基于脱硫效率提升的石灰石-石膏湿法烟气脱硫运行参数优化

引言

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术因适应范围广、脱硫效率高，成为工业烟气治理的主流工艺。然而，实际运行中常因参数设置不当导致效率波动，既无法满足环保要求，又造成资源浪费。如何通过参数优化突破效率瓶颈，平衡脱硫效果与运行成本，是当前烟气治理领域的重要课题。深入探究参数间的耦合关系，建立动态优化机制，对推动脱硫系统高效稳定运行具有重要意义。

一、石灰石--石膏湿法烟气脱硫运行参数与脱硫效率的关联机制及现存问题

石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中，运行参数与脱硫效率的关联体现于多环节反应协同作用。浆液 pH 值影响吸收塔内化学平衡，主导脱硫反应进程，偏低抑制石灰石溶解、降低 SO2 吸收速率，偏高易形成惰性层、阻碍传质。液气比决定气液接触面积与反应时间，比值不足使 SO2 未充分吸收，过大增加能耗、可能引发二次污染。石灰石粒径与纯度影响反应活性，粒径过粗使有效 Ca2+浓度不足，杂质多降低脱硫剂利用率。氧化空气量调控亚硫酸钙氧化程度，风量不足抑制 SO2 吸收，过剩破坏 pH 稳定性、增加电耗。烟气入口参数波动加剧参数耦合效应，烟温高降低液膜稳定性，SO2 浓度突变易使出口排放超标。现存问题主要是参数适配性与动态调控缺陷。固定参数难应对烟气负荷波动，机组变负荷时液气比与 SO2 浓度不匹配致效率波动。浆液循环系统结垢与磨损使参数实效，喷嘴堵塞形成脱硫“死角”。氧化风机出力衰减未补偿，降低石膏品质、削弱反应驱动力。

二、基于脱硫效率提升的石灰石-石膏湿法烟气脱硫运行参数优化方法

基于脱硫效率提升的石灰石-石膏湿法烟气脱硫运行参数优化需构建多参数协同调节体系。浆液 pH 值优化采用分段控制策略，根据烟气中 SO2 浓度动态调整基准值，低浓度时维持相对偏低的 pH 值以加速石灰石溶解，高浓度时适度提高 pH 值增强 SO2 吸收能力，通过在线监测系统实时反馈调节，确保 pH 值波动幅度控制在极小范围，避免因剧烈变化引发反应失衡。液气比优化需结合吸收塔结构特性与烟气流量，采用变负荷联动调节机制。当机组负荷变动时，通过算法模型计算最优液气比，同步调节循环泵运行台数与变频转速，在保证喷淋覆盖率的前提下减少冗余流量。针对吸收塔不同区域的传质需求，分区设置喷嘴压力参数，提升烟气与浆液的接触效率，尤其强化塔壁区域的喷淋密度，消除传统均匀布液形成的传质盲区。石灰石粒径与纯度控制建立分级筛选机制，根据脱硫负荷动态调整粒径分布，高负荷时段选用更细粒径的石灰石以缩短溶解时间，低负荷时段适当放宽粒径要求以降低成本。氧化空气量优化采用闭环控制逻辑，通过在线监测浆液中亚硫酸钙浓度自动调节风机出力，维持亚硫酸钙氧化率处于理想区间。结合浆液搅拌强度调整曝气方式，在搅拌器作用强烈区域减少曝气点，避免气泡被剪切破碎，在浆液静置区域增加曝气密度，提升氧化均匀性。针对氧化风机出力衰减问题，设置性能衰减补偿系数，根据运行时长动态修正风量设定值，确保实际氧化效果稳定。

烟气入口参数预处理环节引入调质技术，通过换热器控制烟温处于最佳反应区间，避免高温烟气破坏浆液液膜。在 SO2 浓度波动较大的工况下，设置烟气缓冲段，利用多孔介质吸附暂时储存过量 SO2，待浓度下降后缓慢释放，为参数调节争取响应时间。建立烟气成分预测模型，基于锅炉燃烧数据提前预判 SO2 浓度变化趋势，实现参数调节的超前控制。引入计算流体动力学模拟技术，通过数值仿真优化喷淋层布置与气流分布，减少塔内涡流与死角。采用机器学习算法分析历史运行数据，挖掘参数间的隐性关联，构建自适应优化模型，实现参数的智能调节。参数优化过程需建立能耗与效率的平衡机制，通过边际效益分析确定各参数的经济平衡点，在保证脱硫效率达标的前提下，将液气比、石灰石用量等参数控制在合理区间，避免为追求极致效率造成资源浪费。定期开展参数优化效果评估，结合离线检测数据修正在线模型，确保优化方法长期适应系统特性变化。

三、石灰石--石膏湿法烟气脱硫运行参数优化的实践效果与验证

石灰石--石膏湿法烟气脱硫运行参数优化的实践效果在多工况下呈现显著提升。浆液 pH 值分段控制策略实施后，脱硫系统对烟气中 SO2 浓度波动的适应能力增强，在负荷频繁变动的场景中，出口 SO2 浓度稳定性明显改善，避免了传统固定 pH 值控制时的周期性超标现象。液气比变负荷联动调节机制的应用，在保证脱硫效率的同时，循环泵电耗显著降低，尤其在低负荷时段，冗余流量减少使系统能耗更趋合理。石灰石粒径分级筛选与杂质预处理工艺的落地，提升了脱硫剂利用率，浆液中 Ca2+浓度稳定性增强，石膏副产物中碳酸钙含量降低，纯度与脱水性能得到改善。氧化空气量闭环控制的实践表明，亚硫酸钙氧化率维持在理想范围，浆液起泡现象减少，吸收塔内反应环境更趋稳定，石膏结晶形态更规则。烟气入口参数预处理技术有效解决了高温烟气对浆液液膜的破坏问题，SO2 浓度缓冲段的设置为参数调节提供了充足响应时间，在烟气成分剧烈波动时，系统仍能保持较高脱硫效率。

实践验证通过多维度检测实现。连续在线监测数据显示，优化后系统脱硫效率均值提升，且波动幅度缩小，长期运行稳定性增强。石膏品质检测表明，其含水率与纯度指标均优于优化前，达到高品质副产物回收标准。能耗审计结果显示，单位脱硫量的电耗与石灰石消耗量下降，系统运行经济性改善。动态工况测试中，模拟机组变负荷与烟气成分突变场景，系统参数调节响应速度加快，脱硫效率恢复至稳定区间的时间缩短，验证了优化方法对复杂工况的适应性。这些实践效果与验证结果共同证实，参数优化方案能有效提升脱硫系统的综合性能，为高效低耗运行提供可靠支撑。

结语

石灰石-石膏湿法烟气脱硫运行参数优化是提升脱硫效率的关键途径，通过明确参数关联机制、制定科学优化方法，可有效解决效率波动与资源浪费问题。实践验证了参数优化在提升脱硫效率、降低运行成本方面的显著效果，但复杂工况下的动态适应性仍需加强。未来需结合智能算法与在线监测技术，构建自适应优化系统，进一步增强参数调节的精准性与时效性，为烟气脱硫技术的高效应用提供支撑。

参考文献

[1]李明,王强.液气比对石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程的影响[J].化工学报,2023,74(8):3589-3597.

[2]禾志强.石灰石:石膏湿法烟气脱硫优化运行[M].中国电力出版社,2012.

[3]张辉,等.石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的优化试验研究[J].电力科学与工程,2022,38(5):67-72.