一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法与流程

本发明涉及火电厂湿法脱硫领域，尤其涉及一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法。

背景技术：

当前中国大气环境形势十分严峻，经常发生空气重污染，尤其是最近几年发生的雾霾天气，威胁到身体健康。火电厂全面超低排放改造已经成为降低污染物排放量的重要措施。李德波等进行了广东省首台超洁净排放现场测试研究，现场测试表明：fgd系统的脱硫效率达到99％以上，烟囱so2排放浓度在35mg/m3以下。卢伟辉等进行了广东省燃煤机组环保设备故障检测及优化措施研究。研究者指出：脱硫设备的主要故障为引风机、增压风机故障和ggh故障，提出采用低硫煤、增容改造、取消ggh和引增合一等4种优化措施。李兴华等进行了燃煤火电机组so2超低排放改造方案研究。研究结果表明：执行超低排放标准的脱硫装置不建议设置ggh，原脱硫装置设置有ggh的，建议取消，可以用无泄漏ggh取代，或者进行湿烟囱防腐改造等技术措施。魏宏鸽等进行了湿法脱硫系统除尘效果检测与提效措施研究。研究表明：实际脱硫系统出口雾滴含量高出设计值，雾滴中存在的固体颗粒是导致除尘效率偏低的关键因素。周洪光等进行了燃用神华煤火电厂近零排放技术路线与工程应用的研究。史文峥等进行了燃煤电厂超低排放技术路线与协同脱除研究，研究者总结了3种现行的超低排放技术路线，分别是以低低温电除尘器、湿式电除尘器和电袋除尘器等3种技术路线，研究表明在合理配置污染物控制设备的情况下可以实现超低排放目标。潘丹萍等进行了电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物及so3酸雾脱除作用的研究。国内其它研究者开展了火电厂污染物减排数值模拟与现场试验方面的研究。

本发明针对电厂湿法脱硫系统在进行改造后，脱硫效率仍然较低的技术问题提供了一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法，从fgd系统设计、入口烟气因素、石灰石品质和现场运行参数等方面进行检测，找出脱硫率低的原因，提供脱硫装置下一步改造提供理论依据。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法，用于解决电厂湿法脱硫系统在进行改造后，脱硫效率仍然较低的技术问题。

本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法，包括：

s1：检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；

s2：检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统。

优选地，所述步骤s1之后还包括：

检测烟气量和烟气中的二氧化硫含量，若烟气量大于预设的烟气量标准值且烟气中的二氧化硫含量高于预设的二氧化硫含量标准值，则发送表示入口烟气量和二氧化硫浓度过高的信号至火电厂综合控制系统。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

s3：检测吸收塔浆液的亚硫酸钙含量、碳酸钙含量和硫酸钙含量，若亚硫酸钙含量高于0.3％、碳酸钙含量高于3％且硫酸钙含量小于90％，则发送表示吸收塔浆液出现问题的信号至火电厂综合控制系统。

优选地，所述步骤s3之后还包括：

检测循环泵的电流，若循环泵的电流随时间下降，则发送表示循环泵浆液流量减少的信号至火电厂综合控制系统。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

增加吸收塔的喷淋层及相应的循环泵。

本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测装置，包括：

fgd吸收塔检测模块，用于检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；

吸收剂石灰石检测模块，用于检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统。

优选地，本发明实施例还包括：

烟气检测模块，用于检测烟气量和烟气中的二氧化硫含量，若烟气量大于预设的烟气量标准值且烟气中的二氧化硫含量高于预设的二氧化硫含量标准值，则发送表示入口烟气量和二氧化硫浓度过高的信号至火电厂综合控制系统。

优选地，本发明实施例还包括：

吸收塔浆液检测模块，用于检测吸收塔浆液的亚硫酸钙含量、碳酸钙含量和硫酸钙含量，若亚硫酸钙含量高于0.3％、碳酸钙含量高于3％且硫酸钙含量小于90％，则发送表示吸收塔浆液出现问题的信号至火电厂综合控制系统。

