燃煤电厂湿法烟气脱硫优化工艺之红外烟气分析仪

时间：2017-07-18

脱硫化学反应工艺的调整就是依据烟气成分监测设备如红外烟气分析仪提供的实时监测技术对这些反应条件进行优化控制。湿法烟气脱硫是一个复杂的化学、物理反应过程，包括二氧化硫吸收、石灰石溶解、石膏结晶等几个阶段，反应物、温度、pH、停留时间等条件都影响反应的进行。
1、确保反应原料的品质
参与脱硫反应的物质除了原烟气外，还有脱硫剂石灰石和工艺水，它们直接影响反应，或与其它物质协同作用。
脱硫剂石灰石的特性主要体现在颗粒度和反应活性两个方面，一般的石灰石粉细度要求90%以上通过250目。某电厂在磨机投运初期，石灰石粉细度经常达不到这一要求，导致石灰石利用率低，石膏中CaCO3含量经常大于3%，经过对磨机的运行调整，细度得到改善，对浆液pH的调控能力增强，石膏中CaCO3含量也渐趋正常。
石灰石活性是一个容易被忽视的指标，用反应速率来衡量，即pH在5.5的条件下，石灰石转化分数达到80%的时间，时间越短越有利于反应。从近几年的实际测试结果看，当反应速率**过20000s时，石灰石中Ca2+的溶解就会受影响，将导致石灰石利用率下降。我们通过对石灰石品质的跟踪分析，发现石灰石活性不佳时，通知电厂及时更换石灰石原料，以确保合格的石灰石粉参与脱硫反应。
脱硫工艺水进入吸收塔后被蒸发浓缩。高浓度的无机离子会影响石灰石的溶解和脱硫反应，因此必须对脱硫工艺水质进行严格控制，特别是电导率、COD、SS等指标。
某电厂为了节约水耗，进行废水回收利用，将电厂处理后的生活污水补充至脱硫工艺水池，经过一系列的实验室静态和动态试验，要求处理后生活污水的电导率低于500us/cm，水量小于800m3/d。另一电厂将处理过的渣水与原水混合作为脱硫工艺水，要求渣水处理系统的出水Ca2+浓度控制在700mg/L以内，Cl-<1200mg/L，浊度<20NTU，这样才不会对吸收塔浆液的成份、pH的自动控制和石青品质产生不良影响。 
2、合理控侧桨液pH
吸收塔浆液pH控制是石灰石一石膏湿法脱硫反应的核心，它受机组负荷、原烟气SO2浓度、脱硫效率控制值、石灰石品质等条件的影响。
在一定范围内，pH值越高越有利于SO2的吸收，提高脱硫率。但当pH大于5.8时，石灰石中Ca2+的溶解速度就减慢，SO32-的氧化也受到抑制，不利于石膏的结晶；反之，pH越低越有利于石灰石的溶解，但SO2的吸收受到抑制，脱硫效率将下降。因此，在运行中保持吸收塔浆液pH稳定，将其控制在一合适范围内（一般为5.2一5.6），是有效控制SO2吸收反应、获得稳定脱硫率和石裔品质的前提。
pH控制具有高度非线性、时变性、时延性及各种不确定性等特点，也受pH计、石灰石浆液密度计、烟气流量仪测定准确性的影响，在脱硫运行中将浆液pH值稳定在一定值较难。当烟气量或原烟气SO2浓度（即SO2负荷）突升或突降时，pH容易产生波动，而此时如果PID控制性能不好或相关的表计量不淮确，就会导致pH失控。
为了避免和减少此类情况的出现，我们进行稳定浆液pH的研究，一是对一些投运时间较长的脱硫装里，参与浆液pH调节的PID参数重新进行整定，并动态跟踪，及时调整相关控制参数。二是根据理论计算制定SO2负荷与石灰石浆液加入量的关系曲线，运行人员可根据当时的SO2负荷严密监视石灰石浆液的加人量，这样一般不会出现石灰石浆液过量或不足的情况，浆液pH也不会出现大起大落现象，采取这两种措施后，大部分电厂的脱硫pH稳定性比以往有较大改进. 
