・１５４・ 广州化工 ２０１ １年３９卷第６期 脱硫装置钙硫比偏高原因分析和处理 白华淼 （中国石油化工股份有限公司广州分公司，广东 广州Ｉ ５１０７２５） 摘 要：脱硫装置钙硫比的高低是衡量脱硫装置的运行水平的最关键指标。ｌ＃、２样脱硫装置投运至今，基本能实现安全稳定长 周期运行，但是钙硫比却远远超过设计值，最大达到７．７１，超过值１．２的６５０％。通过对影响脱硫装置钙硫比的消石灰品质、脱硫塔 出口温度、硫分、原煤品质、消石灰的循环利用次数、电除尘的运行方式的对比分析，得出造成１＃、２＃脱硫装置钙硫比偏高的重要原因 是消石灰比表面积较小以及脱硫塔出口温度过高。 关键词：钙硫比；硫分；消石灰；循环倍率 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｃａ／Ｓ ｏｆ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ ＢＡＩ Ｈｕａ—ｍｉａｏ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎ【ｇｄｏｎｇ Ｇｕａｇｎｚｈｏｕ ５ １ ０７２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ Ｃａ／Ｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｒｉｔｉｅａｌ ｉｎｄｉｅａｔｏｒｓ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ Ｕ． ｎｉｔ．Ｓｉｎｃｅ １＃．２＃ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｗａｓ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．ｂｕｔ ｔｈｅ Ｃａ／Ｓ ｗａｓ ｆａｒ ｔｏ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｖａｌｕｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｗａｓ ７．７ １ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ６５０％ｖａｌｕｅ ｏｆ １．２． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｏｆ ｌｉｍｅ ｓｕｌｆｕｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｏｗｅｒ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａ— ｔｕｒｅ，ｓｕｌｆｕｒ，ｃｏａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌｉｍｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ＥＳＰ， ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅａｓｏｎ ０ｆ ｈｉｇｈ Ｃａ／Ｓ ｏｆ １＃ａｎｄ ２＃ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｗａｓ ｇｏｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｏｆ ｌｉｍｅ ｗａｓ ｓｍａｌｌｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｗａｓ ｔｏｏ ｈｉｇｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃａ／／Ｓ；ｓｕｌｆｕｒ；ｌｉｍｅ；ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｒａｔｅ ２００９年消 版 耗钙硫比分 曲线 １ １＃、２＃煤粉锅炉、脱硫现状 ¨ ｆ×ｏ Ｉ｝ ２｛ 钙疏 硫 一 ｊ温幢 ｌｌ １｛钙硫 １萍、２ 粉锅炉，额定蒸发量２２０ ｔ／ｈ，投产于１９９０年９月， 厂———————、 是广州石化动力事业部第一期煤粉锅炉，年产高压蒸汽约３８０ Ｌ —／ 万ｔ，为分公司炼油、化１＿蒸汽供应起到了不可磨灭的贡献。 ／——、 ● ２００８年９月３日、２００９年２月１４日，１＃、２样煤粉锅炉分别具备满 足最新环保要求的脱硫装置一尾部烟气半干法脱硫（ＣＦＢ— 一 ＦＧＤ）。 ／， ： … ｆ．． Ｖ ｆ、 ” Ｊ ＾ ．Ｌ Ｖ、 １ｒ’ １＃、２＃煤粉锅炉脱硫装置由脱硫塔和布袋除尘器组成，属于 八 、／ ． ：√ ： …ｕ ＼／ ｙ 典型的先脱硫后除尘的布置方式。关于循环悬浮半干法脱硫原 叶 ～” ＼ 理和布袋除尘器除尘机理，围内早有详细阐述，在此不再赘述。 受到半干法脱硫技术路线自身的局限，半干法脱硫装置的钙硫 比约高于湿法脱硫２０％～５０％，ｌ＃、２＃脱硫装置运行之初钙硫比 可以维持在１．２～１．５之间，但连续运行三个月之后，ｌ＃、２＃煤粉 图１ ２００９年１＃、２＃脱硫装置钙硫比分布曲线 锅炉脱硫装置均出现钙硫比断升高现象，已经严重影响了脱硫 注：①为２００９年１＃、２＃脱硫装置钙硫比分布曲线；②为不同时段钙 装置的运行成本的降低。 硫比平均值；③为脱硫塔出口温度维持范围；④为脱硫装置设计钙硫比， Ｃａ／Ｓ＝１ ２。Ｘ轴为周统计时问，Ｙ轴为钙硫比数值，单位为１０～。 ２脱硫装置钙硫比偏高原因分析 造成钙硫比偏高的原冈有多种多样，现仅根据广州石化１＃、 ２＃煤粉锅炉脱硫装置对比情况米分析造成脱硫装置钙硫比偏高 的原冈。 作者简介：白华淼（１９８３一），男，２００６年毕业于四川大学大学，现巾周石化广州分公司热能动力助理丁程帅 Ｅ—ｍａｉｌ：ｅｌｖｉｓ—ｂａｉ＠１２６．ＣＯｎｌ ２０１ １年３９卷第６期 广州化工 ・１５５・ ２．１ 消石灰品质与设计要求偏差较大 表１ 消石灰采样分析结果 时间 ２００９，正 表２《１＃、２＃脱硫装置技术协议》对于消石灰品质要求［ ］ 项曰 粒径 指标 Ｃａ（ＯＨ）２纯度／％ ９０．３ ｌ３８６７９２ 比表面积 ２０１０年 ９０．３９６５３８４６ ＭｇＯ 从２００９～２０１０年消石灰的分析数据（检验中心分析数据） 含水率 Ｃａ（ＯＨ）２纯度 以及厂家提供消石灰检验分析报告，消石灰纯度基本能设计要 求，但是细度和比表面积却和设计值相差很大。 表３检验中心和化学研究所分析结果对比表 ２０１０年经过对广州石化检验中心（以下简称检验中心）与 中国科学院化学研究所（以下简称化学研究所）的分析方法和分 析结果的对比可以得出、检验中心对消石灰分分析方法是用盐 酸溶液先将消 灰样品溶解，然后存采用滴定ＰＤＡ的方法一 情况下，消石灰中的为反应的Ｃａ（ＯＨ） 可以不断的进入脱硫塔 进行循环，直至反应完全，但在实际Ｔ程中，消石灰中的 Ｃａ（ＯＨ），并小能完全反应，始终有一部分要通过外排灰系统排 （化学滴定法），重点分析消石灰中的总钙，适合了纯度特别高的 纯ｃａ（ＯＨ），，对于纯度不高的消石灰分析时尢法区分开 Ｃａ（ＯＨ），和ＣａＣＯ 。化学研究所采用ｘ光衍射的分析方法，可 以有效的区分Ｃａ（ＯＨ），和ＣａＣＯ 。从多次对同～ 样品采用不同 方法分析结果对比来看，检验中心分分析数据明显高于化学研 究所的分析数据，误差最大达到６８％，剔除２０１０年１月１４日最 大误差数，检验中心分析数据也高于化学研究所约９％。