调查，本厂#5/6机组用石灰石粉取样分析合格率已接近100%。
4.2 原料改进措施
针对非氧化型杀菌剂影响脱硫工艺水水质造成吸收塔浆液起泡的情况，选择不易引发浆液起泡的氧化型塔池杀菌剂，向公司申请购入。考虑节约杀菌剂成本，采取氧化型杀菌剂与非氧化型杀菌剂配合使用的方式。当塔池加非氧化型（易起泡）杀菌剂时，改变工业水取水方式（#5塔池或#6塔池），使脱硫工艺水取水避开易起泡的水源。编制了塔池加药情况记录表，及时掌握加药情况及对吸收塔起泡的影响。可以看出，对策实施后吸收塔浆液虚化现象基本得到消除。針对吸收塔浆液虚化这一问题症结的对策在实施后取得良好的效果。 4.3 设备改进措施
提请拆除吸收塔石膏输送泵入口滤网，经试验验证，将脱硫浆液循环泵入口滤网细度提高至20mm。对检查存在脱落的#3循环泵入口滤网进行重新安装，将四台浆液循环泵的入口滤网都进行了固定，并将其与塔壁贴合部位约20～30mm间隙利用不锈钢板进行封堵。
浆液循环泵出口管道差压是运行中反映喷淋层堵塞情况的主要参数依据，当喷淋层喷嘴发生堵塞，循环泵出口管道压差会出现明显增大。在对策实施后，小组对#5机组脱硫四台浆液循环泵出口压差进行了连续三个月的监视记录，并与修前压差以及修后（喷淋层清理后）初始压差对比：
可以看出，在对策实施后，浆液循环泵出口喷淋层堵塞情况得到明显改善，且无快速发展趋势。吸收塔浆液循环泵出口喷嘴堵塞这一问题症结得到了解决。
4.4节粉方法
只有减少石灰石粉的消耗量，方能使脱硫系统运行的经济性得到保障。燃煤含硫量是影响石灰石粉消耗量的主要因素之一。姚孟发电厂三期机组锅炉设计应用神华低硫煤作为煤种，因而FGD系统入口SO2浓度偏低，有助于减少石灰石粉的耗用量。四期FGD系统扩容整改后能成功燃烧使用硫含量波动性较大的煤种，虽然其提高了实际脱硫成本，但结合机组运作的综合发电成本，其是促进脱硫机组优势充分发挥的潜力型方法。
石灰石粉品质、粒径均对石灰石粉的实际利用效率起到决定性作用。石灰石粉内CaC03含量偏低时，石灰石粉的使用量会相应增多。这就意味着当石灰石粉的品质出现较大波动时，应尽早将其替换掉。尤其是规避发生掺杂沙子的状况，沙子不仅会增加输浆管道被阻塞的风险，还对泵体和管壁形成较大的磨损。伴随石灰石粉粒径的减小，制浆环节的溶解概率就越高，进而能更加有效的参与到反应过程。
喷淋塔中的脱硫反应情况也影响着石灰石粉的消耗量，若发生塔中浆液CaC03含量偏高的情況时，则提示脱硫反应欠佳，补浆过量。因为实际生产中是依照塔中浆液酸碱度去调整石灰石浆液供给量的，如果pH计呈现值较高时，石灰石浆液供给量便会相应较大。故而在这样的工况下，应指派专人定时校验与冲洗pH计。并依照实际运转状况科学设定pH值，达到减少石灰石浆液消耗量的目的。
5 结论
活动后根据姚孟发电#5机组脱硫石灰石粉耗统计情况，结合#5机组年发电量预期及石灰石粉价格，得出脱硫石灰石粉耗量效益表：
综上，降低脱硫系统石灰石耗量可从脱硫系统内部深挖潜力，控制石膏浆液品质、优化脱硫辅助设备工艺及配件选择、优化脱硫运行调整是解决该问题的关键。
参考文献
[1]《湿法脱硫系统安全运行与节能降耗》
[2]《湿法脱硫中石灰石耗量的经济性分析》.环境工程.邢长城.2010：08 6-9
[3]《姚孟#5、6机组脱硫运行规程》姚孟发电有限责任公司
[4]DL/T986-2005，湿法烟气脱硫工艺性能检测技术规范（S）
关键词：石灰石粉耗量;脱硫浆液循环泵;非氧化型杀菌剂;
1 引言
姚孟发电有限责任公司#5、6机组为2×600MW机组脱硫系统，采用石灰石-石膏湿法，一炉一塔脱硫装置，设计脱硫效率大于95%，Ca/ S≤1.03，外购石灰石粉。近年来公司大宗物料每年耗资两千余万，为有效降低大宗物料消耗，公司目标石灰石粉耗量应低于93 kg/万kwh，而实际测算值为96.8 kg/万kwh，提高脱硫系统经济性，降低机组脱硫粉耗迫在眉睫。
