火电机组烟尘浓度对湿法脱硫系统的影响及对策

杜方龙 张成立

华电国际电力股份有限公司邹县发电厂 邮编 273522

摘要：湿法烟气脱硫是目前应用最为广泛、最为可靠的脱硫工艺系统。由于烟尘中具有的化学成分均以晶态物质的形式存在，所以脱硫系统入口的烟尘浓度对系统运行有较大的影响。本文对烟尘浓度及其溶出物在脱硫系统中所发生的化学反应进行了分析，并对影响系统脱硫效率、设备使用寿命、运行经济性等方面的问题进行了论述。针对这些问题提出了相应对策，为火电机组带MGGH的脱硫系统的安全稳定运行提供参考。

关键词：烟尘浓度；湿法脱硫；影响；对策

1 概述

某电厂1000MW燃煤发电机组采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统工艺技术。其原理是采用石灰石制成浆液作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气进行逆流接触，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙发生反应生成亚硫酸钙，再与鼓入的氧化空气完成氧化反应，最后生成石膏。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，经MGGH加热至80℃后排入大气。脱硫吸收塔作用逆流喷淋空塔，布置有6台浆液循环泵，当吸收塔内循环浆液与烟气接触时，烟气中所携带的大部分烟尘将被喷淋的浆液“扑捉”，落入浆液池中。因此，吸收塔也具有一定的“除尘”作用，其除尘效率一般在40～70%。

2 烟尘的化学成分

烟尘中所有化学成分以晶态物质的形式存在，并以石英为主，其次含有莫来石、赤铁矿、钛磁铁矿、硅石灰等。烟尘主要成分为硅、铝围绕颗粒成一定规律的分布，同时含有大量的F、CL等元素。经电除尘器除尘后，进入吸收塔的烟尘颗粒直径较小，约为1～15μm。

3 烟尘对脱硫系统的影响

3.1 对吸收塔浆液的影响

3.1.1 氯离子CL^-的影响

当吸收塔内浆液中可溶性CL^-的浓度增加时，CL^-的主要以CaCL₂的形式溶解于浆液中，浆液中Ca^2-的浓度增加。由于同离子效应，将抑制CaCO₃的溶解，降低浆液的碱度。同时，CL^-的离子浓度增大后，离子强度和溶液粘度增大，使浆液中液膜离子扩散变慢，致使液膜中有较高浓度的SO₃^2-，降低了气相到液膜之间的SO₂传质推动力，使脱硫效率下降。

当CL^-浓度过高时，浆液的沉降性能将减弱，影响石膏的结晶，造成生成的石膏不稳定，使大的石膏晶体在不饱和条件下溶解加快而生成大量的细小晶体。

由于烟气中含有多种具有较强腐蚀性的酸性气体，如：SO₂、SO₃、HCL、F等，酸性气体与烟气中的水分结合形成极具腐蚀性的酸冷凝液。在系统的不同部位造成不同的低pH值腐蚀环境，而CL^-的存在恶化了系统的运行环境。CL^-的存在还会引起金属点蚀，低pH值会加剧点蚀。

3.1.2 氟离子F^-的影响

F^-会与脱硫浆液中Ca²⁺反应生成CaF₂沉淀，CaF₂的溶解度比石膏更小且是一种十分致密的固体在吸收塔内环境下，非常不容易去除，若含量较大时，会与其它沉淀物形成成片的沉淀物。

3.1.3 氧化铝AL₂O₃和氧化铁Fe₂O₃的影响

由于烟尘中AL₂O₃和Fe₂O₃的含量较高，溶解的AL³⁺、Fe³⁺与CL^-生成（ALCL₄）^-、（Fe CL₄）^-络合物，这些络合物覆盖在CaCO₃的表面，使能够参加反应的CaCO₃减少。特别是AL³⁺ 与F^-均有很强的活性，极易形成不溶性ALF_X胶状络合物。当ALF_X浓度达到一定程度时会抑制石灰石的反应活性，造成脱硫石灰石的“反应闭塞”，出现脱硫“盲区”。其基本特征为：在机组负荷及脱硫入口SO₂浓度不变的情况下，尽管加入吸收塔内过量的石灰石浆液，而pH值依然保持不变或呈下降趋势，使pH值失去控制，脱硫效率也随之下降，石膏中CO₃^2-的含量增大，加入的石灰石未完全反应即被排出，造成脱硫剂的浪费。

3.2对脱硫系统设备的影响

3.2.1对吸收塔除雾器及MGGH的影响

烟气中烟尘含量过高时，粘附在吸收塔顶部除雾器板片上的烟尘也相应增加，飞灰与烟气中残留的SO₂ 、SO₃及浆液相互作用后形成硅酸盐硬垢，飞灰本身所含有的SiO₂、AL₂O₃及可溶性盐也生成硬垢，附着在除雾器板面上，造成板片结垢和堵塞，导致除雾器局部区域烟气流速超过临界流速，撕裂板片上已经形成的液膜，使烟气中夹带的液量骤然增大，并且其中大粒径的液滴明显增多，破坏除雾器的正常工作。这种结垢和堵塞现象的发生，加速恶化了除雾器设备的性能。当积灰结垢现象达到一定程度时，将造成部分变形或坍塌，会导致整个脱硫系统的停运。除雾器设有冲洗水系统，但其投运需综合考虑各方面因素，特别是在吸收塔消耗的水量与补充的水量不能保持平衡，吸收塔出现溢流时，不适宜对除雾器进行连续冲洗。为防止除雾器堵塞及结垢，需严格控制进入脱硫系统中烟尘浓度。