以化学 研究所和检验中心对比的分析结果可以推断人厂消石灰中 ｃａ（ＯＨ），含量大约维持在７７％一８０％，明显无法满足ｌ 、２＃脱硫 入脱硫灰库。其中进入脱硫塔的消 灰循环的次数就反映了消 石灰的利用程度，循环次数越高，利用率越高。 从】＃、２＃脱硫装置的运行情况来看，脱硫装置外排灰的数量 较大，也就是意咪着消石灰循环利用的次数必然较低。 表４脱硫灰分析结果 分析日期 Ｃａ（０ｔｔ）２／％ ｊＥ ％ ｍ ５ ０ 一 压 从对于脱硫灰的成分分析来看，脱硫灰中Ｃａ（ＯＨ），的比例 达到７３．４３％，充分说明１＃、２＃脱硫装置对于消石灰的利用率较 装置设计要求，而钙硫比是按照消石灰纯度达到８５％的合格标 准作为基础进行计算的，这是造成１＃、２＃脱硫装置钙硫比｛｛一算结 果偏高的重要原冈之一。 另外，从化学研究所对不同消石灰样品的细度和比表面积分 析结果来看，消石灰细度约维持在５００～６００目之间，达到设计要 求的４２５臼的指标值，但是比表面积一般维持在５．５９～１３ ｍ２／ｇ， 远远低于设计要求的２０ ＨＩ ／ｇ。由于脱硫塔中参与反应的消石灰 比表面积较小，缺乏足够的反应面积与烟气中的ＳＯ，接触反应， 导致消石灰的有效利用率下降，这是造成１＃、２＃脱硫装置钙硫比 远远高于设计值的最重要的原冈，也是根本原冈。 低，这也是造成脱硫装置钙硫比偏高的重要原因。 ２．３脱硫塔出口温度高 半干法脱硫的核心是如何控制脱硫塔出口温度，因为脱硫 塔ｍ口温度的高低是脱硫塔内部工艺水量大小的外观反应，直 接影响着脱硫装置的运行成本。这里我们结合１＃、２＃脱硫装置 的实际情况加以说明。１＃、２群脱硫装置投运初期，脱硫塔出口温 度控制在６５～７Ｏ 范嗣内，脱硫装置消石灰消耗量较小，布袋 除尘器出口ＳＯ：也能稳定达标，脱硫装置钙硫比也基本能满足 设计值，这一点可以从图ｌ所示２００９午１＃、２ 脱硫装置钙硫比 分布曲线可知。之后随着布袋除尘器压差的不断上升，脱硫塔 出口温度被迫随着提高，消石灰消耗量也随之增大。这是因为 １＃、２＃煤粉锅炉脱硫改造受到场地的影响，布袋除尘器的过滤面 积设计余量不足，在锅炉满负荷工况下布袋压差较高，而布袋除 尘器压差的过高反过来影响脱硫塔压差的稳定，进而影响脱硫 装置稳定运行。从布袋除尘器的除尘原理以及清灰方式来看， 优化布袋除尘器运行的关键是，提高脱硫塔出口温度，而脱硫塔 出口温度的提高，降低了消石灰反应活性（根据相关资料显示， ２．２消石灰循环次数低 从半干法脱硫装置的脱硫原理可知，锅炉出［ｊ的烟气中的 ＳＯ，与脱硫塔内部的消石灰、工艺水在气、液、同三相流的反应环 境中进行反应。其中９５％的脱硫反应是在脱硫塔内部进行，还 有５％的脱硫反应是在布袋除尘器表面进行。烟气中的ＳＯ，经 过脱硫塔和布袋除尘器脱硫后达到合格标准排放进入大气。脱 硫塔…口的未反应的消石灰经过布袋除尘器收集，然后进入船 型灰斗，最后循环进入脱硫塔再次反应，该过程不断循环。理想 ・１５６・ 广州化工 分析入厂消石灰，确保质量合格； ２０１ １年３９卷第６期 消石灰的最佳反应温度，也就是活性温度是６５～７２℃），必然造 成脱硫塔内消石灰有效利用率下降，要保证布袋除尘器出口ＳＯ， 稳定达标，必须增大消 灰的投用量，消 灰投入埘的增大，收到循 环灰斗储灰空间的，必然要外排一定数量的消石灰，造成未利 用的消 灰增多，最终造成ｌ＃、２＃１￣ｔ硫装旨钙硫比的升高。 ３．３优化脱硫塔出口温度 优化脱硫塔Ⅲ口温度，确保脱硫装置和布袋除尘器协同优 化运行。对于脱硫塔ｆ｛ｊ『Ｉ温度的优化，重点从脱硫 艺水着手。 因为脱硫塔巾ｓ０，和Ｃａ（Ｏ１ １），的反应需要一定量的水，而布袋 除尘器！ｌ！