前言
燃煤锅炉采用超洁净燃烧技术后，锅炉排放参数减小了不少，但是离环保要求SO2的排放量不大于35mg/m3还是有差距,同时对烟气的粉尘排放量也有了更严格的要求。本文从现有的超超临界燃煤锅炉脱硫设备着手，对系统设备优化和改造，减小了锅炉的排放。
1、脱硫吸收塔系统的优化运行和改造
脱硫吸收塔是烟气脱硫的核心部件，在吸收塔中完成了吸收剂对烟气中SO2的吸收、中和以及对生成物进行氧化。吸收塔的运行效率直接反映了烟气脱硫的效率。湿法脱硫的主要原理是石灰石中的碳酸钙与烟气中的SO2发生反应以达到脱除烟气中的SO2，为让反应迅速、高效进行，需要对吸收塔运行参数进行优化，为脱硫反应提供一个较好的环境，同时也要对脱硫设备进行改造。
1.1、吸收塔运行参数的优化
下面从浆液的PH值、吸收塔浆液密度、吸收塔液位、石灰石粉细度等几个方面的优化进行分析：
（1）、最佳的PH值。PH值是酸性和碱性溶液的酸碱强度体现，常温下，中性溶液的PH值为7，大于7时，数值越大，碱性越强；小于7时，数值越小，酸性越强。在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中，所用的脱硫剂石灰石的化学成分主要是CaCO3,它是一种碱性碳酸盐，其很难溶解于水，所以它的水溶液一般是中性或者弱碱性。SO2是一种酸性氧化物，它的水溶液为亚硫酸(H2SO3），随着石灰石浆液对SO2的吸收，浆液的PH值慢慢变小，所以浆液成弱酸性状态。在脱硫系统正常运行时，溶液的PH值是要监测和控制的一个重要的参数。PH太低，说明溶液的酸性强，而SO2是一种酸性氧化物，在酸性溶液中的溶解度小，且酸性越强，溶解度越小。实验表明：当溶液的PH值小于4时，几乎不能吸收SO2了。那么，PH越大，净烟气的SO2含量就越低吗？也不是的，随着PH值升高，浆液中的石灰石颗粒溶解量就会越低，也就是能参与中和反应的石灰石量越少。所以当PH值达到一定值时，随PH的增大，脱硫效率不升反降。另外，PH过高，Ca/S升高，也就是石灰石浆液未反应的量增多，造成了一定的浪费，并且PH值的升高会使石膏产品的纯度下降。根据脱硫运行多年的经验表明，一般在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统中，浆液的PH值一般控制在5.3--5.8之间。浆液的PH值的变化可通过调整石灰石浆液的加入量来实现。
（2）、最佳的浆液密度范围。循环浆液密度变化的原因;吸收塔循环浆液主要有石灰石、硫酸钙，亚硫酸钙的混合浆液组成。在运行初期，主要浆液是石灰石浆液和大量的水混合，这时候浆液的密度比较低，根据脱硫的反应式：SO2 + 1/2 O2 + 2H2O + CaCO3 → CaSO4·2H2O + CO2，随着反应的进行，生产的石膏 （CaSO4·2H2O）越来越多，如果浆液中的石膏没有及时排走，浆液的含固量也就会越来越多，浆液的密度也就会越来越大。浆液密度越大，说明浆液中石膏的含量越多，随着石膏在浆液的含量增加，它会阻碍石灰石颗粒的溶解。所以参加反应的石灰石颗粒的数量减少，脱硫率明显下降。另外，循环浆液的密度增大，会使浆液循环泵的电流升高，不但提高了脱硫系统的厂用电量，严重时还会使浆液循环泵过流跳闸，损坏设备，或发生循环管路和浆液喷嘴发生堵塞，严重影响脱硫系统的安全运行。循环浆液的密度一般维持在1080--1150kg/m3之间，吸收塔循环浆液的密度主要通过石膏排出泵的运行对石膏浆液量的输出量来进行调整。当循环浆液密度到达1150kg/m3时，启动石膏排出泵运行，排出石膏浆液，维持正常浆液密度，当循环浆液小于1080kg/m3时，可停止石膏排出泵运行，使吸收塔循环浆液的密度维持在正常范围之内。
