燃煤锅炉超低排放改造后脱硫优化运行措施

1、装置简介

兰州石化公司燃煤锅炉烟气脱硫装置于 2022 年 10 月超低排放技术升级改造开工建设，2023 年 8 月建成投运。A 锅炉配备 A 吸收塔，B 锅炉配备 B 吸收塔，C 锅炉配备 C 吸收塔，其中 AB 吸收塔处理能力为 176847.89Nm3/h ，C 吸收塔处理能力为 268322Nm3/h 。装置采用广东省环境保护工程研究设计院有限公司设计的石灰 - 石膏法工艺技术，以氢氧化钙作为脱硫剂，脱硫后的副产物脱硫渣脱水后回收利用。满足国家超低排放标准：烟尘 ⩽10mg/Nm3SO2⩽35mg/Nm3NOx⩽50mg/ Nm3 ，脱硫效率高达 99.3% 。

装置采用 DCS 系统进行自动控制，对工艺过程参数和设备状态进行连续采集和处理。

2、影响脱硫成本高的因素分析

2.1、吸收塔PH 计测量波动大，石灰浆液不能精准加入

吸收塔测量波动大，PH 计测量不准确，故障率高，测量值代表性不强，石灰浆液加入量少，造成吸收塔出口二氧化硫波动大，甚至发生秒超的现象，PH 低于工艺指标造成设备的腐蚀，缩短设备使用寿命。PH 控制较高，造成吸收塔及管线容易结垢，石灰消耗量增加，造成脱硫系统成本上升

2.2、液气比 L/G 较高

吸收塔原设计为四台循环泵，锅炉正常运行过程中为平衡燃料，采用煤气混烧的工况，煤量达不到设计煤量，煤气混烧工况下采用三台循环泵运行，一台循环泵备用的模式。实际运行过程中，吸收塔出口二氧化硫排放数据较低，远远低于排放指标，液气比较高，运行成本增加

2.3、Ca/S 比较高

钙硫摩尔比是指每脱除1 摩尔SO2 所需加入系统的CaCO3 摩尔数。从理论上讲，钙硫摩尔比为 1。但是在实际运行为，保证脱硫系统运行的效率和稳定性，要保持钙硫摩尔比大于1。因为 Ca/S 过低不能满足运行要求，使系统脱硫效率降低。但是 Ca/S 过高，又使石膏的品质降低，浪费石灰石粉。目前我部脱硫系统钙硫比保持在 1.05 左右，存在 Ca/S 偏高的现象，造成石灰浆液加入量过剩的现象。

2.4、过滤水消耗多

脱硫系统过滤水用于机泵机封冲洗，轴承箱润滑油冷却，管线及机泵冲洗，石灰浆液制备，石膏脱水系统，除雾器冲洗等。脱硫系统运行过程中存在阀门内漏、轴承箱润滑油冷却水排放至系统，造成脱硫系统液位不平衡，外排量增大，过滤水消耗高的现象，不同程度增加脱硫运行成本。

3、烟气脱硫优化运行措施

3.1、对吸收塔 PH 计取样点移位，降低 PH 计故障率，提高测量准确性。

吸收塔 PH 计原设计取样点为循环泵 AB 出口管线，由于石灰浆液加入至循环泵 AB 入口，造成取样点测量 PH 值偏高，不能准确反应吸收塔内脱硫液 PH 其次，循环泵出口压力在 0.25MPa ，压力较高流速快，脱硫液中含有细小的颗粒物，造成 PH 计玻璃电机损坏无法测量，故障频率较高，备件供不应求，为了确保吸收塔出口二氧化硫达标排放，石灰浆液加入量过剩。根据使用情况，在吸收塔 1.5 米位置搅拌器冲洗水管线处加装三通，作为吸收塔浆液 PH 测量取样点，将 PH 计测量系统整体移位至吸收塔零米，经过使用取得了良好的效果，根据吸收塔 PH精准控制石灰浆液加入，有效降低了石灰浆液消耗。

