石灰石(石灰)-石膏法烟气脱硫装置水平衡问题探讨
摘 要：石灰石-石膏法烟气脱硫系统水平衡问题是确保脱硫系统稳定运行的关键；确保锅炉在30%~100%负荷之间脱硫系统中的水平衡，既可以有效避免除雾器堵塞、结垢，又可以降低废水排放量，减少系统耗水量。
关键词：湿法脱硫 水平衡 控制措施
一、引言
石灰石-石膏法烟气脱硫系统水系统失衡问题一直是影响脱硫系统连续、稳定的重要原因。目前国内已投运的湿法脱硫装置大多存在脱硫系统进水量过多，水系统失衡，使得除雾器冲洗系统不能投自动，甚至有的除雾器一周冲洗一次。除雾器的冲洗水量不足及冲洗频率偏低，造成了除雾器堵塞、结结垢严重，严重影响除雾器的除雾效果及脱硫系统的稳定运行。
鉴于目前湿法烟气脱硫装置中水系统存在的问题，本文通过对马鞍山湿法脱硫项目水平衡计算进行分析论证，并在本项目中实际应用，得到很好的效果。文中从水系统的构成、用水设备的运行情况进行分析，通过采取调整用水系统的运行方式、调整设备、回收利用系统内工艺水等措施，提出了解决脱硫系统中水失衡的办法。
二、项目介绍
安徽马鞍山电厂“上大压小”2×600MW扩建工程烟气脱硫工程采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术，一炉一塔配置；于2013年3月27号，1#机组与脱硫系统同步通过168小时试运行；于2013年6月4号，2#机组与脱硫系统同步通过168小时试运行；168期间脱硫效率＞96%，水系统运行正常，除雾器冲洗全部投自动运行，脱硫系统主要设计和配置情况：
1.烟气系统不设烟道旁路，不设GGH，采用湿烟囱排放。
2.每个吸收塔浆液池设置4台侧进式搅拌器，氧化空气采用曝气管形式曝气；
3.吸收塔为采用空塔喷淋，设置三层喷淋层；
4.除雾器采用两级屋脊式，设有四级除雾器冲洗，其中下面三层冲洗为气动阀门DCS自动逻辑控制，最上层为手动阀门手动开关定期进行冲洗；
5.石灰石粒径为≤20mm，采用湿式球磨机制备含固浓度~30%的石灰石浆液，浆液中石灰石的粒径为325目（通过率大于90％）。
6.脱硫系统不设增压风机，与引风机合并；
7.工艺水系统配置2台工艺水泵和4台除雾器冲洗水泵，每塔对应两台除雾器冲洗水泵，负责除雾器的冲洗水供应；
8.脱硫系统配套2台真空皮带脱水机系统，脱水后的石膏表面含水率小于10％，纯度达90%以上；
9.脱硫系统还配置有一套处理20t/h的废水处理装置，去除脱硫浆液里的氯离子、粉尘和重金属离子。
三、湿法脱硫水平衡分析
在石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫装置中，进入FGD系统的水主要由原烟气含水、石灰石浆液制备用水、除雾器冲洗用水、真空皮带脱水机用水、氧化空气冷却用水和设备冷却和密封水组成；排出FGD系统的水主要由净烟气含水、90%的石膏带走水、脱硫系统产生废水的排放水等几部分组成。
四、以马鞍山项目为例分析水平衡问题
主要设计参数：
1.单台机组BMCR工况100%负荷条件下，根据物料平衡和设备选型计算：
1.1入口烟气含水量：146.43t/h；
1.2出口烟气含水量：260.00t/h；
1.3石灰石浆液制备水用量：29.66t/h；
1.4石膏带走的水量(石膏的结晶水和10%的含水率)为：4.33t/h；
1.5废水排放量：10t/h
1.6真空皮带脱水机水用量（润滑水、密封水、石膏及滤布冲洗水）：25t/h；
1.7氧化风机风量12500Nm3/h，从120℃降低到50℃，需要减温水量为5.04t/h；
1.8设备冷却水需要的水量：9t/h
1.9除雾器冲洗水量（平均小时耗量）：44.3t/h
2.单台机组BMCR工况100%负荷条件下，水量平衡计算：
2.1进入FGD湿法脱硫系统水量：
（1）+（3）+（6）+（7）+（8）+（9）=259.3t/h
2.2FGD湿法脱硫系统排出的水量为：
（2）+（4）+（5）= 264.33 t/h
结论：②＞①，满足锅炉100%负荷运行要求，系统内少的水量②—①=5.03t/h从除雾器冲洗水补充，除雾器完全能投入自动运行。
3.单台机组BMCR工况30%负荷条件下，水量平衡计算：
当锅炉负荷降低到30%时，（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）的水量降低到原有的30%。
3.1进入FGD湿法脱硫系统水量： （（1）+（3）+（6））×30%+（7）+（8）+（9）=118.67t/h
3.2FGD湿法脱硫系统排出的水量为： （（2）+（4）+（5））×30%= 82.3 t/h
结论：②＜①，不满足锅炉30%负荷运行要求，多出的水量①—②=36.37t/h；除雾器5小时内不能自动冲洗，如果手动冲洗不能完成一个冲洗程序。
4.根据单台机组30%及100%锅炉负荷条件下运行情况分析，提出以下解决办法：
4.1石灰石浆液制备水采用真空皮带脱水机滤液，这部分水不计入到水平衡计算范围内。
4.2将设备冷却及密封水回收利用，具体做法为：设置回收水池，将设备冷却及密封水用泵打回到工艺水箱进行综合利用。
4.3废水排放水量按10t/h排放，低负荷时降低了吸收塔内的Cl离子浓度，延长了设备的使用寿命。
4.4除雾器冲洗水阀门电动改为气动，提高了冲洗效率；电动阀门的开启时间为15秒（开启到开到位），气动阀门的开启时间为5秒；经工程曲线分析电动阀门开启都70%时，除雾器冲洗水量和水压才能达到设计要求。也就是电动阀门与气动阀门对比，有12秒钟水流量是起不到冲洗效果的。马鞍山项目每台吸收
塔设置的气动阀门为24个，手动8个，除雾器水泵流量为150m3/h，每个阀门一小时平均启动一次，正常冲洗水流量为2.5t/h。如果按电动阀门设置，每个不满足的冲洗水要求的冲洗水量为0.5t/h。总节约水量为24×0.5=12t/h
5.系统调整后，单台机组BMCR工况30%负荷条件下，水量平衡计算：
5.1进入FGD湿法脱硫系统水量： （（1）+（6））×30%+（7）+（9）—12=88.64t/h
5.2FGD湿法脱硫系统排出的水量为： （（2）+（4））×30%+（5）= 89.3 t/h
结论：①＜②，不满足锅炉30%负荷运行要求，多出的水量②-①=0.66t/h；除雾器能自动冲洗。
五、结论
马鞍山项目按照上面系统设置后，1#除雾器运行3个月后停机期间检查未出现结垢、堵塞，运行过程中吸收塔未出现溢流现象，脱硫效率一直在96%以上。
六、结语
通过采取对用水系统运行方式的调整、设备的更换以及提高脱硫系统内工艺水的回收率等措施，完全能实现电厂30%~100%负荷条件脱硫装置水系统的平衡，避免除雾器冲洗系统不能投运，控制了因除雾器不能正常冲洗造成的除雾器堵塞、结构而损坏问题、确保了脱硫系统的稳定运行。
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