优选地，本发明实施例还包括：

循环泵检测模块，用于检测循环泵的电流，若循环泵的电流随时间下降，则发送表示循环泵浆液流量减少的信号至火电厂综合控制系统。

优选地，本发明实施例还包括：

改造模块，用于增加吸收塔的喷淋层及相应的循环泵。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法，通过检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；再检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统，从而检测出造成石灰石-脱硫系统效率低的原因，并将检测到的结果发送到火电厂综合控制系统以便进行下一步维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的一个实施例的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的另一个实施例的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的应用例中石灰石浆液中的碳酸钙含量变化的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的应用例中石灰石分析结果的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的应用例中液气比与脱硫率的关系的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法，用于解决电厂湿法脱硫系统在进行改造后，脱硫效率仍然较低的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的一个实施例，包括：

101：检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；

102：检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统。

需要说明的是，吸收时间标准值和液气比标准值需根据实际情况进行预设，此处不做限定。

本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法，通过检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；再检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统，从而检测出造成石灰石-脱硫系统效率低的原因，并将检测到的结果发送到火电厂综合控制系统以便进行下一步维修。

以下将对本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的另一个实施例进行详细的描述。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测方法的另一个实施例，包括：

201：检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；

202：检测烟气量和烟气中的二氧化硫含量，若烟气量大于预设的烟气量标准值且烟气中的二氧化硫含量高于预设的二氧化硫含量标准值，则发送表示入口烟气量和二氧化硫浓度过高的信号至火电厂综合控制系统。

203：检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统。

204：检测吸收塔浆液的亚硫酸钙含量、碳酸钙含量和硫酸钙含量，若亚硫酸钙含量高于0.3％、碳酸钙含量高于3％且硫酸钙含量小于90％，则发送表示吸收塔浆液出现问题的信号至火电厂综合控制系统。

205：检测循环泵的电流，若循环泵的电流随时间下降，则发送表示循环泵浆液流量减少的信号至火电厂综合控制系统。

206：增加吸收塔的喷淋层及相应的循环泵。

根据本实施例对某火电厂的石灰石－湿法脱硫装置进行实施，得到以下应用例：

本应用例的石灰石－湿法脱硫装置具体为石灰石－石膏湿法脱硫装置，其设计参数如表1表2所示：

表1：fgd装置设计参数

表2：吸收剂石灰石设计参数

机组负荷分别为123、122mw，原烟气so2浓度(6％o2)接近2700mg/nm3，吸收塔浆液ph在6.1左右，系统脱硫率在77％左右。可以看出，在原烟气so2浓度明显低于设计值，ph很高的情况下，脱硫率仍无法达到设计值，说明系统的脱硫率明显偏低。

为了深入分析造成脱硫效率低的原因，从fgd系统设计(步骤201)、脱硫入口烟气因素(步骤202)、石灰石品质(步骤203)以及现场运行控制参数(步骤204)等4个方面开展检测。

fgd吸收塔系统主要设计参数和设备见表3、表4所示：

表3：吸收塔φ11×27.4m设计主要参数

表4：吸收塔系统主要设备参数

从上面的数据可得知影响脱硫率的主要数据：吸收塔烟气流速(除雾器处)：4.08m/s；吸收区高度：6.55m，吸收时间1.63秒；液气比l/g＝8.7(l/m³)；氧化空气利用率约为38％。这些参数是为原设计脱硫率85％而确定，应该说只能满足原要求而没有任何裕量，现要求脱硫率在入口烟气中so2浓度为3000mg/nm³以上也要达到90％的脱硫效率难以满足要求。

该电厂于2016年5月份对吸收塔喷淋层进行更换，喷嘴及布置有所变动，但目前尚无足够数据能证明这造成了系统的脱硫率下降。主要是液气比和吸收时间太小了。如果要进一步提高脱硫效率，只有对吸收塔进行彻底改造，增加喷淋层及相应循环泵。

检测入口烟气因素：

烟气量及烟气中的二氧化硫含量都会明显的影响脱硫率。烟气量越大、二氧化硫含量越高，脱硫率就越低。电厂所烧煤种虽有变化，但发热量总体变化不大，排烟温度也相当，2016年与2015年相比，含s量有了较大的增加，增加幅度有40％左右，因此fgd系统脱硫率难以达到2015年的水平可以得知，主要原因是入口烟气量和二氧化硫浓度增加了。