湿饱和烟气经过MGGH换热器时，烟尘会在换热片上沉积。换热片上沉积的烟尘与湿饱和烟气中的石膏混合物接触，使干、湿物质相互吸附，在换热片表面形成很大的吸附力。颗粒继续混合，吸附在换热片表面上，逐步形成硬垢，导致MGGH换热效果变差。随着时间的增长，吸附在换热片上的硬垢越积越多，最终堵塞换热片间隙，导致系统差压上升。烟气中的石膏浆液颗粒附着在MGGH换热片上，加剧了MGGH的结垢堵塞。使脱硫烟气系统总体阻力剧增，造成增压风机出力过大或设备损坏。

3.2.2 对系统设备的磨损

由于烟尘含量中的80%物质是AL₂O₃和SiO₂，这两种物质相非常坚硬，而且时表面粗糙的不规则颗粒。在高速流动中会增大对浆液循环泵、石膏排出泵、脉冲悬浮泵、喷嘴及管道的磨损。浆液循环泵和脉冲悬浮泵在电化学腐蚀和冲刷磨损的共同作用下，加大了对泵的金属过流件的磨蚀，特别是当烟气中含尘量较大以及浆液中CL^-浓度较高时，将缩短磨损件的使用寿命。另外，烟尘浓度过大时，对吸风机、增压风机叶片也将造成较大程度的磨损。

落入浆液中的烟尘过多，对石膏旋流子的磨损是石膏旋流站失效的主要原因。由于口径的变大，会严重影响旋流子的旋流作用，达不到预期的旋流效果。并且，由于烟尘比重过轻，使旋流器的旋流效果不明显，底流浆液浓度过小，同时溢流浆液浓度又相对过高，也影响了后续石膏脱水设备的稳定运行和脱硫废水处理设备的正常运行。

3.2.3 对石膏及真空皮脱水带机的影响

烟气中的烟尘是吸收塔系统杂质的主要来源。成品石膏粒径大小为20～100μm，10μm以下小粒径石膏晶体十分少，而烟尘粒径常在20μm左右。浆液中的烟尘不仅会夹杂在石膏晶体中，阻塞结晶过程，而且造成石膏含水率过高。

4 对策

4.1对电除尘进行扩容改造

某电厂利于机组大修机会，对电除尘进行了扩容改造。在保留原有四个电场的基础上，又增加了五电场。五电场采用阳极板旋转方式运行，极板的收尘由底部钢丝刷刷下，落入灰斗中，此工艺在保证电场除尘效果的基础了，最大限度的避免了灰尘收集过程中的“二次飞扬”。在本次电除尘扩容改造中，同时将一二电场改为高频方式供电，使一二电除的除尘能力达到最大化，改造后一二电场除尘量可占总除尘量的98.91%，造改后的电除尘总除尘效率由原来的99.7%提高到99.99%，电除尘出口含尘量降低到30 mg/Nm³以下，脱硫出口烟尘含量低于5mg/Nm³。

4.2加强对电除尘输灰系统的运行管理、维护

及时调整电除尘输灰设备出力，防止发生输灰系统长时间停运情况。尽量避免灰斗出现高料位情况，当灰斗料位高时，增开空压机，加强输灰，力争最短时间内将灰斗恢复正常料位。

4.3 转换被污染的吸收塔浆液

对于已被大量烟尘污染的吸收塔浆液，需通过加强石膏排放、增加除雾器冲洗次数、加大废水排放量等措施，以使浆液中的杂质被迅速排出系统。若吸收系统已出现“反应闭塞”现象，短时间内应减少石灰石浆液的供给量，降低pH值运行。待pH值降到一定值并稳定一段时间后，再开始正常供给石灰石浆液，使吸收塔恢复对烟气的洗剂能力。

4.4 加强脱硫系统运行期间的化验分析

若浆液中CL^-含量、酸性不溶物含量偏高，应加强对吸收塔内浆液的置换，减弱浆液对设备的磨损与腐蚀。

4.5加强对GGH的吹扫

对于脱硫GGH系统，当烟尘浓度过大时，应加大GGH吹灰器的吹灰频率，密切监视压差变化，及时投入高压水在线冲洗程序，同时关注声波吹灰器的运行情况，减少GGH设备堵塞现象的加剧，防止因脱硫烟气系统阻力增加造成增压风机过负荷，影响机组安全运行。

4.6加强对吸收塔除雾器的运行维护

加强对吸收塔除雾器差压的监视，同时加强对除雾器的冲洗，以确保除雾器的除雾效果，防止烟气中携带的浆液进入MGGH造成堵塞。

5 结束语

加强对燃煤机组烟尘排放的控制，不仅是当今社会环保的要求，更是确保烟气湿法脱硫系统正常运行的基础。烟气除尘的方式方法有多种，应根据机组容量、燃煤煤质、脱硫方式确定除尘的方式，以确保机组安全稳定运行。

参考文献

[1].湿法烟气脱硫问题及脱硫效率探讨 作者 田斌 出版社 中国电力出版社

[2].燃煤电厂除尘器设计中值得注意的问题 作者 祁君田 出版社 热力发电

作者简介：

杜方龙（1978.08-)，男，本科学历，环保部专工，从事企业环保监督、碳排放管理等工作。

张成立（1977.12-)，男，大专学历，环保部专工，从事企业环保监督、碳排放管理等工作。

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