石灰石品質對濕法煙氣脫硫系統運行的影響及對策
燃煤電廠煙氣脫硫大多采用石灰石－石膏濕法，采用石灰石作為脫硫吸收劑，隨著石灰石原料需求的不斷增加，某些時間段石灰石品質會降低，給脫硫系統的運行帶來很多問題，使吸收塔漿液起泡溢流加劇，pH值難以提高，石膏漿液難以進行二級脫水，石灰石加倉系統故障頻發等，針對因石灰石品質降低后帶來的運行問題提出了相應的對策，為脫硫裝置的安全穩定運行打下基礎。
0引言
用于濕法FGD的石灰石主要成分是碳酸鈣（CaCO3），石灰石中還含有一些雜質，這些雜質會影響以石灰石作為吸收劑的FGD系統的性能和可靠性[1]。隨著GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》的實施，重點地區SO2的排放標準將執行50mg/Nm3，且脫硫裝置的旁路擋板已基本取消完畢，對脫硫裝置的性能和可靠性有了更高的要求，石灰石品質作為影響濕法煙氣脫硫系統性能和可靠性的一個重要指標，本文結合江蘇利港電廠8套煙氣脫硫裝置的運行經驗，對石灰石品質影響系統運行的幾個關鍵問題進行現象描述、原因分析，并提出了相關解決對策。
1系統概述
江蘇利港電廠共有8臺燃煤發電機組，容量為4×350MW+4×600MW，脫硫裝置全部采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，石灰石漿液制備及石膏二級脫水系統為全廠8臺機組公用。設有一個混凝土儲石罐，儲石罐共有四個下料口，分別對應四臺振動給石機，振動給石機下料至碎石機破碎后的石灰石顆粒經過兩條波紋擋邊皮帶機提升至鋼制的石灰石儲倉頂部，石灰石儲倉下料至三臺稱重給料機，稱重給料機稱重后的石灰石落入三臺濕式球磨機內，配上過濾水在球磨機內研磨成石灰石漿液，供全廠各脫硫島使用，另外還配置一個750m3的石灰石干粉倉，平時儲存一定量的外購石灰石粉，作為濕式球磨機故障時的備用。石膏二級脫水系統配置三臺真空皮帶脫水機，脫水機由變頻電機控制，根據石膏濾餅的厚度來調節轉速，石膏漿液輸送泵將來自各脫硫島一級脫水后的石膏漿液輸送到各臺脫水機濾布上，由真空泵提供的抽吸力將石膏進行二級再脫水，脫水后含水10%左右的石膏進行綜合利用。
2石灰石品質降低對脫硫系統的影響
2.1對吸收塔漿液起泡溢流特性的影響
全廠8臺機組的脫硫裝置自2005年底陸續投入運行后，階段性的某臺爐吸收塔會出現漿液起泡溢流的情況，在文獻資料[2]中對該問題進行過詳細的分析研究，當吸收塔漿液出現起泡溢流后，按照吸收塔內漿液Cl-濃度及時排放脫硫廢水，提高電除塵效率盡量降低煙氣中粉塵濃度后很快就會恢復正常，但曾發生所有運行的吸收塔液位計顯示液位離溢流口還有1m多時就發生大量溢流現象，其中#5、6爐吸收塔最為嚴重，當三臺漿液循環泵全部運行后，吸收塔溢流口出現大量溢流漿液，吸收塔地坑泵來不及打，漿液全部流至地面，加入消泡劑后只能維持一段時間的好轉，被迫減少漿液循環泵的運行臺數，給SO2的減排帶來了很大壓力。
通過現象初步分析吸收塔內石膏漿液品質有問題，12月28日早班，對各吸收塔漿液進行取樣分析，對成品石膏進行取樣分析，向#1、4爐吸收塔內加入部分甲酸鈉，以利于石灰石的溶解，#5、7、8爐吸收塔排部分漿液至事故漿液，補充水以置換吸收塔內漿液。29日早班將進入脫硫吸收塔內使用的工業廢水及RO濃水切至除灰集水井，觀察至下午發現各吸收塔的溢流現象仍無好轉，且28日取樣的各吸收塔漿液部分指標已出來，結果顯示塔內CaCO3含量均高于控制標準3%，最低4.486%,最高8.864%，由于幾臺爐吸收塔幾乎同時出現溢流現象，引發的原因肯定是共性的，而共性的問題主要有煙氣、水和石灰石，煙氣來自于燃煤，查閱最近未燃用新煤種，懷疑有問題的水源自29日早班隔絕后，吸收塔內各指標無任何好轉現象，近期各臺機組未有投油運行情況，電除塵的工作也正常，各吸收塔內脫硫廢水也正常排放，塔內漿液Cl-濃度均在7000mg/l以下，將懷疑的目標重點逐漸轉移至石灰石上來。聯系化學試驗班測量石灰石漿液細度，結果顯示球磨機所制漿液細度為96.55%通過325目，排除石灰石漿液細度不合格引起漿液不消溶的原因，將29日所取樣石灰石進行檢測分析后，得出的分析數據見表1。
