韓　松,鄭鵬輝,沈建濤,譚光之

(西安西礦環(huán)?？萍加邢薰荆兾?西安　710075)

與國外脫硫情況類似，我國90%以上的煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝[1]。該工藝以石灰石粉作為脫硫劑，通過漿液制備系統(tǒng)將石灰石粉與工藝水定量混合配制成至含固量20%～30%質量分數(shù)的漿液，通過漿液輸送系統(tǒng)輸送至SO2吸收系統(tǒng)。

1　石灰石漿液特性

作為脫硫的石灰石主要成分為CaCO3，一般含量不小于90%，粒徑：90%通過325目篩網(wǎng)[2]。因工況溫度下CaCO3溶解度小，且脫硫用脫硫劑還含有MgCO3及雜質，配制漿液時無法形成溶液，其特性為少量溶質溶解于工藝水中，其余不溶，呈現(xiàn)出懸浮液的性質，即漿液靜止后固液易分離而沉積，表現(xiàn)出類似泥沙與水的混合時的特性，故儲罐中需配置攪拌器以防止固體顆粒沉降；漿液在管道輸送屬于液固兩相流，管道輸送中需禁止低速以防止層流流動固體顆粒與工藝水分離而沉積；同時存在固體顆?！蝗芪?如SiO2、Al2O3等硬度高的雜質)或未充分溶解的顆粒(CaCO3和其他雜質的混合體)存在于漿液中，漿液攜帶的固體顆粒隨輸送漿液快速流動時不斷沖刷設備及管道，比如輸送泵葉輪、管道彎頭等處，故高流速時將導致管道磨損加劇；同時制漿多采用脫水系統(tǒng)的弱酸性且富含Cl-的濾液，加之機械攪拌、溶解等過程中熱量，帶有一定溫度的漿液中具有腐蝕性，外加固體顆粒的不斷沖刷，進一步加劇管件腐蝕。

針對此特性，輸送石灰石漿液的設備和管道須防腐防磨，如主要設備制備系統(tǒng)中的攪拌器的軸與葉輪多采用襯膠防腐，漿液泵葉輪選用含鉻鎳成分的合金鋼，管道常選用帶有耐磨層的玻璃鋼或內襯襯丁基橡膠的碳鋼管道等。同時需選取適中的流速。

2　石灰石漿液連續(xù)定量輸送常見方式

所需石灰石漿液量與所處理煙氣量和入口SO2呈反應摩爾量相關性，因所用燃料用量和含硫量變化幅度大，同時制漿系統(tǒng)為間歇制漿，漿液密度和石灰石有效含量均有一定范圍的浮動，造成所需石灰石漿液流量變化范圍較大。

進入脫硫系統(tǒng)的石灰石漿液需根據(jù)工況定量加入來調整吸收塔漿液pH值，正常的塔漿液pH值范圍為5.0～6.0[3]，石灰石漿液調整較為靈敏。若石灰石漿液供給量少，塔漿液pH值易偏低，一方面不利于SO2吸收，也就極難控制SO2的超凈排放，另一方面易腐蝕吸收塔的防腐層；若石灰石漿液供給量多，塔漿液pH值會偏高，不利于漿液中CaCO3的溶解和影響石膏的純度。故選擇合適的漿液輸送工藝以適應體系瞬時pH值的調整為宜。

由此可見，選擇合適的供漿方式需以滿足不同流量漿液的連續(xù)定量輸送的要求，同時確保合理的流速以防漿液沉積和減弱磨損等問題。

以下為常見的漿液輸送方式：

2.1　遠端回流方式

選擇常見的離心泵，泵出口管道在供漿位置附近設三通分為兩路，一路為供漿管線，設置調節(jié)閥和流量計等，以滿足根據(jù)具體工況定量輸送石灰石漿液的要求，另一路為回流管線，設置節(jié)流降壓部件和閥門等，將多余的漿液回流輸送至石灰石漿液箱，俗稱遠端回流。

