关键词：湿法脱硫；设计；分析

石灰石-石膏湿法工艺是我国目前烟气脱硫装置的主流工艺。由于某些原因，我国湿法烟气脱硫装置的投运率一直偏低。2008年第一季度投入运行的脱硫装置容量约1亿千瓦，占烟气脱硫设施装机总容量的37%。而在投运的装置中，又由于各种因素导致装置运行中出现较多问题，部分问题甚至影响到系统的安全、稳定运行，导致系统退出或间断运行，不能实现真正意义上的投运。在当前日益严峻的环保形势下，国家加强了环保执法力度，加大烟气脱硫设施运行在线监管和就地检测，脱硫装置的运行问题与环保监管之间的矛盾将显得更加突出，如何保证脱硫装置的安全稳定运行是脱硫行业目前亟待解决的重要课题。

1 系统设计

目前国内烟气脱硫工程的建设一般采取由脱硫公司进行EPC总承包的形式，设计是整个工程的源头，也是保证装置能安全、稳定运行最重要的环节。任何设计失误、考虑不周或系统参数选择不当都将影响系统的安全可靠运行。

1.1 氧化系统

目前有石膏脱水系统的脱硫装置普遍采用强制氧化的方式，将石膏浆液内的亚硫酸钙氧化成硫酸钙，亚硫酸盐氧化程度是湿法脱硫装置强制氧化工艺重要的控制参数。一个设计良好的脱硫系统，强制氧化程度应接近100%。

部分脱硫装置氧化装置设计不合理，氧化空气分布不均匀，或由于过于侧重降低投资成本而将氧化风机容量和氧化区的体积设计得偏小，导致装置内会发生大量结垢、垢块堵塞喷嘴、卡住蝶阀、堵塞小口径管道或结垢使流道面积减小的现象。这些将引起故障频发、事故停机或降低出力。此外，亚硫酸钙氧化不充分还将影响脱硫效率、石灰石利用率和石膏品质等系统性能，会导致石膏品质下降、脱水机不能正常工作等一系列问题，影响系统的安全稳定运行。

在系统设计时，应该充分考虑机组特性、烟道漏风率、煤种硫份、当地大气压、当地平均气温、氧化空气的流动性、氧化空气的利用率等多种因素的影响，进行合理设计。

1.2 浆液中Cl-浓度及废水排放

FGD浆液中氯化物来源于燃煤、工艺补水和吸收剂。一般石灰石中、工艺水中氯含量较少，FGD浆液中大部分氯化物来源于燃煤。

在正常运行工况下，浆液中氯化物的浓度是稳定的。浆液中的Cl-浓度对FGD系统结构材料的选择有很大的影响。高浓度的Cl-浓度还影响脱硫效率和石灰石利用率，石膏中可溶性氯化物含量过高将影响石膏综合利用价值。

在设计中必须针对燃料、水质、吸收剂品质、系统运行方式以及装置内浆液接触的设备、材料特性确定合适的Cl-浓度，并设计处理容量合适、工艺完善且便于运行维护的废水排放系统，以确保系统的可靠运行和达到性能指标。

1.3 系统防腐、防磨损设计

设备、材料的腐蚀、磨损是影响湿法脱硫的常见问题，也是影响系统安全稳定运行的重要原因。造成腐蚀及磨损的因素主要有烟气中及浆液中的硫化物﹑氯化物、浆液介质等。因此在设计中应考虑防腐、防磨损措施。

在运行过程中发现，由于设计及选材不当，经常有装置内玻璃鳞片衬里、橡胶衬里冲刷过快导致脱落，造成罐体、泵、管道、阀门等腐蚀、磨损加快，影响系统可靠运行。

为防止及解决以上由于腐蚀、磨损出现的运行问题，必须进行合理的防腐蚀（磨损）设计，防腐蚀（磨损）设计包括防腐（磨损）结构设计和防腐（磨损）材料选择。

1.4 系统防堵塞、结垢设计

结垢和堵塞是湿法脱硫工艺中最严重的问题，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器甚至换热器结石膏垢[2]。严重的结垢将会造成压损增大，设备堵塞，因此堵塞、结垢是湿法脱硫装置事故停机最常见、最主要的原因。堵塞、结垢是普遍存在的问题，基本无法完全避免，但可以通过合理设计，减少系统堵塞、结垢情况的发生，降低对系统稳定运行的影响。以下介绍一些比较常见的堵塞、结垢现象，在设计中务必引起重视，避免此类问题的发生。

