脱硫系统pH值控制与脱硫效果

火电厂烟气脱硫技术及管理工作研讨会论文集31脱硫系统pH值控制与脱硫效果郭福明（扬州发电有限公司，江苏扬州225007）摘要：扬州发电有限公司5号机组烟气脱硫系统经过一段时间的试运行，已投入正常运行。脱硫的原理是引风机出口的烟气通过吸收塔时，烟气中的SO2与吸收塔内的石灰石浆液发生化学反应，最终生成副产品石膏（CaSO4·2H2O），脱硫后的烟气经烟囱排向大气。在脱硫过程中石灰石浆液的补充量及石膏的品质通过控制pH值来达到设计要求，并对影响pH值的因素及pH值变化对其它参数的变化和运行调整进行简单的分析。关键词：pH值；水质；烟气；石膏；石灰石0前言扬州发电有限公司脱硫系统为日本川崎公司设计、生产的石灰石—石膏湿式法烟气脱硫装置、与5号机组配套，装置设计进口烟气流量970000Nm3/h，SO2浓度1200×10-6时脱硫率不小于80%、副产品石膏纯度大于89%，在脱硫率为80%时，钙硫比保证值为1.05。5号炉2台引风机出口的全部烟气首先通过本系统的增压风机增压后进入GGH（烟气热交换器），降温后进入吸收塔，吸收塔内的石灰石和石膏的混合浆液经循环浆泵打至吸收塔上部后通过3层喷嘴向下喷淋，与烟气在对流过程中吸收烟气中的SO2、SO3，生成的CaSO3被氧化风机不断鼓入的空气中的氧气氧化成CaSO4，脱硫后的烟气经加热后通过烟囱排入大气。1参数的控制为了保证达到设计要求的脱硫率和石膏纯度，运行中主要控制吸收塔中的pH值、石灰石浆液输入量和石膏浆液的抽出量。（1）按照设计，吸收塔内pH值应为5.4，由于目前采用的石灰石与设计要求有差异，根据实际测试，脱硫系统的pH值控制在4.3左右时，既能保证石膏的纯度，又能达到设计规定的脱硫率，所以，目前脱硫系统吸收塔的pH值设定值为4.3。石灰石浆液的输入量和石膏浆液的抽出量均可根据测量的pH值变化实现自动控制：当pH值低时，增加石灰石浆液的输入；pH值高时，则减少石灰石浆液的输入量。（2）石灰石浆液输入量有2个参数，一个是提前供给量，是根据进入脱硫系统的烟气总量及烟气中SO2浓度由DCS系统自动计算出所需的石灰石浆液流量，运行人员可以此做出判断，确定当前运行状态下吸收塔内所需的石灰石量。还有一个是实际供给量，在上述基础上，通过测量吸塔内pH值来修正计算供给的石灰石浆液量，并发出指令，在投CAS状态时，DCS系统能据此自动调整石灰石浆液阀门开度，从而控制进入吸收塔内的石灰石浆液量，使吸收塔内pH值保持在一定范围内，石灰石与石膏的比例在一定范围内。（3）石膏浆液抽出量是根据石灰石浆液的输入量按照一定的比例来控制的，在投CAS状态时，进入水力旋流器的流量能通过阀门的自动调整来实现。2影响pH值的因素由上述可看出，pH值的变化会引起其它参数郭福明：脱硫系统pH值控制与脱硫效果32的一系列变化，DCS系统能根据测量到的pH值来自动控制石灰石浆液的输入量及石膏浆液的输出量，可以说pH值是脱硫系统正常运行的关键参数，它反映了吸收塔浆液中各种物质的含量，并据此来调整运行。但在运行过程中有时受吸收塔内水质等因素的影响，吸收塔内各部分的pH值不同，以及进入pH仪管路堵塞等影响，测量出来的pH值会存在较大误差，从而影响其它参数的变化，影响到脱硫效果和石膏品质。2.1烟气中灰尘含量太大影响吸收塔内水质的原因之一是烟气中灰尘含量太大。有时由于除尘效果不理想，进入脱硫系统的烟气中灰尘大量进入吸收塔内，与塔内石灰石、石膏浆液混合在一起，阻碍了石灰石对SO2吸收，同时成品石膏中也含有大量灰尘、石灰石的比例也相应增加，影响石膏品质。2.2煤质的影响由于燃煤品质不同，煤中所含的微量物质也不同，某些燃煤烟气中HCl、HF含量较高，由于吸收塔内浆液浓度在20%左右，HCl、HF就会溶解于浆液中而使F-、Cl-含量增加，从而影响石灰石浆液对SO2吸收，影响pH值的测量。2.3石灰石品质的影响石灰石中除了CaCO3以外，还含有SiO2、MgO、Al2O3等物质，目前采用的石灰石是镇江船山矿生产的天然矿石，其MgO的含量只能保证小于0.7%，而脱硫系统设计的含量是0.18%，Al2O3的含量还无法控制，这些物质都会对pH值测量的正确性及脱硫效果产生很大影响。3原因分析及判断调整在系统运行过程中，作为运行人员要根据各参数的变化来判断脱硫过程的不正常情况，不断地调整运行方式来确保系统的正常运行，从而保证脱硫率和石膏品质。（1）在运行行过程中，脱硫运行人员要加强与发电部的联系，了解锅炉和电除尘的运行情况，据此来调整运行方式。加外在烟气进入吸收塔前，要通过气气交换器对烟气进行降温处理，运行人员可根据气气交换器两侧差压的上升速度来判断烟气中灰尘的含量变化，然后联系发电部调整燃烧及电除尘人员调整电除尘的运行工况，尽量保证烟气含尘量在一定范围内。（2）正常运行中，脱硫系统有2套pH仪，取值pH值较小的作为DCS自动调整的参数，运行过程中pH仪能轮流实行自动清洗，2套pH仪测量出的数值应该很接近，但有时2套测量出的数值相差较大，当差值超过0.2时，DCS发出报警信号，这时运行人员可手动清洗，确保测量回路管道畅通，若不能解决应及时联系检修人员处理。为了保证pH仪本身能正常工作，定期联系化学人员用标准液进行校验。当pH仪不能正确测量时，短时间内可切出自动跟踪，根据烟气流量和SO2含量来控制石灰石浆液的输入量。（3）运行根据pH值的变化、石灰石浆液实际输入量和提前供给量的变化来判断水质情况。正常情况下，石灰石的实际供给量接近于提前供给量，而当水质恶化时，石灰石的实际供给量会大于提前供给量，在这种情况下，目前一般采取导水方法来改善吸收塔内的水质。为了节约水资源，对石膏浆液脱水过程中产生的部分废水回收再利用，有时，因为煤质、烟气灰尘等因素的影响，回收水的品质较差，重新补充到吸收塔内后将造成整个吸收塔内水质下降，此时，就要进行导水，在导水期间石灰石浆液输入量、石膏浆液输出量切出CAS控制方式，投自动方式，根据石灰石提前供给量人为控制石灰石浆液的实际供给量和石膏浆液抽出量，这样可控制吸收塔内石灰石和石膏比例，待到导水正常后再恢复到正常运行方式。（4）通过导水改善吸收塔内水质的依据和方法。a.吸收塔补水来源分析：进入吸收塔的石灰石浆液浓度为30%左右，吸收塔内石灰石与石膏混合浆液浓度正常为20%左右，在正常运行中要向吸收塔补充水源，吸收塔内的补充水有五部分组成。①运行过程中定期冲洗烟道后的水；②除雾器的冲洗水；③氧化空气中的加湿水随空气进入吸收塔，但量较少；④工业水补充，根据吸收塔的液位能自动火电厂烟气脱硫技术及管理工作研讨会论文集33调节开度进行补水；⑤来自过滤泵的补水，根据设计，为了节约用水，用滤液池的水作为吸收塔的主要补充水，滤液池的水来自2部分：一是浓缩器溢流来，石膏浆液抽出泵抽出的浆液浓度为20%左右，先经水力旋流器脱水，脱水后的浆液浓度为60%左右，然后经真空皮带脱水后成为成品石膏，其含水量在10%以内，真空皮带脱出的水进入滤液池；同时在脱水过程中冲洗石膏和真空皮带用的水最终进入滤液池（每小时7m3左右）；水力旋流器脱出的水进入浓缩器，其中含有杂质及部分石膏，一部分杂物沉淀在其底部经废水泵排向灰场前池，一部分水通过其上部管道溢流至滤液池；当烟气中灰尘含量大时，滤液池中的水质较差，这部分水进入吸收塔后对pH值的影响很大。b.导水的方法：目前，当发现水质严重恶化时，通过切换将滤液泵抽出的水排至石膏区域排放池，最终排入灰场前池进入灰场，吸收塔内全部用工业水补充，正常情况下，经过4h左右就能使吸收塔内的水质达到要求，效果还是比较明显的；另外，当发现吸收塔内水质开始恶化时，人为地增加浓缩器下部废水泵的排出量，减少浓缩器溢流至滤液池的水量来改善滤液池的水质。4脱硫效率及石膏质量情况从试运行至今情况分析，当3台循环泵运行时，烟气中含硫量为1200×10-6时，脱硫效率能达到88%，石膏纯度最高时达到97%，当烟气中SO2含量降低时，采用2台循环泵运行，其脱硫率能达到83%，石膏纯度达94%。脱硫率和石膏纯度都达到设计要求，石膏中Cl-的含量也达到客户的要求。5存在的问题及对策5.1存在的问题扬州发电有限公司所用烟气进出口SO2浓度测量仪、吸收塔pH值测量仪均由日方提供，由于安装调中未对运行、维护人员进行培训，运行人员缺乏维护知识，检修人员也难以进行调整，而且备品备件较难购买，投运以来，烟气出口SO2浓度测量仪经常发生故障，烟气入口SO2浓度测量仪也发生故障，pH仪测量误差增大，对自动控制造成及大影响，目前，只能通过人工测量烟气入口SO2浓度来控制石灰石浆液输入量，同时通过经常性测量pH值来修正。5.2采取的对策（1）联系日方进行检修，同时对运行人员进行相应的运行、检修方面的培训。（2）运行人员加强总结，积累经验，根据相应参数的变化来判断设备的异常情况，及早采取对应措施。（3）运行管理上，制定科学合理的制度，加强设备的定期校验，学习其它厂的运行经验，做好相关的事故处理预案。对相关人员进行培训，提高判断处理异常问题的能力。（4）对关键设备加快国产化过程，加强备品备件的管理，一旦发生设备故障能得到及时处理。6结束语对扬州发电有限公司而言，脱硫还是一门新技术，各种参数变化对烟气脱硫率及副产品石膏质量的影响还在不断摸索中，随着火电厂脱硫的广泛应用，技术也将日渐成熟，公司将加强与其它电厂的技术交流，为今后脱硫系统的正常运行积累经验。（责任编辑孙家振）