考慮到供漿流量范圍大，且存在低流量的工況，供漿管線需設置較短，且管線設計要有大坡度，以坡向輸送漿液點。為確?；亓鳚{液管線的管徑滿足不同輸漿能力時的漿液流速，多數(shù)情況，需用離心泵流量為設計工況最大輸漿量的1.5～2倍，具體設計見“5常見工頻泵工藝設計”。

該方式雖然存在自身的不足：漿液泵選型偏大，加上泵連續(xù)運轉，泵的無用功較大。但因漿液輸送部分自身功率較整個脫硫系統(tǒng)較低，此處能耗可忽略。

該方式優(yōu)勢：

(1)易實現(xiàn)自動控制，供漿量根據(jù)實際工況自動跟蹤調整。

(2)工藝簡單，且無需定期沖洗，可有效避免管線磨損及漿液沉積。

2.2　變頻泵方式

通過離心泵配置變頻器方式來實時流量調整，管線設置有流量計實時測量供漿流量。

該方式的不足：管線管徑一定時，低流量時漿液流速勢必減小，易出現(xiàn)沉積現(xiàn)象。增加變頻裝置，勢必增加一次性投資。同時隨供給流量變化，需對應調整變頻頻率，離心泵葉輪轉速對應調整，若偏離泵設計點較大時，泵無用功增大，且有可能無法滿足輸送要求(可能壓力或流量無法滿足)，即變頻泵只能在較窄范圍內使用，調整范圍有限，偏離該范圍易出現(xiàn)無法使用或不節(jié)能的情況。

該方式改進(若某些脫硫工藝已選用該供漿方式，可采取以下措施)：縮短小供漿量的運行時間或改為間歇供漿方式，并增加工藝水沖洗頻率。

顯然，該方式使用范圍：工況穩(wěn)定或漿液輸送量變化范圍不大的情況。

對比以上兩種供漿方式，脫硫供漿以遠端回流為主。有的脫硫有對遠端回流方式作了簡單修改：將流量調節(jié)閥布置在回流管線上，供漿流量通過調整回流管線上的流量而實現(xiàn)。

另外，某些脫硫設計，也仿效遠端回流的方式，卻將三通布置在漿液泵附近，遠離供漿位置(俗稱：近端回流)，此種設計有不合理之處：供漿量偏小時因供漿管道長而易出現(xiàn)漿液沉積。針對此項失誤，建議選用增加沖洗的頻率，尤其是低供漿量運行中。

3　組合供漿方式

3.1　多個供漿位置的工況

一套輸送系統(tǒng)需輸送多個供漿位置(比如一座脫硫塔設置多處供漿位置或同時為兩座以上塔供漿)，可選用遠端回流方式，輸送至1#供漿位置、2#供漿位置、最后末端回流至漿液箱。其中各供漿位置附近設置三通，一路作為供漿管路，設置流量計、調節(jié)閥后敷設管線至供漿位置；另一路管線往下一個供漿位置敷設…最終由管線回流至漿液箱。

3.2　煙氣負荷變化較大的工況

常見的工況有多爐一塔的情況，因各爐可?？蛇\，造成處理煙氣負荷波動較大，除了設置單獨設置一套供漿系統(tǒng)外，也可設置多套供漿系統(tǒng)各自獨立工作，如一套供漿系統(tǒng)對應一臺爐配置，該種方式布置優(yōu)勢：可靠性高；低負荷工況下，各供漿系統(tǒng)可互為備用；可選用變頻泵方式或遠端回流方式；低負荷情況下，可達到節(jié)省能耗。

例如：某3臺鍋爐公用一座脫硫塔時，供漿系統(tǒng)可選用一套遠端回流方式。但為確保整個供漿系統(tǒng)的安全可靠性及備用檢修，可設置一臺備用漿液泵或設置二套以上各自獨立的變頻泵方式或遠端回流方式。