3、pH异常的原因分析及对策
一般的石灰石一石膏湿法脱硫系统投运后，或多或少发生过浆液pH异常现象，而大都表现为脱硫反应盲区，这是SO2吸收反应过程中的一种异常情况，即脱硫效率和浆液pH并不随石灰石浆液的加入而升高，表现为石灰石的溶解受阻，浆液pH和脱硫率均下降。
根据有关文献报道，脱硫反应盲区通常分两种情况，一是CaSO3致盲，出现在CaSO3大量产生且未完全氧化时；二是在浆液中形成氟化铝络合物（AlFx），吸附于石灰石颗粒表面，阻碍石灰石的溶解。针对这一情况，我们对盲区产生的机理和特性进行研究分析，总结出盲区产生的一般条件有：原烟气SO2负荷突变，石灰石品质较差，燃煤中组含量偏高，原烟气的粉尘含量高，脱硫废水排放量偏少等。 
在此基础上，我们在多个电厂开展了脱硫盲区的预防和处理方法的研究和实践，当出现脱硫盲区前兆时，不少电厂就会及时采取以下措施，较大地减少脱硫盲区的发生率，缩短处理盲区的时间。 
①严格控制石灰石浆液的加入量，尽量投运浆液pH自动，制定原烟气SO2负荷与石灰石浆液加入量的关系曲线，确保石灰石浆液不过量。
②加强浆液pH异常期间的化学分析，当浆液中CaC03含量**过3%时就需要调整有关工艺控制参数，必要时增加浆液F-的检测，以便尽快找出异常的原因。 
③如果是CaSO3，致盲，则立即减少或停止石灰石浆液的加入，当pH降至4.0左右时，再缓慢提升pH值。如果是AIFx致盲，则应立即更换锅炉徽烧煤种。 
④盲区出现后，及时采取增开循环泵、增开氧化风机、增加废水排放量、降低吸收塔浆液密度等运行措施。 
4、提高脱硫运行经济性的实践
浆液再循环泵是SO2吸收系统较主要的耗电设备，增加循环泵投运台数即提高液气比，可以提高脱硫率，同时使浆液pH降低，石灰石利用率也随之提高。反之，则必须提升浆液pH，对系统运行有诸多不利。
脱硫运行中正确把握液气比与脱硫效率、浆液pH、石灰石利用率之间的关系，对于脱硫系统的运行可靠性和经济性十分重要。在实践中我们应充分利用这些工艺参数之间的逻辑关系，根据入口烟气SO2的负荷对循环泵运行数量进行调整优化。
与火电厂的常规设备不同，脱硫系统设备的性能和寿命受运行环境的影响特别大，容易出现结垢、堵塞、腐蚀、磨损等现象，设备维护的目的就是延缓或减少这些现象的发生。例如为减少GGH的差压，定期用压缩空气或高压水冲洗，同时要定时冲洗除雾器；为提高氧化风机的效率，应定期清扫风机入口滤网。为减少设备的磨损，运行中尽可能降低吸收塔浆液密度等。
湿法脱硫有许多特殊的热工和化学仪表，如红外烟气分析仪、pH计、密度计、液位计、流量计等，这些仪表监测的准确性和有效性对工艺控制和经济性十分重要。红外烟气分析仪中SO2浓度监侧值直接影响到脱硫率的控制和设备调整。pH计侧量的有效性关系到脱硫率、石灰石利用率和石膏品质。浆液密度计的准确性则能设备的磨损得到有效的状态监控，可减少它们的维护成本。因此，加强脱硫仪表的校验和维护，提高其准确性和有效性，是保证脱硫系统可靠、经济运行的重要前提。 （来源：工业过程气体监测技术）

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