表1事故發(fā)生前某電廠#1機組運行參數(shù)

2.3亞硫酸鈣氧化不充分

WFGD的實際運行工況表明，在其他基本參數(shù)穩(wěn)定的情況下，增加石灰石漿液量，即升高漿液pH值，可在一定程度上提高脫硫效率。由于需要處理的SO2總量增多，為保證SO2排放濃度達到原設(shè)計值(≤168mg/m3)，吸收塔控制pH值較高，在5.7~6.0之間。但是SO32-氧化的最佳pH為4.5~4.7，如圖5所示；當(dāng)pH值為5.7~6.0時，塔內(nèi)的氧化效率明顯降低。為保證石膏氧化效果，電廠啟動了備用氧化風(fēng)機，保持2臺氧化風(fēng)機運行，但其設(shè)計裕量無法滿足系統(tǒng)要求，導(dǎo)致石膏漿液中的亞硫酸鹽超標，無法形成較大顆粒的石膏晶體，因此部分小粒徑石膏晶體容易被煙氣攜帶進入冷凝水管。

圖5pH對SO32-氧化速率的影響

同時，石膏漿液中CaSO3含量過高易結(jié)晶析出CaSO3.1/2H2O，該晶體呈針狀，其黏性較高，粒徑偏小，密度大。當(dāng)該針狀晶體含量過高時，會造成漿液黏稠、密度偏大，不利于石膏脫水。此外，大量CaSO3漿液顆粒被煙氣攜帶，沾在除霧器葉片表面，正常沖洗程序無法去除，長時間運行會造成除霧器堵塞。

2.4吸收塔內(nèi)漿液密度過高

吸收塔內(nèi)漿液的密度直觀反映塔內(nèi)CaSO4.2H2O，CaCO3，CaSO3.1/2H2O等固體物質(zhì)的濃度大??；在不同密度下，塔內(nèi)漿液的成分是不同的。通過化驗可知，當(dāng)密度大于1150kg/m3時，漿液中CaCO3和CaSO4.2H2O的濃度已趨于飽和，常溫下CaCO3溶解度為0.0013g/100mL，溶解度小于0.01g，屬于難溶物質(zhì)，CaSO4.2H2O溶解度為0.241g/100mL，所以在過飽和狀態(tài)下，密度值升高，說明漿液中的石膏固體含量隨之增加。事故發(fā)生前一個小時，回流水箱出口母管穿孔泄漏，石膏脫水系統(tǒng)停運檢修4h，直接造成塔內(nèi)漿液密度高達1217kg/m3；含大量CaSO3和CaSO4的高密度漿液被循環(huán)泵運至塔內(nèi)噴淋層，吸收SO2效率降低，與煙氣接觸時極易被攜帶，為除霧器的堵塞和石膏漿液的溢出提供了條件。此后，脫水系統(tǒng)恢復(fù)運轉(zhuǎn)，石膏旋流器的5個旋流子全開，仍然出力不足，根本無法有效、快速降低塔內(nèi)漿液密度。

3控制對策

3.1事故聯(lián)系

綜上所述，分析事故現(xiàn)象、原因之間的聯(lián)系，如圖6所示；通過脫硫系統(tǒng)的超低排放改造和運行參數(shù)控制，防止了事故的再次發(fā)生。

圖6事故現(xiàn)象、原因及控制措施聯(lián)系圖

3.2脫硫系統(tǒng)超低排放改造

3.2.1增設(shè)噴淋層和改用單向雙頭式噴嘴

在WFGD工藝中，噴淋空塔的噴淋層設(shè)計一般不少于3層，交錯布置。改造后，塔內(nèi)增設(shè)2層噴淋層(共5層)，塔高相應(yīng)至少增加4m，塔重建高度為42.5m。最下一層噴淋層距吸收塔入口煙道上沿大于3m；噴淋層之間距離為2m，這可使噴淋層噴出的漿液有效地接觸進入吸收塔的煙氣，增加氣液接觸時間。頂層噴淋層距離除霧器底部大于2m，較大距離可促進細小霧滴聚集成大顆粒，更易通過重力沉降返回漿液池。

圖7單向單頭式和單向雙頭式噴嘴

同時，噴嘴由單向單頭式改用單向雙頭式，如圖7所示；相同的噴嘴流量以及工作壓力下，雙頭噴嘴的每個霧化噴射腔體需要霧化的漿液流量只是標準噴嘴的一半，因此也具有更小的霧化腔體，可獲得更小的漿液霧滴顆粒平均直徑(Sautermeandiameter，SMD值)，為接下來的SO2吸收反應(yīng)提供了有利條件。該電廠#1機組噴淋系統(tǒng)實際運行中噴嘴壓力設(shè)置為80kPa，得到霧滴的SMD值為2000μm。霧滴離開噴嘴后，在周圍空氣流動作用下，發(fā)生二次霧化，雙頭噴嘴能夠密集提升漿液噴淋層的二次霧化效果，在二次霧化過程中，包裹在原液滴表面的殼體被打破，內(nèi)部漿液會轉(zhuǎn)移到新的液滴表面，能夠繼續(xù)與煙氣反應(yīng)吸收SO2，最大限度地提升霧化液滴的反應(yīng)效率。

