脱硫吸收塔发生石灰石屏蔽的原因及预防处理措施

0 引言

广东珠海金湾发电有限公司3、4号机组(2台600MW超临界机组)烟气脱硫系统，各设置1套烟气脱硫装置(FGD)，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。FGD装置由中电投重庆远达环保工程有限公司设计，一炉一塔，共配套2个吸收塔。每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉BMCR工况时的100%烟气量。2017年6月26日4号机组升负荷时，脱硫吸收塔浆液发生了“石灰石屏蔽”现象，导致排放的烟气中SO2浓度升高，瞬时最高值超过了排放限值。

虽然“石灰石屏蔽”现象在采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的电厂中较为常见，但是在电厂实际生产过程中很多脱硫运行人员对其容易忽视，或者不够了解。脱硫吸收塔浆液发生“石灰石屏蔽”会直接降低脱硫效率，若不采取行之有效的办法处理，很容易导致排放的烟气中SO2浓度超标。机组运行时造成“石灰石屏蔽”的原因往往是多方面的，只有了解具体原因才能采取针对性的预防及处理办法。因此，探讨脱硫吸收塔浆液发生“石灰石屏蔽”现象的原因、预防办法及应急处理措施是一个十分有意义的课题。

1 “石灰石屏蔽”现象

简单讲，“石灰石屏蔽”是指阻碍SO2吸收的物质屏蔽或者包裹了浆液中的石灰石，造成石灰石与SO2接触受阻，脱硫反应停滞，石膏中石灰石含量不正常增加，浆液pH值并不随供浆量的增加而上升，石灰石的利用率降低甚至丧失的异常现象[1-2]。

方案三(见图4)的思路是将地铁车站与高架桥均沿纵向平行设置，地铁车站作为高架桥的基础，通过结构加强进行处理，直接将高架桥桥墩置于车站顶板之上，高架桥荷载通过车站内部的柱子传递至车站底板，进而传递到地基。

2017年6月26日12∶51至13∶51，金湾电厂4号机组负荷由350MW升至600MW，吸收塔入口烟气SO2浓度由1482.2mg/m3上升到1753.5mg/m3后基本保持稳定，但出口烟气中的SO2浓度仍持续上涨，至14∶29时出口烟气中的SO2浓度已经达到了36.0mg/m3，超过了35mg/m3的限值，然后才开始下降，各项参数变化曲线如图1所示。

值得注意的是，吸收塔此时仍在持续供浆且供浆量不断增加，但是浆液的pH值并没有随着供浆量的增加而上升，反而略有下降。这是异常现象，因为正常情况下浆液供浆量增加时，会引起浆液pH值上升，现在pH值反而下降说明浆液中部分石灰石已经被屏蔽了。为了更进一步判断吸收塔是否真发生了“石灰石屏蔽”，运行人员及时对浆液进行了化验，结果如表1所示。

图1 机组升负荷过程中各项参数变化曲线

(4)若上述处理仍不能凑效时，应联系主机及时降低机组负荷，以减少燃煤量和烟气产生量。同时，及时调整高硫份煤与低硫份煤的配比，以减少烟气中SO2的产生量。

2012年，江西省强对流天气多、降雨量大、覆盖范围广，全省共出现24次明显降雨过程，1月1日至11月10日，全省平均降雨量达1857mm，比常年多20%。各级政府、防汛部门高度重视山洪灾害防御工作。

2 “石灰石屏蔽”发生的原因

发生“石灰石屏蔽”后，该公司运行人员立即检查脱硫系统、电除尘系统等运行情况，并结合浆液参数变化情况，分析导致4号吸收塔浆液发生“石灰石屏蔽”的原因主要有烟气量增加、粉尘浓度高、脱硫废水未排效、燃用煤种调整不合理等几方面。

