某燃煤電廠脫硫系統(tǒng)中，#1吸收塔出現(xiàn)廢水坑大量漿液溢流、石膏含水量過高和除霧器堵塞等現(xiàn)象。通過分析，發(fā)現(xiàn)主要原因?yàn)槲账?fù)荷較大，導(dǎo)致空塔流速過快、亞硫酸鈣氧化不充分、吸收塔內(nèi)漿液密度過高、脫硫吸收漿液霧化顆粒量不足；結(jié)合其脫硫系統(tǒng)的超低排放改造，進(jìn)行了增設(shè)噴淋層和改用單向雙頭式噴嘴、增設(shè)不銹鋼托盤、設(shè)置增效環(huán)、改用三級(jí)屋脊高效除霧器、增加備用旋流子等設(shè)備改擴(kuò)建。同時(shí)，提出了控制吸收塔pH值和密度、添加脫硫增效劑、增加氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)和提高除霧器清洗頻率等改進(jìn)措施。

由于環(huán)保要求日益嚴(yán)格，燃煤電廠煙氣脫硫工作引起了廣泛關(guān)注。石灰石石膏濕法脫硫(WFGD)工藝由于具有脫硫劑原料廉價(jià)易得、脫硫效率高、技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國燃煤電廠煙氣脫硫的首選工藝。

在WFGD系統(tǒng)中，由于現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與設(shè)計(jì)工況的偏差，往往會(huì)產(chǎn)生各種不正常現(xiàn)象和問題。本文對(duì)某電廠脫硫吸收塔廢水坑漿液溢流和除霧器堵塞等現(xiàn)象發(fā)生的原因，以及運(yùn)行操作需要注意的問題進(jìn)行了分析與探討。

1脫硫系統(tǒng)概述

某電廠脫硫系統(tǒng)采用WFGD工藝。此法將破碎研磨的粉狀石灰石與水混合，攪拌制成脫硫吸收漿液；其在吸收塔內(nèi)與煙氣充分接觸混合，漿液中的CaCO3與煙氣中的SO2以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成脫硫石膏CaSO4.2H2O；石膏經(jīng)脫水裝置脫水后回收，SO2由此被脫除。具體化學(xué)反應(yīng)原理如下：

該電廠#1機(jī)組為350MW的國產(chǎn)超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，一爐一塔，未設(shè)置煙氣換熱器(gasgasheater，GGH)。SO2原設(shè)計(jì)排放濃度為168mg/m3，脫硫效率不小于95%。脫硫島主要由煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝沖洗水系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

圖1#1機(jī)組脫硫島運(yùn)行系統(tǒng)

吸收塔設(shè)計(jì)為噴淋塔式，高31.25m，直徑12m，設(shè)計(jì)液位9.7m，實(shí)際運(yùn)行中的漿池容積為1100m3。設(shè)置2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)，分別向吸收塔供應(yīng)氧化空氣，運(yùn)行方式為一運(yùn)一備。塔內(nèi)漿液循環(huán)功能由3臺(tái)漿液循環(huán)泵和3個(gè)噴淋層實(shí)現(xiàn)，噴淋層每層間隔2m，噴嘴采用單向單頭式，噴淋層上方為單級(jí)平板式除霧器。石膏漿液密度儀表安裝在吸收塔底部石膏排出泵的出口管道上，運(yùn)行中根據(jù)該儀表密度值的高低自動(dòng)控制石膏漿液的排放，即密度值低于設(shè)定值(一般為1130~1140kg/m3)時(shí)，石膏旋流分離器雙向分配器轉(zhuǎn)換到吸收塔，漿液在塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)，吸收SO2；一旦密度超過設(shè)定的最大值，雙向分配器轉(zhuǎn)換到排出泵出口管道，開始排放石膏，并運(yùn)至石膏旋流器。石膏漿液脫水系統(tǒng)主要分為2級(jí)，一級(jí)系統(tǒng)包括2臺(tái)石膏排漿泵運(yùn)行和1套石膏旋流器(包含5個(gè)旋流子)，運(yùn)行方式分別為一運(yùn)一備和四運(yùn)一備；經(jīng)一級(jí)系統(tǒng)脫水后的石膏漿液固含量約50%，再送入公用的二級(jí)脫水裝置，真空皮帶脫水機(jī)處理至固含量達(dá)到90%左右，貯存于石膏倉庫間。