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從分析數據中看出，近一階段使用的#31振動給石機下料口中石灰石中CaCO3含量低，MgO含量高，石灰石中含過量MgO（起泡劑），與硫酸根離子反應產生大量泡沫[3]，由于吸收塔溢流管是插入吸收塔底部區域，泡沫未能進入溢流管，在正常運行期間，塔內液面實際高度要高于溢流管液面，在啟動第三臺循環漿泵后，漿液的循環量增加，擾動增加，使漿液內部的泡沫大量增加，在這種作用下，液面會上升較高致使溢流管液面超過溢流口發生大量溢流，且溢流出來的均為漿液，各個吸收塔液位測量的方式均為靜壓測量方式，所以從液位計的顯示上來看，運行液位離溢流液位還有1m多，吸收塔內產生了所謂的“虛假液位”，此時降低吸收塔液位也無法避免溢流現象的產生，利港#5爐脫硫裝置曾發生吸收塔液位降低至循環漿泵跳閘值仍發生溢流的現象。（微信訂閱號：除灰脫硫脫硝技術聯盟ID：DCHLYXJS）
2.2對脫硫效率及漿液pH值的影響
在各臺吸收塔漿液發生起泡溢流的同時，#1、3、4爐吸收塔內漿液pH值持續走低，石灰石供漿量較平時偏大也不見提升，至29日14:00，#1、3、4爐吸收塔漿液pH值已低于5.0的控制范圍低限，最低值達到了3.8，脫硫效率下降明顯，為盡量提高脫硫效率，向#1、3、4爐吸收塔內添加了部分脫硫催化劑，盡量能夠降低凈煙氣SO2的濃度。17:00左右將來自球磨機制漿系統的#11石灰石漿罐原存漿液全部使用完并放空，使用備用的石灰石粉倉（外購的石灰石粉）制漿并給吸收塔供漿后，17:11左右發現一直未能提升的#4爐吸收塔漿液pH值迅速提升（#1、3爐也提升），45分鐘左右就由3.9提升到了正常值5.0，當時#4爐吸收塔的供漿量及漿液pH值變化的趨勢見圖1。
原#4爐吸收塔內供漿量不低，最高時達到了28m3/h左右，但pH值一直無法提升，維持在4.0左右,分析原因為塔內Mg＋含量過高，這些Mg＋通過石灰石漿液進入吸收塔內后，由于同離子效應，影響CaCO3溶解和正常氧化反應，因為Mg＋的活性遠高于Ca+,在Mg＋含量較高的情況下，首先結合陰離子，阻礙Ca+與HSO32-，SO42-等離子的結合，從而抑制石灰石的溶解[4],不溶解的碳酸鈣均存在于吸收塔漿液中。
2.3對石膏二級脫水性能的影響
全廠吸收塔漿液起泡溢流，pH值難以提高的同時，石膏二級脫水系統的運行也遇到了問題，真空脫水機上石膏濾餅厚度DCS上顯示35mm，且脫水機的頻率已至最大，就地檢查發現實際石膏濾餅厚度較薄，至濾餅測量部分石膏漿液上面全部積存水，濾餅根本無法成形，濾餅測量裝置受石膏漿液表面水份影響不能正常測量出實際厚度，汽水分離器內部真空度達-70kPa以上，取樣測試的成品石膏水份高達19.06%，難以進行綜合利用。
石膏脫水機是靠真空泵來吸出石膏漿液中的水份的，從吸收塔漿液分析結果可以看出，石膏漿液中碳酸鈣含量非常高，由于碳酸鈣的顆粒小，會導致濾布的濾孔被堵住，真空度很高也難以析出水，同時石膏漿液中CaSO4·2H2O含量低，石膏晶體體積小，大多為可溶性細小雜質，這些雜質均難以脫水，所以石膏脫水機生產出的成品石膏水份高。（微信訂閱號：除灰脫硫脫硝技術聯盟ID：DCHLYXJS）
2.4對石灰石加倉及破碎系統的影響