4　常見脫硫供漿位置

4.1　脫硫塔儲漿段

新鮮石灰石漿液輸送至脫硫塔儲漿段后，經(jīng)過塔內攪拌系統(tǒng)將新鮮漿液與塔內漿液進行均勻混合，混合后的漿液被循環(huán)泵輸送至塔吸收段的噴淋層噴淋。該處供漿屬于脫硫傳統(tǒng)的補漿位置，設置簡單，但輸送至噴淋層處的漿液是被儲漿段稀釋后的漿液，其pH值是稀釋后數(shù)值，且存在新鮮漿液未進行充分反應被排漿泵輸送至脫水系統(tǒng)的可能。

需要注意：需避開排漿泵入口管的范圍，防止新鮮漿液出現(xiàn)短路。

4.2　循環(huán)泵吸入段

新鮮石灰石漿液輸送至循環(huán)泵吸入段，注入的新鮮漿液與來自塔中漿液經(jīng)過循環(huán)泵葉輪的攪動及長距離的管道內紊流，可充分混合，最終由噴淋層噴嘴霧化后與煙氣中SO2接觸。因新鮮漿液未經(jīng)儲漿段漿液的稀釋就輸送至噴淋層吸收SO2，即可保證高pH值漿液利于氣液吸收反應，較 “4.1 脫硫塔儲漿段”脫硫效果有所增加，(面對現(xiàn)今超凈排放下99%以上的脫硫效率，供漿位置的選取具有較大意義)。同時，新鮮漿液不進入儲漿段，對儲漿段漿液的pH值增加較小，相比于“4.1 脫硫塔儲漿段”而言，有利于亞硫酸鹽形成石膏。

需注意：循環(huán)泵吸入段供漿位置須布置在入口閥門下游，以便檢修。需設置好供漿位置附近管段的防腐，筆者查閱到多個項目供漿處附近管道段存在磨損腐蝕泄漏的現(xiàn)象。

以上兩處均可作為供漿位置，具體設計以設計條件確定，也可組合使用。

5　常見工頻泵工藝設計

在鍋爐BMCR工況，根據(jù)脫硫煙氣量及入口SO2濃度的設計值，計算所需20%的供漿量Q，故運行時可根據(jù)鍋爐運行負荷范圍(常見的為30%～110%)，核算出運行實際的供漿量在0.3 Q～1.1 Q的范圍內波動。選擇遠端回流工藝，泵流量Q*的確定：回流管線漿液流量范圍Q*-1.1Q ～ Q*-0.3Q、回流管線管徑、漿液適中流速范圍等，相互迭代計算后確認Q*及回流管線管徑，一般地，選用Q*=1.5～2 Q。

回流三通布置在供漿位置附近以確保較短的供漿管設計長度、較大的管線坡度，可防止?jié){液的沉積。按照供漿流量0.3 Q～1.1 Q確定供漿管線的管徑。

常選用在回流管線上設置流量孔板來增加回流管線的阻力，以平衡供漿管路的管道阻力。漿液泵壓力選型：供漿量分別為0.3Q和1.1Q時的供漿母管阻力、供漿管阻力，再根據(jù)具體工況條件確認泵揚程?；亓骺装蹇讖叫韪鶕?jù)自身平衡供漿管的阻力范圍而確定自身阻力，再確認孔板孔徑尺寸。

6　結束語

綜上所述，漿液輸送系統(tǒng)是將配置好的漿液定量輸送至SO2吸收系統(tǒng)，是調整出口SO2排放濃度和漿液pH的唯一手段，但因漿液低速易沉積、高速易磨損管道等特性，需以漿液輸送的長期安全可靠性為第一考慮，即要選擇工藝滿足：流速適中、不發(fā)生漿液堵塞管道、降低對設備管道磨損等。其次考慮工藝簡化、投資費用和運行能耗等方面。筆者結合自身經(jīng)驗整理出了常見的遠端回流方式、供漿位置及泵的選型思路，以供讀者參考。