检测石灰石：

石灰石品质主要受到粒径、碳酸钙含量、碳酸镁含量和盐酸不溶物含量等因素影响，下面将从这几个方面分析造成石灰石品质对脱硫效率的影响。根据已有的研究结果和工程应用经验得知，要保证较高的脱硫效率，石灰石品质必须满足如下的要求：

(1)粒径：石灰石越细，反应性能就越好，通常要求粒径在44μm以下的应达到90％以上。

(2)碳酸钙含量：碳酸钙含量高，说明活性成分高，石灰石的品质好，通常要求石灰石中的碳酸钙含量应高于90％。

(3)碳酸镁含量：碳酸镁一般是以白云石(caco3.mgco3)的形式存在，白云石基本是不溶的，即其中的caco3和mgco3不能被利用。同时白云石还阻碍其它caco3的溶解。因此碳酸镁含量高会大大降低石灰石的反应活性，降低系统的脱硫能力。通常要求石灰石中的碳酸镁含量应小于3％。

(4)盐酸不溶物含量：盐酸不溶物含量基本可代表石灰石中杂质的含量。

图3为今年石灰石浆液中碳酸钙含量的趋势，表5和图2为7月石灰石主要参数的分析结果。从图1中可以看出，1～6月石灰石浆液中的碳酸钙含量是很高的，除4月初个别样品的碳酸钙含量在92％多，其它基本在95％以上。但7月11日前后碳酸钙的含量明显下降，在91％左右。从表5和图4可以看出，7月9日～19日期间，石灰石的品质明显下降，主要表现在：碳酸镁含量明显上升，除个别样品外，碳酸镁含量基本在10％及以上，最高已达到17％；碳酸钙含量有所下降，除个别样品外，碳酸钙含量基本在90％以下，最低只有82％；石灰石的粒径变大，44μm以下的百分比只有80％左右，最低的还不到70％。因此从现场数据可以得知，石灰石品质下降直接造成了脱硫效率降低。

表5：石灰石分析结果

检测运行控制参数：

通过大量现场湿法脱硫系统运行经验得知，影响脱硫效果的吸收塔浆液成分主要包括：

(1)碳酸钙：在一定范围内，碳酸钙含量越高，脱硫效果就越好。但碳酸钙含量不能过高，否则会造成石灰石屏蔽，反而影响脱硫率。此外碳酸钙含量高易造成系统的结垢和堵塞。一般要求碳酸钙含量在3％左右。

(2)盐酸不溶物：吸收塔浆液的盐酸不溶物主要是烟气中的烟尘。若盐酸不溶物含量高，会造成石灰石屏蔽，明显影响脱硫率。现场要求控制盐酸不溶物含量在5％以内。

(3)亚硫酸钙：亚硫酸钙含量高，说明系统的氧化效果不理想，会对脱硫率有不利影响。此外亚硫酸钙含量高易造成系统的结垢和堵塞。因此通常控制亚硫酸钙含量在0.3％以内。

该电厂对吸收塔浆液进行了大量的取样并进行了较为全面的分析，表6为相关结果。可以看出，吸收塔浆液成分极不正常。主要表现在：亚硫酸钙含量很高，基本在10～40％，平均达到29％；碳酸钙含量很高，基本在10～40％，平均达到26％；石膏纯度很低，硫酸钙含量基本在20～60％，平均只有39％。而通常的吸收塔浆液成分为：亚硫酸钙含量一般低于0.3％；碳酸钙含量在3％左右；硫酸钙含量一般大于90％。

表6：吸收塔浆液分析结果

脱硫率下降，而为保证脱硫率在90％以上，运行人员第一反应便是向吸收塔内加大量的石灰石浆液，使ph值维持在高位运行(实际都在6.1以上)，这造成塔内大量的石灰石过量，化学分析结果证明了这一点。大量过粗的石灰石的加入，除了浪费外，粗的石灰石还会沉积在管道底部和塔底，磨损叶轮，严重时堵塞喷淋管和喷嘴，给现场脱硫系统安全运行带来很大的安全隐患。