石灰石在破碎以及輸送的過程中，如果含有較多粉狀物以及水份，這些粉狀物遇水后具有很強的粘結性能，在破碎機內部粘結后會導致其運行中頻繁跳閘，需要經常性的停運來進行人工清理工作，如果在波紋擋邊皮帶機的料斗中粘結，在皮帶回程的過程中其重量會增加很多，波紋擋邊皮帶很容易從托輥上面脫落，沒有及時發現會導致皮帶被拉斷。波紋擋邊皮帶料斗中積料情況見圖2，皮帶被拉斷的情況見圖3。
2.5對濕式球磨機運行的影響
當石灰石中粉狀物和水分含量高后，濕式球磨機入口落料管非常容易堵料，引起稱重給料機跳閘；當石灰石中SiO2含量高后，難以研磨，球磨機棄料槽中產生的棄料非常多，增加人工清理的成本，鋼球的消耗量也增加；當石灰石中存在一些樹枝等纖維類雜質后，經過球磨機研磨后，這些雜質會進入供漿系統管路、漿液循環泵入口濾網中，導致管道及入口濾網堵塞。
3處理對策
3.1源頭上控制入廠石灰石指標
(1)嚴格控制入廠的石灰石指標，要求其CaCO3含量高于93%，MgO含量低于1%，SiO2含量低于2%，含水量低于2%。
(2)MgO含量高于3%的白云質石灰石盡量不要作為脫硫吸收劑，此類石灰石不適合石灰石－石膏濕法脫硫劑運行，會導致吸收塔漿液起泡溢流加劇、pH值難以提升、吸收SO2能力下降，成品石膏質量下降等一系列問題。
(3)對于采用波紋擋邊皮帶機的石灰石加倉系統，石灰石粒徑低限應控制在5mm以上，避免粉狀物過多，梅雨季節、重大節日前應該提前采購一定量的石灰石，避免貨源緊張時只能選擇低品質的石灰石。
(4)由于石灰石價格相對低廉，入廠采樣方式不少是人工采樣，導致石灰石樣不具備代表性，無法真實反應石灰石的品質，給后續異常的分析也帶來困難，建議采用自動采樣裝置。
3.2已使用低品質石灰石導致漿液出現異常應采取的措施
(1)當發現運行中漿液pH值難以提高時，不要過量供漿，適當降低燃煤含硫量，多補充一些水置換部分漿液，加強脫硫廢水排放，向吸收塔內添加部分甲酸鈉以促進石灰石的溶解，有多套制漿系統的應該盡快更換石灰石使用。
(2)當從石膏旋流器處觀察吸收塔漿液出現細密且顏色發白的豐富泡沫時，應該考慮檢測石灰石中MgO的含量是否在正常范圍內。當已發生吸收塔溢流口有大量漿液溢流時，應盡量減少漿液循環泵的運行臺數，添加部分消泡劑，消泡劑的添加量需要根據實際情況來總結，過多的添加消泡劑會抑制SO2的吸收。
(3)當吸收塔漿液溢流時，不要過多降低吸收塔液位運行，降低吸收塔液位對于減少漿液起泡溢流的作用不大，容易使漿液循環泵發生振動大氣蝕現象。
(4)脫硫裝置運行過程中應該注重加強對石灰石、吸收塔漿液、成品石膏的化學監督工作，監控好各項參數，有異常數據時能夠及時發現，及時處理。
3.3其它措施
(1)波紋擋邊皮帶機除正常的跑偏開關以及拉繩開關外，增加防沉降開關，當波紋擋邊皮帶料斗中積料過多下沉時，能夠及時觸發沉降開關，動作皮帶機跳閘，避免皮帶被拉斷的設備損壞事故發生。
(2)在球磨機的入口增加堵料開關，有堵料報警時及時停運制漿系統運行，當使用粉狀物及水份高的石灰石時，就地增加巡回檢查次數，發現有積料及時安排清理。
(3)石灰石供漿管路中增加石灰石漿液過濾器，避免漿液中雜質進入脫硫吸收塔內部，石灰石漿液過濾器定期用工藝水進行沖洗。
(4)真空脫水機是脫硫系統運行最后一環節，前面的一些異常往往都能在最后的脫水環節中體現出來，因此平時應該監控好其運行參數，特別是真空值，當發現真空值明顯偏高時，要及時取樣分析漿液成分，有針對性的進行處理。（微信訂閱號：除灰脫硫脫硝技術聯盟ID：DCHLYXJS）
4結論
石灰石分布廣泛，儲量豐富，價格不高，是很好的脫硫吸收劑，通過運行實踐表明，石灰石的品質高低對于脫硫裝置的性能及穩定運行有較大的影響，各廠應該根據自己的實際情況制定石灰石品質保證值，且在實際的運行中應該能夠嚴格按照保證值來采購，以保證脫硫裝置的性能及可靠性。
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