燃煤电厂烟气脱硫系统的运行优化分析

燃煤电厂烟气脱硫系统的运行优化分析

朱玉龙

国家能源集团陈家港发电有限公司 江苏 盐城 224631

摘要：烟气脱硫技术在工业生产中被广泛应用，目前全球最为普遍的商业技术就是钙法，其原理是利用碱性物质从烟气里中和大量的酸性硫氧化物，最常被人们使用的碱性物质包括市面上常见的石灰石，此类物质产量丰富，对社会生产不会造成太大压力。然而燃煤电厂的生产加速了煤炭资源的消耗，目前国内资源紧张，导致煤的品质大大下降，媒质的落差变化不仅使燃煤过程中的硫份含量产生偏差，更影响到脱硫系统的效率下降，脱硫设备损耗严重，运行系统的稳定性明显降低。对此，本文通过研究目前脱硫系统存在的问题，提出对脱硫系统运行的优化改造。

关键词：脱硫系统优化；脱硫负荷；硫化效率；设备改造

前言：大量的工业生产使得现在的空气污染越来越严重，其中，工业所使用的大部分燃料都会产生大量的酸性气体二氧化硫，还有一部分会产生三氧化硫，这些呈酸性的氧化合物被统称为硫氧化物，空气中的硫氧化物对人体的危害是致命的，通过呼吸道进入人类心肺，严重影响肺部功能，降低呼吸道抵抗力，甚至引发水肿致人死亡。烟气脱硫改革迫在眉睫。

1 国内外烟气脱硫系统现状

在确保保护环境的前提下，降低排量的同时，烟气脱硫系统的运行还需要降低使用过程中产生的费用，因为烟气脱硫系统在使用过程中，会出现电费、水费、排污管理费以及脱硫剂生产的费用，这些都是与烟气脱硫密切相关的运行环节，比如设备使用及维护，同时需要克服脱硫系统中带来的阻力而使用引风机的电能消耗，这就是一笔不小的成本支出。现在国内外最常使用的烟气脱硫工艺大致被分为以下三类：

1. 1. 干式烟气脱硫系统

干式脱硫系统的出现非常早，大约在八十年代初期曾有电厂开始使用该种工艺，这是由于和普通式洗涤脱硫相比，干式脱硫投入资金更低，同时还可以将脱硫产物制作成干态，并且最终能够与飞灰混合^[1]。其他的优点还有设备使用年限长，设备不易被产物腐蚀、堵塞最终形成污垢。当然，与之对应的就是干式烟气脱硫对干燥的环境过程要求非常高。

1.2 喷雾脱硫系统

喷雾脱硫最早出现在美国和丹麦的工业研究公司的实验中，在七十年代喷雾脱硫系统被电力工业广泛传播运用。喷雾烟气脱硫也被简称为干法FGD，其原理是将石灰浆液进行雾化处理，使其在喷雾干燥塔中与工业生产所产生的烟气接触，雾状的石灰浆液更能快速地与二氧化硫发生反应，进而产生一种固体反应物，最后利用除尘器收集所有的反应物以及飞沫就可以了。我国对喷雾脱硫方法的运用，目前还停留在早年对四川省一所电厂的旋转干法FGD试验中，最终虽说取得了一些经验，但还是存在着很多的问题与不足。

1.3 煤灰脱硫系统

最初采用煤灰脱硫的国家是日本，早在1985年间日本科研人员就利用粉煤灰作为烟气脱硫中的脱硫剂，经过三年的烟气脱硫实用化实验，通过大量的数据研究分析，最终在1991年初时，运作了第一台粉煤灰烟气脱硫的设备，当时处理的烟气量数值非常巨大，震惊了行业中大部分生产厂家。煤灰脱硫工艺的最主要特点是脱硫的效率比其他的脱硫方式更高，最高只能达到百分之六十以上，在运作的过程中，性能十分稳定，对于脱硫剂的使用要求不高，减少了脱硫剂的成本，在做排水处理时，用水量也比湿式类脱硫方式更加节约。

1.4 湿式脱硫系统

湿式脱硫工艺已经拥有超过五十年的历史，全球各国在湿式烟气脱硫方法的运用几乎大同小异，所有的流程都是使用石灰石浆液作为洗涤剂，将烟气困于反应塔中直接进行洗涤，这样的步骤能够有效去除烟气中的二氧化硫。后来，湿式脱硫经过不断的改进完善，脱硫效率可以直接高达百分之九十以上，技术在实践过程中逐步成熟^[2]。湿式脱硫的机组容量非常大，适用于各种各样的煤质，最终产生的副产品也可以进行回收利用，在运行的过程中不会产生高昂的费用。