2 石灰石耗量影响因素分析
2.1 石灰石粉品质
石灰石来料品质是影响石灰石耗量的重要因素，石灰石中存在的MgO、SiO2等氧化物杂质，杂质带入脱硫系统中的可溶性铝和浆液中的氟离子可以形成AlFx络合物，当AlFx络合物达到一定浓度时会降低石灰石反应活性，使石灰石浆液进入反应盲区。
2.2 机组投油量
锅炉投油后，含有油份的烟气进入吸收塔，油污在吸收塔内与浆液的接触中，会在CaO? CaSO3等固相颗粒的表面形成一层油膜，油膜将石灰石与浆液隔离，阻止了石灰石的溶解，从而导致了脱硫效率和PH的降低，可通过统计机组脱硫石灰石粉耗情况与机组投油情况进行数据对比。
2.3 吸收塔入口烟气粉尘浓度
烟气进入吸收塔后，烟尘中的铝离子、铁离子等与浆液中的氯离子、氟离子配对形成不溶解性氟化铝胶状络合物，会包裹石灰石颗粒，影响吸收反应的进行。电除尘高压电场停运或运行效率下降会直接导致粉尘含量增大，造成脫硫系统运行效率下降。
本厂电除尘器的设计出口粉尘浓度为18mg/Nm?。通过调取原烟气入口粉尘历史曲线，可以看出吸收塔入口粉尘浓度始终稳定于15mg/Nm?左右。电厂除尘收尘效果稳定，吸收塔入口粉尘无超标情况，并非造成石灰石粉耗增大的主要原因。
2.4 循环水杀菌剂使用情况
浆液起泡会造成浆液循环泵出力严重下降，工艺水水质是影响浆液起泡的重要因素。浆液中氯离子浓度对浆液起泡性有很大影响，而氯离子主要来自于工艺水，一般要求工艺水中氯离子浓度<20mg/l。姚孟发电采用的杀菌剂为粘泥剥离剂（非氧化性杀菌剂：1227），该杀菌剂是一种季铵盐与醇类复合杀菌剂，具有杀菌、粘泥剥离的功效，有良好的起泡性和吸附性。
为进一步确认循环水杀菌剂对工艺水氯离子浓度的影响，对循环水塔池加杀菌剂前后对工艺水分别取样并检测氯离子浓度。循环水添加非氧化型杀菌剂后，工艺水氯离子浓度大幅上升，将加剧浆液的虚化情况，可见是造成脱硫效率下降、石灰石粉耗量增大的重要原因。
2.5 脱硫辅助设备运行情况
脱硫系统为防止主要辅助设备如浆液循环泵、石膏排出泵管道堵塞，均在泵入口处装设滤网。浆液循环泵及石膏排出泵入口滤网起到阻止大颗粒杂质进入石膏旋流子并使其堵塞的作用;但其同时会阻止吸收塔内大颗粒杂质排出，进而可能造成循环泵喷嘴阻塞，循环泵出力下降，造成石灰石粉耗量增加。
#5机脱硫浆液循环泵入口滤网细度为18mm 。同时对#5机脱硫吸收塔浆液循环泵出口喷嘴的堵塞杂质粒径进行了抽样统计：超过80%的杂质粒径都分布在20mm以上范围，而脱硫浆液循环泵入口滤网细度仅为18mm ，浆液循环泵入口滤网细度大并非造成喷嘴堵塞的重要原因。吸收塔石膏排出泵是塔内杂质排出的主要途径，入口加装滤网若细度过小，极有可能阻碍吸收塔内异物排出。根据吸收塔杂质粒度统计，排出泵滤网细度应至少大于30mm才能保证塔内杂质排出。查询石膏排出泵滤网工艺说明，石膏排出泵入口滤网的细度为25mm。
可以看出，石膏排出泵滤网细度小于吸收塔内主要杂质粒度，会严重阻碍吸收塔内杂质排出。机组临检期间对吸收塔进行检查，吸收塔底部积垢达300mm，大块橡胶、玻璃鳞片等杂物集聚，造成无法排出。因此，石膏排出泵入口滤网细度小是导致循环泵喷嘴堵塞、石灰石粉耗量偏大的重要原因。
3.降低石灰石耗量措施
3.1 提高石灰石品质
运行中，严格控制石灰石来料纯度，保证Ca Co3> 91.05%， MgO<2%，严格控制石灰石来料粒径< 20 mm，减少石灰石料中泥土、灰面的含量。
3.2 合理选择循环水杀菌剂药种
通过试验验证，优化循环水杀菌剂药种，通过技术改造更改脱硫工艺水取水管路。
