石灰石——石膏湿法脱硫系统故障探讨

石灰石——石膏湿法脱硫系统故障探讨

刘燕

（大唐陕西发电有限公司渭河热电厂陕西省西咸新区712085）

摘要：随着环保压力的逐渐增加，电厂关于脱硫系统的整体性研究也日渐增加。脱硫系统是保证电厂烟气排放达标的主要系统，其稳定运行是电厂稳定运行的重要保证。本文对脱硫系统的组成和故障类型进行分析介绍，以期更好地促进脱硫系统的稳定运行。

关键词：湿法脱硫；故障

1引言

随着经济和社会不断发展，人们对环境保护认识日益深刻。我国的大气污染仍然以煤烟型为主，主要污染是SO2和烟尘，酸雨问题依然较严重，电厂的烟道气中硫含量较高，超过了排放标准，不能直接排放，因此要对电厂的烟道气进行脱硫处理，火电厂烟气脱硫是控制SO2排放的主要途径。而我国的能源结构是多煤少油，因此进行煤炭燃烧来提供发展所需的能源是必不可少的。火电机组的烟气脱硫系统是一个消耗能源的重要设备，其设备的运行稳定性直接影响整个电厂系统的环保运行性，因此本文结合湿法脱硫中的系统故障对脱硫过程稳定性进行探讨。

2湿法脱硫原理及工艺系统组成

2.1湿法脱硫

湿法脱硫是一种气液反应，整个过程发生在烟道末端、除尘器之后。反应温度在露点以下，因此脱硫后的气体应该加热后再排空。由于脱硫过程是气液反应，是一个化学反应过程，因此，脱硫速度快，效率高。

湿法脱硫工艺主要有以下方法。石灰石-石膏法脱硫工艺的脱硫过程主要是首先石灰石在在设备中被加工成粉末，粉末吸收工艺水，制成石灰石浆液，作为脱硫剂备用；脱硫剂在泵的作用下注入吸收塔的顶部，底部在引风机的作用下通入锅炉烟道气，在气液逆流接触过程中，脱硫剂吸收烟道气中的二氧化硫。在吸收二氧化硫之前，为提高烟道气和浆液充分接触而添加的空气喷嘴会源源不断的向吸收塔内注入强制空气，溶解在水中的二氧化硫在空气中的作用下被氧化，由HSO3-氧化成H+和SO42-。浆液在酸性条件下会溶解生成钙离子，Ca2+和SO42-接触会生成CaSO4沉淀，然后将生成的产物用作建筑材料，通大量浆液接触的烟气经过吸收塔后水蒸气达到饱和状态，然后经过下游的烟气加热系统加热升温后排空。从而完成对烟道气中硫的脱除和利用。自锅炉引风机来的原烟气中的SO2溶解于水，生成亚硫酸（H2SO3）进而分解成HSO3-离子和H+离子；脱硫吸收剂中的碳酸钙（CaCO3），在酸性溶液条件下，反应分离出Ca2+；强制氧化风机送入的空气中的O2，将溶液中的SO3-氧化成SO42-；在吸收塔反应池内，溶液中的Ca2+、SO42-反应生成石膏）。石灰—亚硫酸钙使用的脱硫剂是石灰水，副产品是亚硫酸钙，Ca（OH）2+SO2→CaSO3•1/2H2O+H2O，此种方法所用的脱硫剂廉价，生产成本低，效率不高。

2.2烟气脱硫系统

（1）烟气系统

烟气系统主要作用就是为吸收塔正常的烟道气，保证吸收塔脱硫正常温度进行。烟气系统的主要构件是挡板（进口、出口、旁路），挡板的作用主要是控制烟道气的流通方向。

（2）吸收塔系统

吸收塔系统是石灰石-石膏脱硫工艺中的主要组成部分，吸收系统的优劣直接影响脱硫效果，关系整个工艺最重要的指标。吸收塔系统只要包括石灰石浆浆液供给系统、吸收塔、浆液循环系统、空气氧化系统以及除雾器系统组成。吸收塔是脱硫效果的关键设备。使用的吸收塔有喷雾塔、填料塔以及板式塔。

（3）吸收剂调浆与供浆系统

石灰石浆液是脱除二氧化硫的主要物质，石灰石浆液是在石灰石制浆系统中完成的，制浆系统主要包括石灰石的研磨系统和石灰石浆液的存储系统完成的。供浆系统主要是由压力泵完成，主要是将新鲜浆液注入吸收塔顶部以及将吸收塔内的浆液进行循环，以保证浆液的充分利用。

（4）石膏脱水系统

石膏水脱水系统分为两级，一级是石膏旋转器，另一级是真空皮带脱水器一台石膏旋转器和两台吸收塔排出泵组成一级脱水系统，排出泵1运1备；皮带脱水机及相关管道、箱体以及一些阀门等组成二级脱水系统。

（5）工艺水及工业水系统

工艺水主要来自工业水管网，主要用于：除雾器冲洗；换热器的运行以及高低压冲洗水；吸收塔、石灰石浆液制备系统运行中的用水；输送设备的冲洗水。

（6）排放系统

由于脱硫过程中产生的废水是经过不同程度的循环利用产生的废水，水中富集大量的氯离子和重金属等有毒有害物质，严重影响环境，因此，必须进行排放污水处理。否则，会影响石膏的品质和设备的腐蚀，导致重大的经济问题。