2 烟气脱硫系统优化运行方式

2.1 浆液循环泵优化运行

在脱硫系统中，最主要的耗电设备就是浆液循环泵，它的运作情况直接决定了烟气脱硫最终的液体气体比值，在其他条件都相同的情况下，浆液循环泵还会影响二氧化硫的排放浓度，这是直接威胁人类生存发展的污染物，所以浆液循环泵几乎占据一般的耗电量。针对于此，优化运行应该对不同烟气条件的脱硫工业实验各种类型的浆液循环泵，在实践中找到能够稳定平衡的投运数量，总结出经济性能最好的配置方式。

2.2 增压风机优化运行

影响增压风机电耗的主要原因是风机静叶的开度以及风机出力的情况，增压风机也属于脱硫系统中使用电能最多的设备之一，运行方式的不同还会明显影响脱硫系统的效率。在某电厂的脱硫系统运作中，研究显示增加风机静叶开度越大电流消耗越高，但是也不能盲目减少风机的静叶开度，不然将会出现风机无法克服阻力，最终导致脱硫系统泄漏量增加的后果。在克服阻力时，同时需要使用引风机，阻力越大势必会使电流消耗增加，这就需要同时对引风机与增压风机的参数进行调整，优化脱硫系统的整体耗电率

^[3]。

2.3 吸收塔浆液优化运行

吸收塔中浆液的影响主要分为两种类型，第一种是吸收塔浆液的pH值，指示脱硫运行中非常重要的控制参数之一，主要表现在对塔内氧化溶解等方面的影响，在脱硫系统运行过程中，每个控制区间的pH值并不会一模一样，所以需要在安全运行的情况下，调整吸收塔内不同区域的pH值。利用浆液在吸收塔内运行时所产生的不一样的化学反应，结合脱硫工艺的整体要求，综合总结吸收塔浆液pH值的控制范围。

第二种是吸收塔浆液浓度将决定石灰石的利用效率，在运行过程中，也是决定石膏品质的重要参数。在脱水系统开启是，吸收塔浆液浓度必须要达到每立方米1140kg，低于这个数值时，就会停止脱水系统。工作人员就可以以此为据控制脱水系统。严格说来，当浆液浓度高于每立方米1140kg时，其中的碳酸钙与石膏的浓度就已经达到非常饱和的状态，而石膏对吸收硫氧化物的能力降低，会使脱硫效率整体下降，那么浆液循环的次数扩大就会对设备进行多次的磨损消耗，所以对吸收塔浆液浓度的控制就显得非常重要了。

2.4 氧化风机优化运行

脱硫能够成功运行，全靠氧化风机提供充足的氧化剂，这样才能使脱硫反应时，亚硫酸盐能够正常顺利地被氧化，最终成为硫酸盐，结晶后通过脱水反应，继续推动脱硫反应持续进行。那么氧化风量必须要保持充足才可以不对脱水系统造成不良影响，同样也可以保证脱硫石膏的品质。当烟气量等参数基本维持不变的状态下，氧含量越高，脱硫石膏的形成速度越快，脱硫效率上升趋势就更大，加大氧化风机的投入，就可以提高脱硫工业的整体效率。但同时也需要注意，增加养护风机的使用必定会增加电量的消耗，那么寻找养护风机的运用与电能消耗之间的平衡点就成为了最关键的一个步骤。

结语

为了实现燃煤电厂烟气脱硫系统的优化升级，需要从多个方面进行实验调整，不仅仅是简单地增加设备的投放使用，同时也要考虑到能源消耗问题，提高烟气脱硫效率，降低其工作成本，是为了实现工业经济的加速发展，目前国内都有针对电厂烟气脱硫优化的讨论研究，这是全人类的工程，希望本文的探讨可以对脱硫系统优化升级带来帮助。

参考文献

[1]孙化军,王鸿宇,王永生.燃煤电厂烟气脱硫系统运行优化与经济性分析[J].化工管理,2019(28):78-79.

[2]张林宝.燃煤电厂烟气超低排放脱硫系统优化控制分析[J].中国设备工程,2019(15):86-87.

[3]牛拥军,宦宣州,李兴华.燃煤电厂烟气脱硫系统运行优化与经济性分析[J].热力发电,2018,47(12):22-28.