煙氣脫硫吸收塔采用噴淋空塔,整個吸收塔系統漿液循環噴淋系統采用3+3布置,塔體上、下各設置三層噴淋,中間設置導流錐、收集碗,每套脫硫裝置設置配套的強制氧化系統。從表1可以看出,二級循環的配置情況,無論是循環泵流量,還是氧化風量均小于一級循環,設計的工藝處理過程,80%～90%的SO2脫除發生在一級循環,只有10%～20%的SO2是在二級循環噴淋中脫除。

從表2可以看出,脫硫在實際運行時,與設計運行參數偏差較大,一級循環泵只運行了1臺,而二級循環泵運行了2臺;一、二級循環漿液的pH值均偏高;二級塔漿液密度高于設計值;二級氧化風量較大。之所以采用這種運行方式主要基于兩點,一是考慮到節能,盡可能運行更低功率的設備;二是由于認識偏差,避免脫除效率達到100%,出口排放濃度降到0,造成外界質疑數據的真實性。

通過對運行期間DCS各項數據進行對比,結合吸收劑耗量的計算,漿液、副產物品質化驗分析,發現此時二級循環已經成了主脫硫區域,脫除SO2占比約70%,而一級循環只占比約30%。采用這種運行方式,在燃煤硫分較低時,短期內不會影響脫硫的處理能力,仍然可以保證35mg/m3的排放指標,但長時間運行,將會對設施的安全穩定運行和最終的煙氣達標排放帶來一系列的問題。

脫硫系統運行規程要求,在正常生產過程中,循環泵運行不小于2臺,并采用邏輯保護,小于2臺時會啟動保護。這一設計理念主要是考慮到,當唯一運行的循環泵故障跳機時,備用循環泵因電動閥門開啟時間較長,難以及時投運,高溫煙氣容易對噴淋系統造成嚴重的破壞。顯然,電廠雖然運行了3臺循環泵,但一級循環泵只運行了1臺,2臺二級循環泵因處于隔離狀態,并不能及時對高溫煙氣進行降溫,當一級循環泵出現故障跳機時,高溫煙氣仍然會對一級噴淋系統造成損壞,這為系統的安全穩定運行留下了較大的隱患。

SO2的吸收以二級循環為主,在二級循環漿液高pH值運行的情況下,含高濃度SO2的煙氣與石灰石漿液反應,瞬間生成了大量難以氧化的亞硫酸鈣,吸收塔存在結垢的問題,當結垢塊掉落時容易損毀噴淋層的噴嘴等部件,對后續設備的正常運行造成負面影響。

按照單塔雙循環工藝的設計,AFT塔是新鮮漿液的主要供漿點,為了保證煙氣出脫硫吸收塔前,殘余SO2能被高效地吸收,漿液pH值一般控制較高,此時漿液中有大量未完全溶解的石灰石顆粒,而CaSO4·2H2O和CaSO3·1/2H2O含量并不高,未反應的石灰石會通過AFT旋流器的底流進入一級循環系統使用。

把二級循環作為主脫硫區后,由于煙氣中SO2含量高,與漿液中的石灰石反應后會瞬時產生大量的CaSO3·1/2H2O和部分CaSO4·2H2O,這些副產物會包裹在未溶解的石灰石顆粒表面,造成石灰石被屏蔽,從而導致吸收劑的耗量增加。在生產中,一般采用石灰石單耗來衡量吸收劑用量情況,即去除單位SO2所消耗的石灰石量:

式中:A石灰石消耗量,kg;ESO2脫SO2脫除量,kg。

式中:ESO2產為發電機組SO2產生量,t;M為機組發電煤炭消耗量,t;α為SO2產污系數;ESO2排為SO2排放量,t。

根據連續5m實際運行數據統計,吸收劑單耗遠遠高于理論的計算值,見圖1。

可以看出,SO2去除單耗實際值達到了2.04,遠高于理論計算值1.76,經過調整后,SO2去除單耗下降至1.83。按照全年計算,每年的石灰石耗量將比理論用量多出約9200t。可見,石灰石的利用率非常低。