雷金峰
中国电建集团河南工程有限公司 河南 郑州450000
摘要 煤炭是我国的主要能源，在燃煤发电厂大气污染治理之烟气脱硫技术领域，大部分机组采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术。为实现更高的脱硫效率以达到超低排放要求，燃煤发电厂需对原有脱硫设施进行改造，本文采用湿法脱硫循环浆液pH调控技术，来降低机组引风机和浆液循环泵的电耗。通过研究发现，其具备较好的的经济效益及推广应用价值。
关键词：pH调控技术；节能效益；燃煤电厂；超低排放；
中图分类号：U420.12文献标志码：C
1、项目简介
某公司现有4台220t/h高温高压循环流化床燃煤锅炉、2台220t/h高温高压循环流化床污泥焚烧炉和1台130t/h高温高压生物质焚烧锅炉，烟气排放均已实现超低排放，其中炉外脱硫工艺均采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺。为满足超低排放要求，公司长期运行4台浆液循环泵，由于无在线备用泵，因而一旦其中1台浆液循环泵出现故障则难以保证满足超低排放的要求。为进一步稳定二氧化硫的排放以及实现节能降耗目的，在3号、4号、5号机组采用脱硫循环浆液pH调控技术。性能要求:针对目前3号、4号、5号每台炉的4台脱硫浆液循环泵同时运行的现状，将其改变为可在长期停运任一台的前提下保持脱硫效率不变，即脱硫塔出口SO2排放浓度维持或优于现指标(SO2浓度以小时均值计)，从而达到节能降耗并实现在线备用1台循环泵。
2、技术原理
改造前吸收塔配置及pH控制示意如图1所示。采用湿法脱硫循环浆液pH调控技术前，3号、4号、5号机组均采用石灰石―石膏湿法脱硫工艺，吸收塔内均采用4层喷淋+1层合金托盘的典型配置。塔内浆池与喷淋层浆液pH完全一致，均控制pH在5.6左右。
图1改造前吸收塔配置及pH控制示意
改造后吸收塔配置及pH控制示意如图2所示。在浆液循环泵出口加装pH测控系统，通过该系统对吸收塔喷淋层浆液的pH值进行自动调节与控制；即通过浆液循环泵出口的pH测控系统在线测量自动控制浆液循环泵入口的pH调节剂加入量，将吸收塔内浆池的低pH值(约5.6)的浆液调节至高pH值(约6.5)并由浆液循环泵输送至吸收塔内喷淋层，从喷淋层喷出的高pH值浆液在塔内下降过程不断吸收SO2后又迅速下降至低pH值，使得吸收塔内浆液始终维持在低pH值。由于不改变吸收塔内浆池的pH值，对塔内浆池脱硫产物的氧化和结晶环境未产生影响，由此可为吸收塔提供高pH脱硫、低pH氧化结晶的理想条件，从而实现在不降低脱硫效率的条件下降低液气比，以达到在满足超低排放的情况下降低厂用电率的目的，真正实现节能型环保技术的理念。
图2改造后吸收塔配置及pH控制示意
3运行数据分析
改造后的吸收塔自2019年9月陆续投入运行以来，经过调整优化和长期运行考验，完全达到初期设想。即将改造前3号、4号、5号每台炉的4台脱硫浆液循环泵长期同时运行的情况改变为可长期停运任一台的前提下保持脱硫效率不变，脱硫塔出口二氧化硫排放浓度维持或优于现指标(二氧化硫浓度以小时均值计且达到超低排放指标)，从而实现在节能降耗的同时可长期在线备用1台循环泵(每台炉)的目的，大幅提高脱硫系统安全稳定运行的可靠性。
根据机组DCS数据记录，以4号机组运行数据为例，分别取2020年3月2日00时～3月8日24时(脱硫系统投运4台循环泵)、2020年3月24日00时～3月30日24时(脱硫系统投运3台循环泵+pH调控)的运行数据，对其进行锅炉负荷、脱硫吸收塔入口SO2浓度等对比分析。
3.1吸收塔阻力变化
4号炉4台循环泵运行时吸收塔平均差压为2.42KPa，4号炉3台循环泵+调节系统运行时吸收塔平均差压为2.05KPa，即在减少1台浆液循环泵运行的情况下吸收塔阻力会明显降低，调节系统投运后2台炉脱硫塔阻力下降低约370Pa。
3.2对脱硫副产物的影响
在pH调控系统连续运行期间，石膏脱水系统、废水处理系统均运行正常，未发现对脱硫副产物及脱硫废水的明显影响因素；对pH调控系统投运前后脱硫副产物石膏的取样化验分析结果表明其成分变化不大，可判断未对脱硫副产物石膏有影响。pH调控系统投运前的循环浆液成份化验分析结果如下:含水率81.21%、含固率18.79%、pH值5.66、CaSO3·1/2H2O含量为2.31%、CaSO4·2H2O含量为81.55%。pH调控系统投运后的循环浆液成份化验分析结果如下:含水率77.89%、含固率22.11%、pH值6.46、CaSO3·1/2H2O含量为2.02%、CaSO4·2H2O含量为86.62%。从脱硫石膏100倍电镜照片和主要成份可看出:脱硫石膏成份及晶体颗粒无明显变化，说明不会对脱硫石膏的氧化和结晶产生明显影响。
结语
综上所述，经精心调试和数月的运行考验，pH调控系统各设备工作正常，各项性能及指标均能满足要求。pH调控系统具备以下优点:①系统简单，自动化程度高，不需额外增加运行人员。②满足机组不同负荷和工况的运行调节要求，适应性好。③节能效果明显，经济效益显著。在满足超低排放指标要求的条件下可节省厂用电，具有较好的经济效益，实现了环境效益(满足燃煤电厂超低排放)与经济效益(降低厂用电率)两者兼顾。因此，pH调控技术在燃煤发电厂石灰石—石膏法烟气脱硫系统具有很好的推广应用价值。
参考文献
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