（3）、最佳的吸收塔液位。石灰石浆液对烟气中的SO2吸收需要一定的空间，若吸收空间不够，则会造成SO2的逃逸，降低了脱硫效率；若空间太大，吸收塔浆液液位相对降低，浆液池的储蓄浆液的量相应要减少，相应的浆液对吸收的SO2中和氧化的速度降低，影响脱硫效果。另外，吸收塔液位低，会影响氧化风对浆液的氧化效果。如果浆液液位太低，会损坏搅拌器叶片，还可能造成浆液循环泵进口压力低，造成泵发生汽蚀，损坏设备。
（4）、保证浆液足够氧化风量。氧化不完全，浆液中会含有大量的亚硫酸钙，亚硫酸钙的存在，阻碍了SO2的中和反应，影响脱硫效率；其次石膏浆液中含有亚硫酸钙，对石膏脱水也有很大的影响，使石膏品质变差。
（5）、合适的石灰石粉细度。石灰石粉越细，越有利于脱硫反应，但过细的石灰石粉增加了制粉成本。
1.2、吸收塔设备的改造
由于设备设计的缺陷，以前的设备已经不能满足新的环保要求，必须对设备进行改造，下面以茂名热电厂600MW电厂在大修中的吸收塔改造为例：
（1）、增加一台浆液循环泵和一层浆液喷淋层。增加循环泵的运行台数，也就增加了运行的液气比。提高液气比，也就是增加了单位体积的烟气中的循环浆液量，液气比越大，增加了浆液的持液量，有利于浆液对烟气中SO2的吸收，提高了脱硫效率。
（2）、对出口除雾器增加一级管式除雾器。茂名热电厂的除雾器原理设计为两级屋脊式的拆流板除雾器，来去除烟气中携带的液滴及固体小颗粒。这种除雾器长时间运行后，容易发生堵塞，使除雾器的差压增大，严重时通过冲洗也不能降下来，需要经过停炉处理，大大降低机组的安全。管式除雾器可以去除90%烟气中携带的大颗粒的液滴，且在运行中压降较低，容易清洗。大大提高了除雾器的工作效率；并且让整组除雾器在运行中不容易发生堵塞，大大提高了系统的安全性能。
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2、烟气系统的优化运行和改造
烟气系统在运行中主要控制烟气的的温度，减少系统的压力，提高电除尘的效率，减少脱硫吸收塔入口的烟尘含量。节能减排，减少环境污染。维持机组的安全运行，提高经济性。
2.1增压风机改造
传统的烟气系统流程是锅炉尾部烟气经过引风机后，再经过增压风机增压后，进入脱硫系统处理。增压风机控制脱硫系统的入口压力，引风机控制锅炉炉膛负压。引风机和增压风机实际是两种串联运行的风机，在正常运行可以满足系统的运行。然而在特殊情况下，会引发不安全因素，比如在炉膛内发生剧烈变化、烟气流量快速下降的工况下。炉膛的压力迅速下降，引风机出力减小，随后增压风机入口压力也随之下降，增压风机也减少出力。不过有可能引风机出力变化和增压风机出力变化的时间差，导致引风机和增压风机调节的相耦合，不协调，使得压力出现反复波动，严重时导致压力保护动作甚至拉塌烟道。另外，增压风机的设计增加了电气设备的运行数量，增加了风机的电量的消耗，不经济。也增加了运行人员工作量。当引风机后或增压风机全停后，都会导致机组停运，也就增加了系统的不安全性。现在很多的燃煤电厂把增压风机取消，增加引风机的工作容量。锅炉引风机和增压风机合并改造后,一方面提高了锅炉的运行安全性,另一方面降低了厂用电率,节能效果显著。同时也减少了运行工作人员的工作量。
2.2、GGH改造为MGGH