3.2.2增設(shè)不銹鋼托盤

根據(jù)美國巴布科克?威爾科克斯公司(B&W)的托盤專利技術(shù)，在噴淋層下方設(shè)置一不銹鋼托盤，托盤是帶有小孔的格柵，如圖8所示，使?jié){液停留時間大于4.3min，符合WFGD工藝對于漿液循環(huán)停留時間在3.5min以上的要求。煙氣由吸收塔入口進入，形成一個渦流區(qū)；漿液從噴淋層噴射下來，通過合金托盤后的煙氣向上流速降低，兩者在托盤上摻混，形成泡沫層，泡沫層大大增加了氣液接觸界面，對SO2具有良好的吸收能力。同時，泡沫層使煙氣在吸收塔內(nèi)的停留時間增加，氣液充分接觸，強化了氣液傳質(zhì)，從而有效降低了液氣比，使煙氣中的液滴攜帶量減少，減輕了除霧器的處理負荷，提高脫硫效率。

圖8噴淋層下方的合金托盤

3.2.3塔壁設(shè)增效環(huán)

塔壁設(shè)增效環(huán)，主要目的是防止煙氣短路。SO2濃度在吸收塔截面上的變化是兩邊高，中間低，靠近吸收塔中心位置的漿液噴淋密度比吸收塔內(nèi)壁位置的要高得多；同時，有部分漿液噴到吸收塔內(nèi)壁，其氣液接觸面的傳質(zhì)效果非常差；這部分煙氣沒有經(jīng)過足夠的氣液接觸便離開吸收塔，造成了煙氣沿吸收塔內(nèi)壁的“逃竄”，從而影響了煙氣脫硫效率。布置聚氣環(huán)后，可以強化氣流往中心流動，有效避免了煙氣走廊的形成，如圖9所示。

圖9吸收塔壁的增效環(huán)

3.2.4改用3級屋脊高效除霧器

吸收塔上部安裝原裝進口的3級屋脊高效除霧器，如圖10所示。與原單級平式除霧器比較，屋脊除霧器適用于煙氣流量變化大的場合，排水性能更佳，除霧效率更高；而且每個單元除霧器之間設(shè)有走道，便于維修和保養(yǎng)。

圖10屋脊式高效除霧器

3.2.5增加備用旋流子

在石膏旋流器的備用孔加裝一個旋流子(改為四用二備)，當(dāng)吸收塔漿液密度居高不下時，可通過同時運行6個旋流子，提升石膏產(chǎn)量，有效降低漿液密度。

3.3脫硫系統(tǒng)運行參數(shù)控制

3.3.1控制吸收塔pH值和密度

吸收塔漿液的pH值和密度是WFGD系統(tǒng)的重要參數(shù)，直接影響運行工況。因此，操作時運行人員應(yīng)嚴格控制塔內(nèi)pH值在5.4~5.5左右，密度在1130~1140kg/m3之間，保證脫硫系統(tǒng)正常運行。同時，應(yīng)定期通過化學(xué)方法對在線pH計、密度計進行校驗，并與化驗室儀表進行比對。

3.3.2添加相關(guān)藥劑以提高脫硫效率

當(dāng)出現(xiàn)入口煙氣量和含硫量增幅較大時，可適當(dāng)通過添加消泡劑加快化學(xué)吸收過程，但應(yīng)緩慢添加并控制添加量；或者添加脫硫增效劑，提高脫硫效率，降低SO2排放濃度。

3.3.3提升氧化風(fēng)機效率

當(dāng)出現(xiàn)入口煙氣量增幅較大時，應(yīng)適當(dāng)增加氧化風(fēng)機運行臺數(shù)，保證塔內(nèi)CaSO3氧化和石膏結(jié)晶的正常進行，利于脫水。由于同時運行2臺氧化風(fēng)機可能導(dǎo)致其軸承溫度劇烈升高，超過額定溫度80℃，有跳閘風(fēng)險；可以通過間斷啟動備用氧化風(fēng)機增加空氣量來達到加強氧化效果。

3.3.4加強除霧器清洗

當(dāng)入口煙氣量增幅較大時，應(yīng)提高除霧器的沖洗頻率，減少除霧器葉片表面黏結(jié)CaSO4.2H2O和CaSO3。同時，需要注意由于沖洗水增加造成的塔內(nèi)水不平衡現(xiàn)象，必要時可增加廢水排放量。

4結(jié)論

通過對某電廠4臺機組的超低排放改造，機組脫硫系統(tǒng)SO2排放含量控制在35mg/Nm3以下，脫硫效率提高到99.2%；同時，通過嚴格控制脫硫系統(tǒng)運行參數(shù)，#1吸收塔再沒發(fā)生除霧器堵塞、漿液溢流等現(xiàn)象。為解決燃煤電廠脫硫系統(tǒng)所出現(xiàn)的復(fù)雜問題提供了參考性經(jīng)驗。