2.1 燃煤量和烟气量增加

机组升负荷时锅炉负荷增加引起燃煤量和烟气量增加，使吸收塔入口烟气SO2浓度升高，突升的SO2与浆液接触会在短时间内产生大量的HSO3-和SO32-，形成的CaSO3较多，而此时的氧化风量没有相应增加(见图2)，无法将生成的CaSO3完全氧化成CaSO4，过饱和的CaSO3·1/2H2O易沉积在石灰石颗粒表面，致使石灰石溶解受阻，发生亚硫酸盐型“石灰石屏蔽”。

图2 机组升负荷过程中烟气量及氧化风量变化曲线

表1 机组升负荷过程中浆液参数

时间机组负荷/MWSO2浓度/mg·m-3入口烟气出口烟气浆量/m3浆液pH浆液CaCO3含量/%浆液F-浓度/mg·L-1浆液Al3+浓度/mg·L-1浆液密度/kg·m-312∶303571449．524．610．45．284．4323109110912∶503511470．023．49．65．265．7317112113413∶104471505．224．314．65．279．8354110113813∶305681725．025．320．65．2511．3330113114113∶505991698．327．321．85．2314．1311114114914∶105981764．031．224．55．2415．7328111115314∶305961720．035．824．95．2415．9342116115714∶506001680．032．532．65．2616．6319119116015∶105971646．431．321．05．2719．53341171162

2.2 烟气中粉尘浓度高

(3)运行中发现吸收塔浆液已发生“石灰石屏蔽”现象时，应在减少供浆量的同时增加氧化风量，使形成的CaSO3的及时氧化成CaSO4。

2.3 长期没有排放脱硫废水

(2)发生“石灰石屏蔽”应立即出石膏和排放废水，以降低吸收塔内浆液密度。

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2.4 没有合理调整燃烧煤种

为了控制燃煤成本，一般情况下该公司采用的是高硫份煤搭配低硫份煤的混合燃煤方式，但因磨煤机故障机组升负荷过程中没有及时调整燃烧煤种，采用的煤种硫份较高，进入烟气中的硫份增加最终导致吸收塔入口SO2浓度升高。

3 “石灰石屏蔽”的预防及处理

针对上述引起该公司4号吸收塔发生“石灰石屏蔽”的四个主要原因，提出“石灰石屏蔽”的预防及应急处理的针对性措施。

3.1 “石灰石屏蔽”的预防

(1)当机组负荷高或者升负荷时，应首先检查氧化风机运行情况，确保氧化风机运行正常和备用氧化风机能够顺利投入。当出现吸收塔入口烟气SO2浓度明显上升时，应适当增加氧化风量，必要时投入备用氧化风机。

近年来，随着农业绿色现代化的发展，在国家供给侧改革和减肥增效等政策要求下，农资行业正在不断转型升级，在减少肥料生产量和使用量的同时提升其利用率，实现生态和经济的双重效益提升。在这一背景下，作物生长不可或缺的大量元素肥料产品也在不断进行产品升级，传统肥料应用缓释和稳定技术以及与液体肥结合等都受到了业界的广泛关注，推动了尿素等传统肥料利用率的有效提升并适应农业绿色现代发展的要求。

因此笔者也运用草谷比计算法，对信阳市秸秆资源产量进行计算[3]。结合当地农作物的种植情况，主要选取了夏粮（小麦）、秋粮（水稻）、花生、油菜籽、糖料、麻类6类农作物，计算得出信阳市2017年农作物秸秆资源的产量，见表1。从表1中可以看出2017年信阳市理论秸秆产量为727.34万t，实际可收集的秸秆产量约为600万t，秸秆综合利用率约为82%。经过走访河南信阳市淮滨县芦集乡得知，在高压的禁烧政策下，90%以上秸秆进行粗放型还田这一单的形式，少量秸秆资源另作他用。

