中小机组中石灰石―石膏湿法烟气脱硫系统水平衡问题的解决方法

摘 要：本文以2x130t/h锅炉石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统为例，论述了脱硫系统工艺流程、由于水平衡问题造成脱硫系统崩溃的原因，并提出水平衡问题的解决方法。

关键词：石灰石-石膏；湿法烟气脱硫；水平衡

中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0005-04

Abstract：2x130t/h boiler flue gas de-NOx system is taken as an example， the paper discusses process system，the reason for the collapse of the desulfurization system caused by the water balance，and gives the solutions of water balance.

Key words：Limestone-gypsum，wet flue gas desulfurization，water balance.

1 前言

由于石灰石在我国分步广，来源方便、价格低廉，石灰石-石膏湿法是应用最广的烟气脱硫技术。各大环保公司通过早期的技术引进，中期的技术消化，以及后期的研发，在整体工艺不变的前提下，根据着眼点不同，而形成微小差异。

由于中小机组烟气脱硫项目建造周期短、造价低、机组负荷波动相对较大等特点，需要我们设计人员在更短的时间内考虑得更充分。

如不能满足脱硫系统水平衡，使脱硫系统出水不少于进水，将使脱硫系统的浆液越来越多，从吸收塔、浆罐中溢出，脱硫区域将成为沼泽之国，造成脱硫系统崩溃，从而影响锅炉机组的安全稳定运行。

2 工艺流程

随着国家对节能环保要求的提高，近几年来，中小机组烟气脱硫增压风机与锅炉引风机合并；不设烟气换热器，锅炉引风机出口的烟气直接送入吸收塔净化；不设烟气旁路，只要锅炉运行，就需要脱硫系统投运。

以江苏某项目2x130t/hCFB锅炉石灰石-石膏湿法脱硫系统为例，介绍工艺流程及水平衡。

见图1工艺流程图。

2.1 烟气系统

不设脱硫增压风机、不设烟气换热器、不设烟气旁路，锅炉引风机出口烟气直接进入吸收塔洗涤净化，净烟气进入烟囱排放。

2.2 吸收系统

吸收系统的核心为吸收塔，采用逆流喷淋空塔，烟气从吸收塔中部进入，由下往上流动，喷淋浆液由上往下流动。吸收塔底部为浆池，化学反应主要在浆池内完成，主要反应方程式如下：

净化后的烟气通过机械除雾器、湿式电除尘器除去烟气中大颗粒雾滴、SO3、PM2.5等污染物后离开吸收系统。

2.3 石灰石浆液系统

外购石灰石粉调浆，供吸收系统使用。调浆用水采用滤液水，滤液水不足时，工艺水补充。

2.4 石膏脱水系统

采用二级脱水，吸收塔排出的石膏浆液经石膏旋流器，底流浓度达到40～50%，进入真空皮带脱水机进行深度脱水。

2.5 排空系统

设置排水沟、集水坑、事故浆罐等设施，收集溢流的水、浆液、设备管道冲洗水等返回吸收系统重复利用，事故浆罐中储存的浆液可作为系统重启的石膏结晶用晶种。

2.6 工艺水系统

橥蚜蛳低掣饔盟点送水。

3 水平衡计算

3.1 水系统构成图

石灰石-石膏湿法脱硫系统水系统构成见图2，水平衡图。

3.2 水平衡的构成

3.2.1 脱硫系统所有用水点均采用新鲜水

（1）边界条件。机械除雾器和湿式电除尘器的冲洗周期不随机组负荷变化而调整；

真空皮带脱水机在高负荷时连续运行，容量备用，低负荷时运行一半时间。

（2）水平衡表（表1）。

说明：此种情况下，脱硫系统进水均大于脱硫系统出水，无法达到水平衡，脱硫系统中的水将越积越多，造成整个脱硫系统崩溃。

3.2.2 第二种情况

（1）边界条件。除雾器冲洗在BMCR负荷、100%负荷冲洗频率为1，75%负荷冲洗频率为0.8，50%负荷和最低负荷冲洗频率为0.4；石膏脱水系统的真空泵密封水回用做滤布滤饼冲洗水；真空皮带脱水机间歇运行在满负荷工况；脱硫系统所有设备采用空冷；所有浆液泵的轴封冲洗水全部接管返回工艺水箱重复利用；