GGH的改造MHHG是脱硫系统一项有着重要意义的改造。传统的GGH是机械回转式气气换热器（Gas-Gas-Heater，）它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露点之上，减轻对进烟道和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度;同时降低进入吸收塔的原烟气温度，降低塔内对防腐的工艺技术要求，也提高了脱硫效率，但GGH在运行中也存在很多问题：GGH的原烟气和净烟气在GGH中是不能完全隔开，它们之间是通过低泄漏风和安装密封胶垫进行密封，虽然泄漏量最低可以达到1%，但毕竟是一种损失，很难满足环保对燃煤电厂提出的新的要求，另外GGH设备在运行中容易发生堵塞、腐蚀，且运行设备较为复杂，运行的安全性不高。已经慢慢不适应现在的电厂脱硫的需要，现阶段很多的燃煤机组电厂采用了新型的换热设备MGGH。
MGGH利用水作为媒介，通过水循环方式将脱硫前高温烟气的热量吸收，用于加热脱硫后的净烟气，提升净烟气的温度，提高烟气排放的抬升高度，降低污染物的落地浓度，实现GGH的所有功能。
未处理热烟气先进入降温侧换热器，将热量传递给热媒水，热媒水通过循环水泵强制加压循环，将热量传递给脱硫后的净烟气。MGGH因管内是热媒水，管外是烟气，管内流体的传热系数远高于管外流体，为了强化传热，目前普遍采用高频焊接翅片管。每组管束水侧均设有进出口隔离阀和1个安全阀。管束为U型垂直布置，且位置处于循环水系统的最高处，所以每组管束均设有若干个放气阀以满足充水时排气的需要。整个烟气换热器设有一个旁路，其主要功能是系统启动初期或长期停机投运前，清洗管道用（防止杂质进入管束）。烟气侧入口过渡段设有导流板，以保证换热器烟气流场均匀。
相对于传统用GGH，新型的MGGH有以下的优点：
1）无泄漏： MGGH的降温侧和升温侧完全分开，在热烟气和冷烟气之间无烟气与飞灰的泄漏，而这在回转式换热器（GGH）中是不可避免的存在，因此，MGGH从不影响FGD系统的SO2和飞灰的去除效率。
（2）优化设计： MGGH的降温侧和升温侧的设计可以很好的适应各种烟气条件，具有很好的经济性与可靠性。
（3）布置灵活： MGGH的降温侧与升温侧与回转式换热器（GGH）不同，不必将两者临近布置，相比之下更容易布置及减少烟道的费用。
（4）控制烟温：通过控制循环热媒水的流量来调节热量，进而使出口烟道温度高于酸露点温度以防止烟道的酸性腐蚀。
（5）可靠性性高：回转式换热器（GGH）因为烟气温度和水分的波动，容易引起灰尘的沉积与结垢，而MGGH不会由此问题，可以通过控制热媒水的循环流量和温度来减少烟气温度和水分的波动。
（6）运行操作简单，节约厂用电：回转式换热器（GGH）设备庞大，且附属设备比较多，在运行中需要一定的厂用电；而MGGH附属运行设备简单，耗能也不高。
采用MGGH，可较为彻底地解决常规回转式GGH容易堵塞漏风等弊端，能确保系统的可靠运行，实现稳定长期的干烟囱排放，彻底消除湿烟囱排放水雾长龙造成严重视觉污染的危害，避免了昂贵的烟囱防腐处理。替代MGGH具有系统解决、一举多得、多污染物协同治理之功效，适用于我国绝大部分燃煤电厂的烟气治理。
结束语
通过对脱硫系统的吸收塔和烟气设备进行优化运行和改造后，一方面可以提高脱硫效率；另一方面节省厂用电量，提高发电企业的经济效益。实际结果表明，通过改造后的脱硫设备运行，取得了良好的效果。
参考文献：
1居进;;石灰石—石膏湿法脱硫系统调试中存在的问题探讨及参数分析[J];电力设备;2008年10期
2绍炜；赵培毅；600MW机组湿法脱硫系统运行研究，电力科技与环保。2011年04期
论文作者:龚查
论文发表刊物:《中国电业》2019年9月18期
论文发表时间:2020/1/14
标签：浆液论文; 烟气论文; 吸收塔论文; 石灰石论文; 石膏论文; 系统论文; 风机论文; 《中国电业》2019年9月18期论文;