摘要： 脱硫设施投入运行后， 在保证SO2脱除效率、达标排放和满足环保要求的同时， 研究如何对脱硫设施进行优化设计， 以达到节能减排的目的具有重要意义， 对脱硫系统优化， 使其以更经济、节能的方式运行将成为烟气脱硫技术发展的重要方向。针对湿法烟气脱硫系统(FGD)优化节能影响因素进行分析探讨，通过工艺选择、设计、设备和运行之间的关联， 提出对应提高脱硫系统节能的措施。

0 引言

据不完全统计，至2008 年底，我国火电厂烟气脱硫装机容量达3.79 亿kW， 约占火电装机总容量的66%。为确保“十一五规划” 能源消耗和主要污染物排放总量控制目标的实现，国家将继续加大脱硫技术自主创新的扶持力度和脱硫设施运行的监管力度，尤其是节能、资源综合利用以及提高可靠性的技术。

因此，脱硫设施投入运行后，在保证SO2脱除效率、达标排放和满足环保要求的同时，研究如何对脱硫设施进行优化设计， 以达到节能减排的目的具有重要意义。

1 影响FGD 系统节能的因素

1.1 设计条件对系统节能的影响

影响FGD 系统节能的设计条件主要是锅炉燃煤性质，特别是硫分、烟气量和烟气温度。

对于燃用高硫煤的FGD 系统：由于高硫煤烟气的腐蚀性强、脱硫量大和脱硫率高，要求的化学工艺参数也较高。任何设计失误或设备容量、类型选择不当都将影响系统的节能。另外，液体比(l/g)、塔内烟气分布均匀性、反应罐体积、氧化装置的选型及氧化风机容量等参数对节能会产生重要影响。

燃煤的灰分或氯化物质量分数高将使烟气中的飞灰质量分数和HCl 质量分数增加，这些物质最终将进入循环吸收浆液。飞灰会增加浆液的磨损性，飞灰带入浆液中的A13+与F-形成的络合物则会影响石灰石的活性。浆液中的高Cl-质量分数不仅增加浆液的腐蚀性，影响废水排放量和材料选择，而且可能影响石灰石的溶解度，从而影响脱硫效率。

1.2 化学工艺因素对系统节能的影响

影响FGD 系统节能的主要化学工艺因素是亚硫酸钙的氧化程度、除雾器冲洗水质量和浆液中氯化物质量浓度。

1.2.1 亚硫酸钙氧化程度对系统节能的影响

亚硫酸盐氧化程度是湿法石灰石强制氧化FGD 工艺重要的控制参数。通常，对于低硫煤FGD系统，强制氧化程度应接近100%。而对于燃用高硫煤、处理烟气量较大的FGD 系统，往往会由于氧化装置设计不合理而引起故障频发、事故停机或降低出力。此外，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。

1.2.2 除雾器冲洗水质量对系统节能的影响

美国对111 套FGD 系统的节能调查结果表明，亚硫酸钙/硫酸钙垢堵塞除雾器对FGD 系统可利用率下降起了主要作用。这对于利用脱硫回收水冲洗除雾器的系统特别要引起重视， 必须确保冲洗水中硫酸钙的相对饱和度低于50%，才能避免由于冲洗水质量引起除雾器板片结垢、堵塞，最终迫使吸收塔停运。在回收水中补加一部分工业水是通常防止回收水中硫酸钙相对饱和度较高的方法。

1.2.3 浆液氯化物质量浓度对系统节能的影响

随着对浆液氯化物腐蚀特点和材料特性认识的提高， 通过选择适当的结构材料和安装过程中严格控制内衬和焊接质量，新建FGD 系统已很少因浆液Cl-质量浓度而降低系统的可利用率。

1.3 机械设备对系统节能的影响

机械设备影响FGD 系统节能的主要因素是：运行条件、设备类型、设备容量和备用容量以及结构材料等。

1.3.1 烟气系统设备

烟气系统的设备主要包括增压风机(BUF)、烟道、档板以及烟气加热器(如包括在设计中)。这些设备的选型、布置、配置原则直接影响节能效果。

(1) BUF：国外少数第1 代FGD 系统将BUF 布置在FGD 系统的下游侧(即湿风机运行)。但是，处于这种腐蚀环境的BUF 节能很差。腐蚀、风机叶片上的沉积物引起的风机振动、调节风门卡涩是造成BUF 事故停运和装置被迫降低出力的重要原因。因此，近年新建成的或正在建设中的电厂将BUF 布置在FGD 系统上游侧，无需因设备节能而提出特殊的设计要求。

(2) 烟道：烟风系统尽可能烟道短、弯头少，必要时辅以导流装置，减少烟风系统阻力，以降低大功率增压风机能耗。此外，对于输送低温原烟气的烟道和输送脱硫后的低温湿烟气的烟道，应分别根据所处的腐蚀环境选择合适的防腐材料、设计合适的排放疏水的设施。

(3) 档板：经建设项目环境影响报告书审批，批准设置旁路烟道时，脱硫装置进、出口和旁路挡板门应有良好的操作和密封性能。旁路挡板门的开启时间应满足脱硫装置故障不引起锅炉跳闸的要求。脱硫装置进口烟道挡板应采用带密封风的挡板，出口和旁路挡板门可根据技术论证后确定是否设置密封风系统。

(4) 烟气加热器：设置烟气加热器的主要目的是加热脱硫后的冷烟气，提高烟气的抬升高度，防止湿烟气对烟囱的腐蚀， 但同时会给脱硫装置的可靠运行带来较大的问题。据环保产业协会脱硫、除尘专业委员会对国内已投运的80 台脱硫装置的调研发现， 烟气加热器是脱硫系统的主要故障点之一， 是导致脱硫装置不能可靠运行的主要原因之一。因此，为提高脱硫装置的运行可靠性，不设置烟气加热器而采用湿烟囱排放成为电厂FGD发展应用的趋势。

1.3.2 吸收塔模块

吸收塔是湿法烟气脱硫系统最核心的设备，吸收塔设计的优劣直接影响系统的整体配置和设备选型，直接决定了水耗、电耗、石灰石消耗等主要能耗指标。为了降低投资成本，大容量、一炉一塔及多炉一塔，已成为第3 代FGD 系统的发展方向，因此对吸收塔模块的节能提出了更高的要求。

浆池设计与工作液位、搅拌系统设计、氧化空气喷枪设置、循环泵及喷淋层设置数量与负荷波动的关系、除雾器选型和冲洗方式等设备的配置及选型是吸收塔模块节能的主要影响因素。

1.3.3 吸收剂浆液制备系统

从设计有效容量大的观点出发，通常的作法是设计2 个吸收剂制备系列，每个系列由日贮存罐、皮带输送机、球磨机和分级系统组成。每个系列的容量是24 h 内可以生产出FGD 系统设计工况下吸收剂浆液日耗用量。也就是说，2 台球磨机可以每天工作12 h， 这种2 系列运行方式有充裕的时间对球磨机和辅助设备进行定期检修，而不会影响吸收剂制备系统的节能。