火电厂烟气脱硫系统运行常见故障分析

火电厂烟气脱硫系统运行常见故障分析

魏金龙

在最近这几年中，中国的电力发展势头良好，但是在发展的过程中也出现了一些问题，最为严重的便是火电厂排放二氧化硫的问题，在全国二氧化硫总排放量中占有较大比例的便是火电厂二氧化硫的排放量，因此，为了降低火电厂二氧化硫的排放量，很多工厂选用了烟气脱硫系统，但是在实际运行的过程中出现了一些故障，本篇文章就主要针对这些故障进行研究。

一、简介脱硫工艺

氨法脱硫工艺是根据氨与二氧化硫，水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等，目前应用较为广泛的是湿式氨法。

1.1电子束氛法(EBA法)与脉冲电晕氨法(PPCP法)电子束氨法与脉冲电晕氨法分别是用电子束和脉冲电晕照射喷入水和氨混合的、已降温至70℃左右的烟气，在强电场作用下，部分烟气分子电离，成为高能电子，高能电子激活、裂解、电离其他烟气分子，产生多种活性粒子和自由基。在反应器里，烟气中的二氧化硫，NO被活性粒子和自由基氧化为高阶氧化物三氧化硫，二氧化氮，与烟气中的水相遇后形成硫酸和硝酸，在有NH3或其它中和物注入情况下生成硫酸铵和硝酸铵的气溶胶，再由收尘器收集。脉冲电晕放电烟气脱硫脱硝反应器的电场本身同时具有除尘功能。这两种氨法能耗和效率尚需改进，主要设备如大功率的电子束加速器和脉冲电晕发生装置还在研制阶段。

1.2简易氨法

简易氨法已商业化的有TS，PS氨法脱硫工艺等，主要利用气相条件下的水与二氧化硫间的快速反应设计的简易反应装置，严格地讲简易氨法是一种不回收的氨法，其脱硫产物大部分是气溶胶状态的不稳定的亚硝盐，回收十分困难，氨法的经济性不能体现;且脱硫产物随烟气排空后又会有部分分解出二氧化硫，造成二次污染，所以该工艺只能用在环保要求低、有废氨水来源、不要求长期运行的装置上。

1.3湿式氨法

湿式氨法是目前较成熟并已工业化的氨法脱硫工艺，该工艺既脱硫又脱氮。其工艺过程一般分成三大步骤:脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。根据过程和副产物的不同，湿式氨法又可分为氨一硫氨肥法、氨一磷硝肥法、氨一酸法、氨一亚硫酸铰法等。

二、湿式氨法脱硫技术存在的主要问题

2.1氨易挥发

这里所述的氨逃逸专指气态氨随烟气排出脱硫装置的现象。在氨法脱硫工程中，通常造成氨逃逸的主要原因是脱硫循环液中游离氨含量高。氨是极易挥发的物质，常温常压下氨是气体。所以在氨法脱硫的工程中需要将氨的浓度和温度降到尽量低。脱硫所需要的氨是由脱除烟气中的二氧化硫的量所决定的，所以为了使吸收液中氨的浓度降低，只能加大吸收液的循环量，同时，吸收液温度降低。

另外，亚硫酸铵氧化率低也是造成氨逃逸严重的另一个原因。脱硫生成的亚硫酸铵是不稳定的化合物，如果不及时氧化成稳定的硫酸铵，容易分解成二氧化硫和氨，造成排放烟气中二氧化硫升高同时氨逃逸加剧。

2.2气溶胶

在氨法脱硫方法中，所谓气溶胶是指气态酸性氧化物在一定条件下与气态氨反应，生成相应的极细的铵盐固体微粒，如同烟尘漂浮在气体中。根据生成气溶胶氧化物的酸性程度，可以分为弱酸性气溶胶和强酸性气溶胶，主要是亚硫酸铵和硫酸铵。氨法脱硫的工程越来越多，规模越来越大，人们注意到所谓的“白烟”问题，主要是气溶胶的原因。在气态氨和水存在的条件下与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应生成了硫酸铵和亚硫酸铵固体微粒，不容易除去。

三、应对措施

从氨逃逸的形成机理来看，抑制氨逃逸和气溶胶的的产生需要从机理上对其抑制，有机催化剂的加入后从反映机理上抑制了氨逃逸和气溶胶，另外在工艺上的控制也能有效的抑制氨逃逸和气溶胶的产生。

3.1有机催化脱硫反应机理

有机催化剂催化氧化法则是利用有机催化剂中的有效分子片段亚砜与亚硫酸结合形成稳定的共价化合物，有效的抑制了不稳定的亚硫酸的逆向分解。由于烟气中氧气的存在，促进亚硫酸被持续氧化成硫酸，催化剂随即与亚硫酸分离，生成的硫酸在塔底与加入的碱性物质如氨水等发生酸碱中和反应而生成硫酸铵化肥。

3.2选择合理的液气比

氨逃逸和气溶胶的形成与液气比关系密切，从抑制气溶胶的角度考虑，选择较大的液气比可以将液相游离氨含量控制的很低，也使气相氨的含量很低，这样就抑制了气溶胶的生成。美国Marsulex公司主张液气比在10以上，这是经过长期研究的结论，应该具有很高的参考价值。目前国内氨法脱硫液气比取5~10。

3.3氨水浓度

避免脱硫过程中生成气溶胶的措施是将脱硫区域气态氨含量降低，由气液平衡得知，氨水的浓度降低可以有效的降低气态氨的浓度。一般工业上氨浓度控制在10%~20%。

3.4设置氨回收段

在脱硫塔吸收段上方设置一个氨回收段，对于减少氨逃逸有一定效果。喷淋水会与上升的脱硫后烟气逆向接触，烟气中的氨被喷淋水吸收。脱硫塔吸收段与氨回收段之间由横断塔体的隔板隔开，隔板上装有升气帽。喷淋水清洗后下落到隔板上方，经管道流回喷淋罐。冲洗后的水可以作为脱硫塔补充水落入塔循环浆液，而喷淋水用新鲜水补充，以此降低氨浓度。

3.5脱硫塔进口喷水

脱硫塔烟气进口区域或者进口烟道布置水喷淋设施，三氧化硫等强酸性氧化物都是极易溶于水的，喷水可以使这些氧化物迅速溶于水，从而避免气溶胶的产生。

3.6脱硫塔出口高效除尘除雾装置

经过脱硫的烟气含有大量雾滴，雾滴由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成，当这部分烟气进入高效除尘除雾器，高效除尘除雾器筒内加设的气旋板使脱硫气旋转起来，在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动，从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物相互碰撞团聚凝聚成大液滴，其与气旋筒壁碰撞，并被气旋筒壁捕获吸收，捕获的液滴进入多级气旋设置的一个桶内，脱硫后的烟气可以达到国家标准直排。

三、总结

在本篇文章中首先简介脱硫工艺，即电子束氛法(EBA法)与脉冲电晕氨法(PPCP法)、简易氨法以及湿式氨法，其次研究了湿式氨法脱硫技术存在的主要问题，即氨易挥发以及气溶胶问题，最后研究了相应的解决措施。

参考文献：

[1]马渤昊.火电厂FGD常见故障分析及设备检修[J].科技视界.2016(02).

[2]蒋婷.田浩臣.蔡琳.张杰.陆继东.燃煤电厂湿法脱硫故障数据及可靠性分析[J].锅炉技术.2017(07).