1.5 防冰冻设计

在我国北方，由于冬季气温低，应按规范要求采取保温措施。如果保温、防冻设计不完善，尤其是伴热设计不当，FGD装置容易出现结冰和冻结现象。浆液管道和水管道在气温极其低下的夜间极易发生冻结，堵塞管路，严重威胁FGD装置的安全运行。

为防止以上现象，应进行合理的保温、防冻设计，如沿管道敷设保温层、伴热带等。间歇运行的泵、管道及管件更要注意保温。增压风机稀油站也应设计防冻措施，保证稀油站的投运和增压风机的正常运行。对系统管路应针对防冻薄弱处加强防冻设计，比如易形成死区的管段，排空不畅的管道，小管径且走向复杂的管段，在场地条件许可以及投资容许的范围内尽量设计在室内。

1.6 热工仪表设计

装置中的热工仪表是整套系统的”窗口”，是运行人员的”眼睛”，其数据即时反应设备及系统的运行状态。良好的仪表设计是系统安全稳定运行的重要保证。

2 进入脱硫系统的介质参数与设计值的差异

由于多种因素的影响，脱硫装置在实际运行过程中往往不能保证进入系统的介质参数与设计值相符，经常出现较大偏差，影响脱硫系统的运行，这是国内湿法脱硫装置普遍存在的共性问题。

2.1 燃煤煤质的变化

由于目前我国电煤供需矛盾突出，电煤质量下降严重，一些电厂实际燃用煤种已与原设计煤种有较大差异，原煤中硫含量明显增加，有的煤中硫份达到原设计值的3倍以上，给脱硫装置的稳定运行带来严重影响，甚至导致系统无法运行。

硫份的增加导致进入吸收塔的二氧化硫质量浓度增加，在液气比不变的情况下，系统脱硫效率下降；同时浆液池中的吸收反应和氧化结晶的时间、空间不足，浆液pH值下降，对设备的安全性带来影响。浆液中亚硫酸钙质量浓度增高，影响石膏脱硫系统的正常运行。当硫份增加到一定数值后，超过了吸收系统参数设计的裕度范围，整个吸收反应系统的动态平衡被打破，脱硫系统将无法维持运行。

2.2 针对该问题，可从以下几个方面进行应对：

1、在新的脱硫项目立项时，业主方对主要烟气参数的确定，一定要充分考虑到实际燃煤煤种的变化趋势，设定一定的裕度范围。在系统设计时，在业主给定的烟气参数条件下，设计单位也应对系统、设备等的设计留有一定裕量。

2、加强脱硫运行与燃料运行的联系，根据脱硫运行的情况反馈，燃料运行在一定范围内尽可能将低硫煤与高硫煤混合使用，保持入炉煤含硫量不要与设计值偏离太大。

3、在烟气含硫量有限增加时可通过调整运行控制参数的方法，尽量维持脱硫系统稳定运行。可采用的手段是适当提高吸收浆液的pH值以增加吸收塔反应的强度；另一方面应增加氧化空气量，在一定范围内增大亚硫酸钙氧化量。吸收塔浆液的pH值也不可能过高，过高会降低钙的利用率，，影响副产品石膏的品质。

4、当烟气参数大幅度或较长时间偏离设计值时，脱硫装置的反应平衡将被破坏，最终导致脱硫装置被迫退出运行。为了避免这种情况，可采取人为限制脱硫装置的进烟量，以保持脱硫装置在设计的含硫负荷内运行，可避免由于烟气含硫量变化对设备寿命带来的影响，但系统的整体性能无法达到环保要求。

5、当由于实际燃煤硫份及其他参数大幅提高，又必须符合环保排放要求时，应对该脱硫装置进行改造，以满足对系统的可靠运行及性能保证的要求。如在吸收塔内增加喷淋层层数以增大液气比，或往浆液内添加化学添加剂如镁盐、二元酸和甲酸等，保持要求的脱硫效率。

3 结语

脱硫装置的运行涉及到很多方面的内容，业主在充分了解与脱硫装置运行相关的内容，并做好相应的工作，才能保证脱硫装置的安全、稳定运行。

本文对国内湿法脱硫装置运行中存在的普遍问题进行了初步探讨，提出相应对策。对新建脱硫装置，可供相关部门借鉴，避免出现类似的问题；对正在运行中的脱硫装置，可供业主管理部门及脱硫运行部门参考。