旺吉项目 2×335MW 燃煤电站7号机组脱硫系统石膏脱水困难原因分析及在线处理

1 设备概况及异常情况

1.1 系统概况

津巴布韦旺吉 2×335MW 燃煤电站机组规模为 2×335MW 等级亚临界机组配 2×1110t/h 燃煤锅炉。每台锅炉各加装一套石灰石-石膏湿法脱硫装置（简称FGD），脱硫剂为石灰石（CaCO₃）与水通过球磨机磨制的石灰石浆液。在吸收塔内烟气中的 S0₂ 与石灰石浆液反应后生成亚硫酸钙，并就地强制氧化为石膏，石膏经二级脱水处理后外运，装设 100%烟气旁路，脱硫系统在使用还原剂（当地提供的石灰石，碳酸钙含量为 84.14%-90% ）时，脱硫效率要求不小于 93.3% 。

1.2 异常情况

2024 年 5 月 4 日 11：29 投运 7 号机脱硫系统，负荷 335MW，入口 SO2： 4560mg/m³ ，B、C、D 浆液循环泵、A 氧化风机运行。5 月 5 日 06：15 时，7 号吸收塔密度 1167kg/m³ ，启动 1 号真空皮带脱水系统，发现石膏含水率较高，脱水困难，5 月 5 日 21：45 停运 1 号真空皮带脱水系统。5 月 6 日 02：53-04：03 时，7 号吸收塔密度 1205kg/m³ ，启动1 号真空皮带脱水系统运行，发现石膏含水率严重过高，石膏不成型，04：30 时切换至2 号真空皮带脱水系统运行，石膏含水率同样严重过高，06：50 停运2 号真空皮带脱水系统运行；就地检查判断为7 号吸收塔浆液中毒导致的石膏脱水困难。

1、引起脱硫吸收塔石膏浆液中毒的原因

2.1 吸收塔反应原理

（1）烟气中的SO2 与浆液中碳酸钙发生反应，生成亚硫酸钙：

CaCO3+SO2+H2OCaSO3bullet^′2H2O↓+^′2H2O+CO2↑

（2）通过烟气中的氧和亚硫酸氢根的中间过渡反应，部分的亚硫酸钙转化成石膏，化学上称作二水硫酸钙：

Σa（HSO3）2+3/202+2H20CaSO4∙2H20↓+SO2+H20

（3）吸收塔浆液池中剩余的亚硫酸钙通过由氧化风机鼓入的空气发生氧化反应，生成硫酸钙。在该反应过程中直接的氧化是次要的，而主要是通过亚硫酸氢根与氧气的反应完成：

Ca（HSO3）2+Y₂O2+2H2O⟶CaSO4∙2H2O↓+SO2+H2O

也有其他的反应，如：三氧化硫，氯化氢和氢氟酸与碳酸钙的反应，反应生成石膏和氯化钙和/或氟化钙化合物：

吸收塔浆液池中的 pH 值通过加入石灰石浆液来控制，在吸收塔浆液池中的反应需足够长的时间以产生良好的石膏（ CaSO4∙2H20）。

2.2 浆液中毒的机理：浆液中的氟离子、铝离子、油污、未燃烧的煤粉会反应生成氟化铝和其他物质的络合物，这种络合物呈粘性的絮凝状态，会封闭石灰石颗粒的表面，阻止石灰石的溶解，不但影响脱硫效率，还会造成石膏品质下降，脱水困难。

2.3 浆液中毒的原因分析

2.3.1 7 号脱硫系统长时间未投运，吸收塔浆液储存时间过长，导致吸收塔浆液失去活性

由于烟气量或 FGD 原烟气SO2 浓度突变，造成吸收塔内反应加剧，石灰石浆液活性不够，脱硫率下降，为保证脱硫效率则需增加供浆量以提高浆液的 PH 值，但由于反应加剧吸收塔浆液中的亚硫酸钙大量增加，此时原本的氧量不足以使之迅速反应生成石膏，由于亚硫酸钙可溶性强先溶于水，而 CaCO3 溶解较慢，过饱和后形成固体沉淀，这种现象称为石灰石盲区。

2.3.2 塔内烟尘、杂质离子对吸收反应的影响

旺吉项目脱硫系统的原、净烟气挡板均采用单轴双叶片双执行器百叶窗挡板，采用电动执行机构驱动；旁路挡板采用单轴双叶片双执行器百叶窗挡板，执行机构为电动/气动执行机构，旁路挡板每个执行机构各控制 50% 区域，电动部分为电动调节型执行机构，自调试期就发现挡板密封不严，有严重的烟气外泄现象，本次 7 号脱硫系统自2023.12.23 停运后，一直处于停运状态，停运期间7 号机组启停两次，启停机期间锅炉投油，未燃尽的燃油、煤粉、烟尘从密封不严的挡板处进入 7 号吸收塔，导致7 号吸收塔内富集了大量的燃油、燃煤、灰尘等，另外本套脱硫系统设计的室外开放性地沟和开放性石灰石料场也是造成7号吸收塔内浆液含尘量增大的部分原因，因旺吉电厂周围有公共灰坝，且长期存在大风天气，系统长期停运，地沟表面和石灰石表面都会富集大量灰尘，投用系统时均会进入系统，影响石膏浆液品质。

石膏浆液中含有油污

烟尘超标的主要影响：

2.3.2.1 因烟尘颗粒小，很容易进入石膏晶体间的游离通道，从而将其堵塞。由于烟尘微粒堵塞了水分子通道，不仅造成石膏脱水困难，而且还会阻止石膏的形成和成长。

2.3.2.2 由于烟尘中含有氟化物和铝化物，随着浆液中烟尘量的增加，尤其是在高 ph 值下更易形成氟铝络合物，而这些络合物很容易包裹在碳酸钙的表面阻止碳酸钙的溶解。因此，不仅大大影响脱硫效率，还会导致石膏因碳酸钙含量增加而影响石膏脱水，而导致塔内反应流程中断。

2.3.2.3 灰尘中含有氯离子及铜离子等。氯离子比碳酸根离子活性强，使得极易和溶解的钙离子结合生产氯化钙。同时，由于“铜离子效应”，又会抑制碳酸钙的溶解。另外，由于氯离子比碳酸根离子活性强，也抑制了二氧化硫形成亚硫酸根，及阻止了石膏晶体的形成和成长，又降低了对二氧化硫的吸收。因此，在实际运行中，不可忽视灰尘及杂质离子对浆液吸收率的影响。

2、在线调整处理情况

3.1 2024 年5 月 7 日 07：20 启动 1、2 号真空皮带脱水系统同时运行，期间调整石膏旋流器旋流子运行个数，旋流器压力，石膏滤饼厚度，最后确定1 号石膏旋流器旋流子运行 5 个，压力：0.1MPa，石膏滤饼厚度：12mm 左右，2 号石膏旋流器旋流子运行 6 个，压力： 0.1MPa ，石膏滤饼厚度：12mm 左右，此种操作降低了皮带脱水机上石膏浆液中油污及灰尘的分布密度，提高了脱水效果。石膏含水率有所改变，石膏基本成型，但含水率还是超过 10% ；

3.2 2024 年5 月 7 日 08：20 连续投运废水系统，加强对吸收塔中的废水排放；3.3 2024 年5 月 8 日-5 月10 日期间保持 1、2 真空皮带脱水系统同时连续运行，石膏含水率逐渐变好。

3.4 5 月 11 日开始石膏恢复正常，真空皮带脱水系统单台运行（石膏旋流器旋流子运行 9个，压力：0.12MPa，石膏滤饼厚度：22mm 左右，真空值30KPa）。