（2）水平衡表（表2）。

说明：此种情况下，脱硫系统进水小于脱硫系统出水，为维持系统正常运行，需要补水，脱硫系统能达到水平衡。

3.3 冲洗水构成

测量仪表的冲洗：PH计、密度计、与浆液接触式液位计、浆液流量计等。

泵和管道的冲洗：在浆液泵停泵时，对停运的泵和管道进行冲洗。

吸收塔侧搅拌器冲洗：当搅拌器停运后重启时，应进行冲洗。

上述冲洗水间断运行，在水平衡计算时通常不考虑此量。

4 影响水平衡的因素

4.1 从系统配置上可减小水平衡问题

（1）是否有效利用回用水。如第一种情况中，将真空泵密封水收集到冲洗水箱中回用，BMCR负荷可节约用水1517kg/h；利用滤液水进行调浆，可BMCR负荷可节约用水1724kg/h。

（2）循环泵和其他浆液泵的轴封冲洗水回用。所有卧式浆液泵都需要轴封冲洗水，正常情况下，轴封冲洗出水为干净水，可返回工艺水箱回用。这部分水量消耗较大，每台循环泵需要1～4m3/h，其他小浆液泵需要200～300L/h，BMCR负荷可节约用水6200kg/h，单次一项，就可解决BMCR负荷水平衡问题。

4.2 从运行方式优化上减小水平衡问题

（1）除雾器冲洗周期随负荷变化调整。在高负荷运行时，烟气流速较高，烟气中携带的雾滴含量较高，无论是机械除雾器还是湿式电除尘器都需要较高的冲洗频率才能确保雾滴和污染物的去除效果；低负荷运行时，烟气流速的降低，烟气中雾滴携带量也将减小，可适当降低冲洗频率就可以达到同样的去除效果。

（2）石膏脱水系统运行方式调整。在脱水系统设计时，都会考虑一定的容量裕度，真空皮带脱水机为变频电机，可通过调整电机频率来控制脱水机的运行方式，如果采用间断满负荷运行比连续半负荷运行节水30～40%。

（3）废水连续排放。由于石灰石-石膏湿法脱硫技术中，来自烟气Cl-、细飞灰、重金属离子等不能直接带出脱硫系统，必须进行废水排放，由于机组容量小，废水处理系统连续满负荷运行对整个脱硫系统的运行成本几乎不产生影响，但对水平衡（特别是低负荷时）有明显改善。

（4）机组运行负荷优化，如为调峰机组，可考虑高低负荷错开，避免出现同时多台机组低负荷运行。

4.3 设计优化

（1）增设石膏缓冲罐。将吸收塔浆池内石膏浆液汇入缓冲罐，再送入石膏脱水系统。此缓冲罐可使单台机组低负荷10～20h内不会为水平衡问题造成脱硫系统崩溃。

（2）m当加大滤液水箱容积。滤液水箱容积通常按0.3～0.5h设计容量，中小机组中，滤液水箱容量较小，可按0.5 ～1.0h设计。机组低负荷运行时，脱水系统间歇运行，在脱水系统停运时间内不排空滤液水箱，留着用于石灰石调浆，可确保10～20h脱水系统不运行也有滤液水调浆，不必增加脱硫系统进水，造成水平衡问题。

（3）当机组长时间低负荷运行时，可考虑将浆液送入事故浆罐储存，待负荷转高时返回吸收塔浆池。可解决单台机组低负荷超过一周的水平衡问题。

5 结语

综上所述，中小机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫项目中，往往会因为工期短、造价低等原因，在系统设计时，尽可能去简化，造成水平衡问题而使整个脱硫系统崩溃。解决方法如下：

（1）尽可能利用回用水。如将设备冷却水、轴封冲洗水返回工艺水箱回用；将真空泵密封水送入冲洗水箱回用。

（2）尽可能采用滤液水调制石灰石浆液，以减小脱硫系统进水。

（3）避免同时多台机组低负荷运行，可利用高负荷机组消化低负荷机组水平衡问题。

（4）增加石膏缓冲罐，可解决单台机组一天内的水平衡问题。

（5）合理利用事故浆罐，可解决单台机组一周的水平衡问题。

参考文献

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