脫硫后的凈煙氣腐蝕性有所降低，但其濕度增大、溫度下降；由于系統(tǒng)不設(shè)GGH，導(dǎo)致進(jìn)入凈煙道的煙氣溫度低于硫酸蒸氣的露點(diǎn)溫度，造成其夾帶的少量水蒸氣和SO3，在流經(jīng)煙道和煙囪過程中遇冷形成酸性冷凝水。冷凝水通過煙道及煙囪上安裝的冷凝水管回收至#1廢水坑，由地坑排水泵輸送至脫硫吸收塔。脫硫煙道冷凝水收集及處理路線如圖2所示。凈煙氣原煙氣地坑排水泵#1吸收塔#1廢水坑出口凈煙道冷凝水管煙囪為冷凝水管道

圖2脫硫煙道冷凝水收集及處理路線

2事故及原因分析

2.1事故經(jīng)過

3月1日18:00事故發(fā)生時(shí)，某電廠脫硫系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，大量漿液從#1吸收塔出口凈煙道冷凝水管流出，導(dǎo)致#1廢水坑滿坑，大量漿液溢流至#1吸收塔周圍地面，污染了環(huán)境。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)脫水機(jī)脫水困難，產(chǎn)出的石膏含水率為23.6%，超過了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(12%)，品質(zhì)不合格，如圖3所示。

圖3含水率不合格和合格的石膏

停機(jī)檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)除霧器葉片堵塞嚴(yán)重，如圖4所示。

圖4#1吸收塔內(nèi)除霧器葉片堵塞

2.2吸收塔負(fù)荷較大導(dǎo)致空塔流速過快

從表1數(shù)據(jù)分析，自2月21日以來，進(jìn)入鍋爐的燃煤平均含硫量在1.4%以上，鍋爐平均負(fù)荷在80%以上；由于燃煤發(fā)熱量降低，相對(duì)燃用煤量增大，煙氣量也隨之增大，加上原煤中含硫量較高，造成進(jìn)入#1吸收塔需要處理的SO2總量增加。

因此，需要處理的煙氣量和SO2濃度均超過原設(shè)計(jì)值，吸收塔負(fù)荷較高，可能引起空塔流速激增。根據(jù)空塔流速計(jì)算公式：

(1)式中：V為煙氣的空塔流速，m/s；Q為塔內(nèi)原煙氣流量，m3/s；A為吸收塔橫截面，m2；R為吸收塔橫截面半徑，m。

事故出現(xiàn)時(shí)，Q為5.14x108m3/s，R為6m，可計(jì)算得知V=4.55m/s，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)時(shí)的流速3.8m/s。

吸收塔設(shè)計(jì)流速一般為3.4~4.0m/s，在此區(qū)間內(nèi)比較適合氣液逆流混合?？账魉偬?，造成煙氣和脫硫吸收漿液接觸反應(yīng)時(shí)間短，出現(xiàn)煙氣短路現(xiàn)象，導(dǎo)致脫硫效率達(dá)不到95%的設(shè)計(jì)要求。此外，除霧器設(shè)計(jì)流速略高于吸收塔設(shè)計(jì)流速，若空塔內(nèi)煙氣流速過高，煙氣通過除霧器的流速更高，超過其設(shè)計(jì)流速，導(dǎo)致除霧器不能有效去除煙氣攜帶的漿液顆粒，同時(shí)除霧器葉片被部分破壞、失效，煙氣夾帶大量石膏漿液進(jìn)入凈煙道，并流至煙道冷凝水排放管。

脫硫系統(tǒng)超低排放改造中，該電廠已經(jīng)完成了吸收塔的原地重建，將其直徑擴(kuò)大到13.1m，當(dāng)Q不變時(shí)，可根據(jù)式(1)得到改造后的V=3.8m/s，符合設(shè)計(jì)流速。