从表6的数据可以得出亚硫酸钙含量高，说明系统的氧化效果不理想。根据电厂以前运行情况看，只有两种结论：一是氧化空气管有堵塞，使空气分布不均匀、利用率下降了。二是高ph值使亚硫酸氧化效果大大下降。

另外若循环泵的流量下降，脱硫率就会下降，图5显示了某吸收塔液气比与脱硫率的关系，随之液气比的增加，脱硫效率是增加的。表7为2号循环泵有关的运行参数，可以看出，和检修前相比(检修后6月13日脱硫系统投运)，2号循环泵的运行电流略有下降。而检修后1个多月的运行时间，2号循环泵的运行电流进一步在下降，说明该循环泵的浆液流量在减少，可能的原因是泵叶轮磨损或喷淋层有堵塞了。

表7：2号循环泵有关参数

本发明应用例以某电厂在进行脱硫系统改造后，脱硫效率仍然较低的现象进行了深入分析，综合考虑了fgd系统设计、入口烟气因素、石灰石品质、运行控制参数等方面，找到了造成石灰石－脱硫系统效率低的原因，研究结论如下：

(1)该电厂脱硫系统脱硫率下降的主要原因是fgd系统设计裕量偏小、以及石灰石浆液太粗、入口so2浓度偏大造成的；

(2)由于还存在吸收塔浆液亚硫酸钙含量过高、循环泵电流下降、除雾器压差大等情况，建议对系统进行进一步的检查；

(3)吸收塔浆液的碳酸钙含量长期明显偏高，易造成系统的结垢和堵塞。建议适当减少石灰石的供给，使ph值在5.8以下，控制碳酸钙含量在5％左右。但同时为了保证脱硫率在90％以上，电厂应加大配煤力度，尽量控制入口so2浓度在2500mg/nm3以下；

(4)要加强石灰石粉的品质管理，除caco3要高于90％外，粒度越细越好，至少要保证90％在44μm以下；

(5)要彻底提高fgd系统的脱硫能力，只有对吸收塔进行彻底改造，增加喷淋层及相应循环泵，仅对喷淋管和喷嘴更换难以再提高fgd系统的脱硫率了。

本发明针对该电厂脱硫系统脱硫效率低原因分析，对于其它火电厂在进行超低排放改造后脱硫系统安全、稳定运行具有十分重要的现实意义和工程应用价值。

以下将对本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测装置的一个实施例进行详细的描述。

本发明实施例提供的一种火电厂石灰石－湿法脱硫效率低关键原因检测装置的一个实施例，包括：

fgd吸收塔检测模块，用于检测fgd吸收塔系统的吸收时间和液气比，若吸收时间小于预设的吸收时间标准值且液气比小于预设的液气比标准值，则发送表示fgd吸收塔系统出现故障的信号至火电厂综合控制系统；

吸收剂石灰石检测模块，用于检测吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径，若碳酸钙含量低于90％、碳酸镁含量高于3％且石灰石粒径为44μm或44μm以下的石灰石含量低于90％，则发送表示石灰石品质低的信号至火电厂综合控制系统并将吸收剂石灰石的碳酸钙含量、碳酸镁含量、石灰石粒径的参数发送至火电厂综合控制系统。

进一步地，本发明实施例还包括：

烟气检测模块，用于检测烟气量和烟气中的二氧化硫含量，若烟气量大于预设的烟气量标准值且烟气中的二氧化硫含量高于预设的二氧化硫含量标准值，则发送表示入口烟气量和二氧化硫浓度过高的信号至火电厂综合控制系统。

进一步地，本发明实施例还包括：

吸收塔浆液检测模块，用于检测吸收塔浆液的亚硫酸钙含量、碳酸钙含量和硫酸钙含量，若亚硫酸钙含量高于0.3％、碳酸钙含量高于3％且硫酸钙含量小于90％，则发送表示吸收塔浆液出现问题的信号至火电厂综合控制系统。

进一步地，本发明实施例还包括：

循环泵检测模块，用于检测循环泵的电流，若循环泵的电流随时间下降，则发送表示循环泵浆液流量减少的信号至火电厂综合控制系统。

进一步地，本发明实施例还包括：

改造模块，用于增加吸收塔的喷淋层及相应的循环泵。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。