（7）污泥脱水处理

污泥一般分为不同的去向，主要由下述去向：作为接触污泥经污泥泵送到中和箱参与反应；污泥由泵进行循环至澄清浓缩池；污泥送到污泥压滤机进行挤压脱水。经压滤脱水机脱水后的泥浆经污泥车辆外运倒入灰厂；最终滤液会收集在滤液收集管内，自流至澄清浓缩池内。

3脱硫系统故障分类分析

3.1增压风机故障异常

常见的增压风机故障类型有常见的增压风机故障包括了轴承震动大、主轴断裂、轴承温度高以及变频器故障。脱硫增压的风机会出现以下几种现象，首先就是，脱硫增压风机跳闸，这种现象产生的原因也有多种，比如说脱硫增压风机突然停电，脱硫装置压损过大或进出口烟气挡板开启不到位，这些问题都会导致此类问题的发生。

3.2GGH堵塞

GGH的结垢、堵塞、腐蚀等都是FGD系统运行中的常见问题。其中堵塞会使得GGH压损大大增大，系统压力升高，电耗增加。严重时，FGD旁路被迫打开。造成GGH堵塞的原因来自各个方面。例如，净烟气携带浆液的沉积结垢、烟气中的烟尘引起的堵塞，另外设计本身的不合理也是引起堵塞的重要原因。

3.3防雾器的结垢堵塞

经过脱硫后的净烟气中含有大量的固体物质，在经过除雾器时大多数以浆液的形式被捕捉下来，粘接在除雾器的表面上，如果不能得到及时的冲洗，会迅速沉积下来，逐渐失去水分而形成石膏垢，进而造成除雾器的堵塞。沉积在除雾器表面的浆液中所含的物质是引起结垢的原因。结垢的类型主要分为两种：湿-干垢、结晶垢。

3.4浆液泵的腐蚀和磨损

脱硫工艺决定了系统中间介质为腐蚀性液体，同时液体中含有大量的颗粒，接触到介质的设备必然会产生磨损和腐蚀，磨损分为冲击磨损和撞击磨损，设备的磨损是上述两种磨损类型的综合。

3.5机械密封结构损坏

机械利用端面的紧密接触来达到密封的目的。在机械密封装置中，压力轴的一面正常完成输送任务，另外一面通过动、静环之间的相对运动来实现流动，从而达到保证动静环之间不接触的目的。泵在运行中发生泄露，部分原因是因为磨损或达到使用寿命，更多的原因是工况变化大或者运行不当引起的。

3.6吸收塔仪表数据偏差

吸收塔的仪表既是用来反映实时参数，同时也可以对参数做相应的调整。在实际生产过程中吸收塔密度计、PH计等仪表需要经常校验，否则会出现偏差，不能准确的反应参数并进行正常的调整，导致SO2的超排。

3.7脱硫CEMS烟气分析仪

脱硫CEMS烟气分析仪是烟道中用来监测脱硫后烟气中含硫量的仪器，由于仪器的灵敏度较高，对脱硫CEMS吹扫过程中，经常因操作不当出现分析仪零点漂移的现象，造成SO2的超排。

3.8浆液中毒

由于浆液中的氟离子和铝离子反应生成氟化铝和其他络合物，这些络合物在浆液中呈现粘性的絮凝状态，会封闭石灰石颗粒的表面，阻止石灰石颗粒的有效溶解。一旦出现浆液中毒，加入石灰石吸收剂后浆液的pH值不会升高，导致脱硫效率大大下降。

4脱硫系统故障与机组特征参数的相关性分析

4.1关联规则算法

脱硝脱硫系统故障不仅与设备本身可靠性有关，还与机组运行特性有关，但机组运行特性往往是多个特征参数耦合作用的结果，只有以大量数据为基础采用数据挖掘方法才能得到脱硝脱硫故障与机组特征参数之间的相关性。

数据挖掘中关联规则方法是利用一些准则来判断事物中某些项目存在关联性的一种方法。利用数据进行统计分析，判定数据满足特定结构的置信度，来判断事物发生的程度。

4.2征量的选取与离散化

针对脱硫系统的运行特性，选取可能与石灰石一石膏湿法脱硫系统故障有关的特征参数如下：人炉煤挥发分含量、机组容量、锅炉类型、人炉煤含硫量。

关联规则必须应用于离散数据，而以每台机组每年发生故障时长所表示的故障严重程度以及一些特征参数例如负荷率，脱硝系统投运时长与人炉煤含硫量均是连续数值，因此需对上述连续值进行离散化才能进行下一步关联规则的提取。

5结语

我国的大气污染仍然以煤烟型为主，主要污染是SO2和烟尘，酸雨问题依然较严重，电厂的烟道气中硫含量较高，超过了排放标准，不能直接排放，因此要对电厂的烟道气进行脱硫处理，火电厂烟气脱硫是控制SO2排放的主要途径。脱硫脱硝系统的频繁故障会对整个机组的经济性以及安全性造成影响，甚至会危及整个电网的运行。通过对脱硫系统的故障类型及分析方法进行分析，更助于快速分析、解决运行中存在的问题。

参考文献：

[1]朱礼想.石灰石-石膏湿法脱硫工艺技术探讨与实践[J].价值工程，2015（13）：79-82.

[2]田浩臣，蔡琳，蒋婷，等.电厂SCR脱硝系统与石灰石–石膏湿法脱硫系统故障分析[J].广东电力，2017，30（1）：11-16.

[3]卫江峰.石灰石—石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨[J].工程技术：文摘版，2016（10）：00251-00251.