3.2、优化循环泵运行模式

循环泵是脱硫系统的主要好电设备，其电耗约占整个系统耗电的50% ，在烟气条件一定的情况下，循环泵的投运情况决定了脱硫反应的最终液气比，直接影响脱硫效率和 SO2 的排放浓度。因此，循环泵的投运数量和配置方式关系着系统脱硫效率和经济性。经过运行发现，投入循环泵数量增加或投运高层循环泵时，脱硫反应液气比增加，脱硫效率高，出口 SO2 排放浓度降低。投用高层循环泵，烟气与脱硫浆液接触时间增加，有利于提高脱硫效率。在运行过程中，投用高层两台循环泵，低层两台循环泵备用，采用开二备二的运行模式，降低脱硫系统电耗。

3.3、优化吸收塔浆液PH

吸收塔浆液 PH 值是脱硫系统中最重要的控制参数之一，它影响到吸收塔内吸收、氧化、溶解及结垢等各个方面。由于每个过程所控制的最佳 PH 值区间并不相同，故以保证系统安全运行及满足脱硫效率要求的目的，对吸收塔内不同区域的PH 值进行优化。当PH 值小于4.0 时，亚硫酸氢根开始减少，此时开始有二氧化硫与水化分子存在，影响SO2的吸收反应。因此，控制 PH 低限在 4.0 以上。随着石灰浆液的增加，吸收塔浆液 PH 不断升高，较高的PH 值可快速中和生成的 H+ ，加强了二氧化硫的吸收活性，但较高的 PH 会抑制石灰石的溶解，更高的 PH会导致系统结垢。因此在运行过程中选择合适的 PH 可以降低石灰的消耗量，控制吸收塔浆液 PH 在 5.5~5.8，即可以满足二氧化硫达标排放，也可以降低石灰浆液消耗，降低脱硫运行成本。

3.4、优化吸收塔液位

在浆液循环泵流量不变的情况下，较高的吸收塔液位可以增大浆液循环泵入口的压力，在一定的范围内可以降低循环泵的运行电流，起到节能的作用，在运行过程中控制ABC 吸收塔的液位在6.0~6.5 米。

3.5、优化吸收塔浆液密度

吸收塔浆液密度是决定石灰石利用率和石膏品质的重要参数。岗位人员根据浓度决定石膏脱水系统的启停。通常浆液浓度高于 1150kg/ m3 时，启动脱水系统，低于 1080kg/m3 时，停运脱水系统。理论上认为，浆液浓度高于 1150kg/m3 时，吸收塔浆液中 CaCO3 和 CaSO2·2H2O的浓度已趋于饱和， CaSO4⋅2H2O 对 SO2 的吸收有抑制作用，脱硫率会有所下降，同时循环泵电流也有所增加；而石膏浆液密度过低（ <1085kg/m3 时），浆液中 CaSO4⋅2H2O 的含量较低，CaCO3 的相对含量升高，此时如果排出吸收塔，将导致石膏中 CaCO3 含量增高，品质降低，而且浪费了脱硫剂石灰石。因此，运行中控制石膏浆液密度在合适的范围内（ (1080～1130kg/m3 )，有利脱硫系统的有效、经济运行。

3.6、降低过滤水消耗。

脱硫系统运行过程中，发现阀门存在内漏及时对阀门进行更换，做好系统液位平衡，防止系统液位过高造成排放量大。对循环泵冷却水进行改造，由过滤水改为循环水进行冷却，减少系统进水量，降低过滤水的消耗。

4、结束语

总之，脱硫系统优化运行是一个复杂的系统工程，优化过程需要通过不断的实践予以改进，安全性也是优化工作的前提，经济合理性是优化工作的最终目的。通过对 PH 计取样点移位，循环泵运行模式、吸收塔浆液 PH 值控制、吸收塔液位、密度控制的优化，石灰的消耗量明显下降，脱硫系统运行成本逐渐下降，装置运行日趋稳定，为岗位人员提供准确的运行操作指导，确保烟气脱硫系统的安全、稳定、连续、经济运行，为公司提质增效做出重要贡献。

参考文献：

1. 周至祥，段建明，薛建明.《火力发电厂湿法烟气脱硫技术手册》2.《锅炉烟气脱硫装置操作规程》2024 版3. 禾志强，祁利明，周鹏，赵丽萍等 .《石灰石 - 石膏湿法烟气脱硫优化运行》4. 张忠，武文江 .《火电厂脱硫与脱硝实用技术手册》. 中国水利水电出版社