『Ｊ需要确保较高的人１ ｆ温度，对此我们将对脱硫水箱进 ２．４ 电除尘出口粉尘浓度较高 按照１＃、２＃脱硫装置的设汁参数，脱硫塔前电除尘ｍ口的粉 尘浓度小于５０ ｒａｇ／Ｎｍ ，但是由于电除尘运行时间较长，阴极线 和阳极板存在不同程度的变形， 阳极问距缩短，二次电压下 降，阴极线放电效果变差，致使电除尘器整体的除尘效果小佳， 行蒸汽伴热改造，通过提高进入脱硫塔ｒ艺水的温度，减少炯气 经过脱硫塔的焓降，在既满足脱硫反应所需要的大量工艺水的 同时，义提高进人布袋除尘器的炯气温度，最终达到优化脱硫塔 出口温度和布袋除 器的门的。 导致脱硫塔人口粉 浓度的提高。 电除尘…Ｌ＿『也就是脱硫塔人口粉尘浓度的Ｊ 升，存脱硫塔 压差一定的前提下，脱硫塔内部的有效的脱硫成分Ｃａ（ＯＨ），必 然下降，同时循环灰中粉煤灰的比例的提高，降低ｆ－消石灰循环 次数，降低了消石灰的有效利用率，提高ｒ脱硫装置钙硫比 、另 外，随着进入脱硫系统的粉煤灰的数量不断的增大，在确保脱硫 灰斗中脱硫灰数量一定的前提下，外排灰的次数必然要增多，ｍ 外排过程中要同时外走一定数量的消石灰，造成消 灰的浪费。 表５脱硫灰和消石灰数量对比表 从表５所示脱硫灰和消石灰数量对比表来看，脱硫灰的数 量明显高于消石灰，印证了电除尘器除尘效果不佳造成外排灰 数量增大的推断。 但是脱硫灰中粉煤灰的比例的提高对于优化命袋除尘器的 运行起到来积极的作用，因为粉煤灰中较多的ＳｉＯ 、Ａ１ ０，、 Ｆｅ，０ 可以降低循环灰在布袋除拿器滤袋上的粘性，进而降低布 袋压差。 ３ １＃、２＃脱硫装置钙硫比偏高的应对措施 针对消石灰比表面积小足、脱硫塔出口温度过高，脱硫灰循 环次数不足，电除尘出口粉尘浓度较高等影响脱硫装置钙硫比 较高冈素，提出以下解决办法。 ３．１ 严格控制入厂消石灰质量 要求厂家选用优质石灰石矿石，优化消石灰生产Ｔ艺，同时 要求消石灰生产厂家严格按照技术协议要求，提供细度和比表 面积均能满足达到设计要求的消石灰； ３．２完善消石灰检验分析手段 协同检验中心尽快采购ｘ光衍射分析仪，及时准确有效的 ３．４优化脱硫塔以及消石灰给料方式 稳定脱硫塔压差，优化消石灰给料机干¨外排卸灰机的运行 方式。消白灰给料机的运行方式由之前的低请连续投运，改为 间断给料与连续给料结合的 ‘式、存消石灰给料机投入运行 时，外排卸灰机处丁ｌ天闭状态，停１ 排灰操作，待消石灰循环次 数达到一定程度时，方可进仃外排灰操作，循环灰斗的料位通过 增加消石灰给料量来维持 ３．５优化电除尘运行方式 优化电除尘器运行 式，提高电除尘二次电流和电压，提高 电除尘除尘效率，降低进入脱硫塔的 气粉尘浓度。另外在电 除尘器停运时要定期修复变形阴极线干¨阳极板，提高除尘器的 二次电流和电斥。 ２０１０年对严格按照ｆ：述措施优化１＃、２＃脱硫装置运行，钙硫 比有了一定程度的下降，说明措施有效（２０１０年钙硫比的变化参 照图２）。 ｒ ／ ｗ ／， 、ｎ／＼ ｙ 、 Ｗ ＼ ， 一＝： 一一． ＝ ．ｉｉｉ！ ｉ ｉｉｉｉ 时问 图２ ２０１０年１＃、２＃脱硫装置钙硫比分布曲线 注：①为２０１０年１＃、２＃脱硫装置钙硫比分布曲线，②为不同时段钙 硫比平均值；③为脱硫装置设计钙硫比，Ｃａ／Ｓ＝１．２。Ｘ轴为周统计时间， Ｙ轴为钙硫比数值，单位为１Ｏ ４ 结论 较低的消 灰比表面积、较高脱硫塔出口温度、较小的脱硫 灰的循环次数以及较高的电除尘 口粉尘浓度也造成脱硫装置 钙硫比较高的重要原冈。今后在ｌ＃、２＃脱硫装置的运行过程中 则要重点从提高人厂消石灰比表面积和优化脱硫塔入口温度以 及消石灰给料机和外排灰、电除尘的运行方式着手，降低钙硫 比，降低脱硫装置运行成本。 参考文献 ［１］ 国家技术监督局．ＪＣ／Ｔ ４７８．２—１９９２建筑石灰试验方法 ．北京 同家建筑材料丁业局，１９９２．