(1)机组升负荷过程中若发生了“石灰石屏蔽”，此时应立刻减少石灰石供浆量或停止供浆，使吸收塔浆液的pH缓慢下降至适当，使被屏蔽的石灰石消解溶出。

(3)吸收塔脱硫效率的高低与浆液pH有直接关系，正常运行时最佳pH值应控制在5.2-5.8之间，pH过高或过低都会降低脱硫效率，同时“石灰石屏蔽”与浆液pH也有很大关系[3]，因此要求严格控制浆液pH在正常范围。

(4)适时根据机组负荷优化配置燃烧煤种，考虑到燃煤成本的原因，尽量采用低硫份煤和高硫份煤合理搭配使用的燃煤方式。机组负荷高或者机组升负荷时，燃煤量增加且烟气量大，此时应降低高硫份煤的燃烧量，以减少硫分进入烟气系统，从源头上降低烟气中SO2含量。

3.2 “石灰石屏蔽”的处理

(2)维护电除尘器正常运行，尤其是机组升负荷时，严密监视电除尘运行情况，确保除尘器高效率运行。除尘器运行效率的高低直接关系到进入吸收塔浆液粉尘的含量，减少了进入吸收塔的粉尘量，能够很大程度上降低发生“石灰石屏蔽”的机率。

经调查，由于该公司脱硫废水处理系统检修，4号吸收塔已经将近一个月没有排放废水，石膏旋流器分离出的轻液全部重新进入吸收塔后循环利用，而脱硫后产生的废水中含有大量的悬浮物、重金属、氯离子以及过饱和的亚硫酸盐等杂质，这些杂质将会在吸收塔浆液里不断累积，而它们对石灰石浆液吸收SO2是有害的，轻则加重石灰石屏蔽，重则引起浆液中毒。

一段时间以来，机组调峰较为频繁，尤其是机组升负荷时烟尘浓度增加，致使除尘器处理后烟气中粉尘浓度升高，造成进入吸收塔的烟尘量增加，由于粉尘中含有铝化物和氟化物，易导致发生AlFn型“石灰石屏蔽”[3-4]。

从表1可以看出，机组升负荷时间段内，浆液中CaCO3含量不断增加且均大于3%，最高时将近20%，据此可基本判断吸收塔浆液发生了亚硫酸盐型“石灰石屏蔽”[2]。另外，如表1所示，浆液中的Al3+和F-浓度均比较高，其中Al3+超过了100mg/L，而且F-/Al3+摩尔比大于2，据此可判断吸收塔内还发生了氟铝络合物(AlFn,n一般为2～4)型“石灰石屏蔽”[2]。

4 结语

“石灰石屏蔽”是石灰石-石膏湿法烟气脱硫吸收塔中时常发生的现象，导致发生这一现象的原因也很多，但根本原因都是由于吸收塔浆液中产生了阻碍石灰石与SO2反应的物质。浆液发生“石灰石屏蔽”后会直接降低吸收塔的脱硫效率，机组运行中应尽量采取有效措施避免“石灰石屏蔽”现象的发生，若“石灰石屏蔽”已经产生则要及时查找原因并采取针对性的应急处理办法加以解决，严格控制排放至大气中的SO2浓度，防止SO2超标，保护大气环境。

调用中心随后连接注册中心，并通过服务名称从注册中心获取服务所在的IP地址和端口号(即服务地址)，该过程称为“服务发现”。由此，调用中心可根据服务地址，以反向代理的方式调用具体的服务容器，该过程称为“服务调用”。

参考文献：

[1]刘雪峰, 周国芹. 湿法脱硫系统石灰石闭塞成因及预防[J].节能与环保, 2014(8): 64-65.

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[2]浙江省电力试验研究院. 石灰石-石膏脱硫系统石灰石屏蔽现象及诊断及处理方法[P]. CN201210077498. 2.

[3]周国芹,于洪珍, 马雪华, 等. 湿法脱硫吸收塔浆液石灰石屏蔽原因分析及预防处理[J]. 电力科技与环保, 2015, 31(4):35-37.

[4]杨 韦.湿法脱硫废水取水点的优化方案[J].电力科技与环保,2016,32(1):48-49.