3.3 合理选择脱硫系统浆液循环泵及石膏排出泵入口滤网细度
在保证脱硫浆液及石膏品质的前提下，适当选择较大细度滤网，并对滤网进行检修加固，封堵滤网间隙，选择更牢固的安装工艺，以减少杂质进入。
4 实施效果
4.1 取样结果
通过加强入厂石灰石粉管理和取样调查，本厂#5/6机组用石灰石粉取样分析合格率已接近100%。
4.2 原料改进措施
针对非氧化型杀菌剂影响脱硫工艺水水质造成吸收塔浆液起泡的情况，选择不易引发浆液起泡的氧化型塔池杀菌剂，向公司申请购入。考虑节约杀菌剂成本，采取氧化型杀菌剂与非氧化型杀菌剂配合使用的方式。当塔池加非氧化型（易起泡）杀菌剂时，改变工业水取水方式（#5塔池或#6塔池），使脱硫工艺水取水避开易起泡的水源。编制了塔池加药情况记录表，及时掌握加药情况及对吸收塔起泡的影响。可以看出，对策实施后吸收塔浆液虚化现象基本得到消除。針对吸收塔浆液虚化这一问题症结的对策在实施后取得良好的效果。 4.3 设备改进措施
提请拆除吸收塔石膏输送泵入口滤网，经试验验证，将脱硫浆液循环泵入口滤网细度提高至20mm。对检查存在脱落的#3循环泵入口滤网进行重新安装，将四台浆液循环泵的入口滤网都进行了固定，并将其与塔壁贴合部位约20～30mm间隙利用不锈钢板进行封堵。
浆液循环泵出口管道差压是运行中反映喷淋层堵塞情况的主要参数依据，当喷淋层喷嘴发生堵塞，循环泵出口管道压差会出现明显增大。在对策实施后，小组对#5机组脱硫四台浆液循环泵出口压差进行了连续三个月的监视记录，并与修前压差以及修后（喷淋层清理后）初始压差对比：
可以看出，在对策实施后，浆液循环泵出口喷淋层堵塞情况得到明显改善，且无快速发展趋势。吸收塔浆液循环泵出口喷嘴堵塞这一问题症结得到了解决。
4.4节粉方法
只有减少石灰石粉的消耗量，方能使脱硫系统运行的经济性得到保障。燃煤含硫量是影响石灰石粉消耗量的主要因素之一。姚孟发电厂三期机组锅炉设计应用神华低硫煤作为煤种，因而FGD系统入口SO2浓度偏低，有助于减少石灰石粉的耗用量。四期FGD系统扩容整改后能成功燃烧使用硫含量波动性较大的煤种，虽然其提高了实际脱硫成本，但结合机组运作的综合发电成本，其是促进脱硫机组优势充分发挥的潜力型方法。
石灰石粉品质、粒径均对石灰石粉的实际利用效率起到决定性作用。石灰石粉内CaC03含量偏低时，石灰石粉的使用量会相应增多。这就意味着当石灰石粉的品质出现较大波动时，应尽早将其替换掉。尤其是规避发生掺杂沙子的状况，沙子不仅会增加输浆管道被阻塞的风险，还对泵体和管壁形成较大的磨损。伴随石灰石粉粒径的减小，制浆环节的溶解概率就越高，进而能更加有效的参与到反应过程。
喷淋塔中的脱硫反应情况也影响着石灰石粉的消耗量，若发生塔中浆液CaC03含量偏高的情況时，则提示脱硫反应欠佳，补浆过量。因为实际生产中是依照塔中浆液酸碱度去调整石灰石浆液供给量的，如果pH计呈现值较高时，石灰石浆液供给量便会相应较大。故而在这样的工况下，应指派专人定时校验与冲洗pH计。并依照实际运转状况科学设定pH值，达到减少石灰石浆液消耗量的目的。
5 结论
活动后根据姚孟发电#5机组脱硫石灰石粉耗统计情况，结合#5机组年发电量预期及石灰石粉价格，得出脱硫石灰石粉耗量效益表：
综上，降低脱硫系统石灰石耗量可从脱硫系统内部深挖潜力，控制石膏浆液品质、优化脱硫辅助设备工艺及配件选择、优化脱硫运行调整是解决该问题的关键。
参考文献
[1]《湿法脱硫系统安全运行与节能降耗》
[2]《湿法脱硫中石灰石耗量的经济性分析》.环境工程.邢长城.2010：08 6-9
[3]《姚孟#5、6机组脱硫运行规程》姚孟发电有限责任公司
[4]DL/T986-2005，湿法烟气脱硫工艺性能检测技术规范（S）