浅析化学监督对脱硫运行的重要性
石灰石-石膏湿法脱硫由于具有适应性强、脱硫剂易得、脱硫效率高，副产品可综合利用等优点，被燃煤电厂广泛应用。在实际运行中，石灰石粉的成分、锅炉负荷、燃用煤种、烟气量、烟气成分、吸收塔前除尘器的种类及运行情况等,都会对吸收塔内的反应有影响。如果要使整个脱硫系统安全、稳定、经济地运行，就需要借助化学实验，通过实验数据来监督关键物质，掌握吸收塔内物理、化学反应的实际情况。
化学监督内容
1.1 表计日常校验
目前在脱硫系统运行情况下，DCS画面显示中主要参数有吸收塔的液位；塔内石膏浆液密度；浆液pH值；石灰石浆液密度；运行中的浆液泵、水泵、风机的出口压力、电流；除雾器压差；烟气自动监控系统(CEMS)出入口数值等。这些数据都直观地反应系统的运行情况。运行人员可通过监视、记录、对比这些数据来判断吸收塔内反应情况、设备是否存在故障，因此要求数据的准确性。在实际工作中，吸收塔pH值计、液位计、密度计每天进行校验，运行人员每隔4h冲洗一次，特殊情况时增加校验、冲洗次数。入口烟气温度仪和CEMS仪表也按规定定期进行校验。
根据脱硫系统的现状，为了保护脱硫设备防止事故扩大，设定了两个保护，当满足条件时可以造成锅炉灭火，引发非计停。一是吸收塔入口烟气温度，为了保护吸收塔壁防腐层及除雾器，当入口烟气温度超过180℃时，会自动开启事故喷淋来降低入口烟气温度，如果持续高温会引起机组停机的连锁保护；二是吸收塔液位，其实质也是因为入口烟气的高温对吸收塔防腐层及除雾器会造成损坏。
浆液循环泵是脱硫系统的重要设备之一，其作用是将塔内的浆液运输到对应的喷淋母管，通过喷嘴的雾化变成小粒径的液滴，增加与烟气中SO2的接触面积，脱除SO2的同时降低烟气温度。如果最低处浆液循环泵不能正常吸入浆液，那么烟气就不能与浆液接触，高温的烟气会损坏吸收塔壁的防腐层和除雾器，严重时会造成除雾器的坍塌，防腐层的破坏，以及浆液循环泵的损坏。因此，设定了吸收塔的最低液位，当液位低于某个数值时，全部浆液循环泵停止运行，同时引起机组停机保护。入口烟气温度、吸收塔液位这两个数值都采用多点位监督，一般采用三选二。
另外，在运行时为了保证吸收塔内反应的正常进行，浆液pH值也是很关键的监督参数。浆液pH值一般维持在5.0～6.2之间，pH值过高有利于酸性气体SO2的吸收，但不利于碳酸钙的溶解；pH值过低，有利于碳酸钙的溶解，但不利于SO2的吸收，所以吸收塔内浆液需要维护在一个特定的范围内。
1.2 吸收塔运行情况监督
烟气脱硫的主反应为烟气中的SO2与溶解的CaCO3反应生成，通过两次脱水后生成含水率小于10%的CaSO4.2H2O。副产物石膏用于建筑材料对外出售。但实际由于石灰石中含有杂质，烟气中含有其他气体和物质，所以进入吸收塔后还会有其他的化学反应。同时，某些物质即使不参加反应，也会影响反应进程，阻碍或加速反应。为了保证脱硫反应的正常进行，对脱硫剂石灰石粉的成分及含量有技术要求的同时，还需要定期监督吸收塔内浆液成分、副产品石膏的品质、工艺水成分等关键物质。
通过长期的经验总结，很多石灰石-石膏湿法脱硫运行导则中都要求对以下物质进行定期化学监督：①大量进入吸收塔中的物质，包括石灰石粉、制备好的石灰石浆液、系统使用的工艺水。②能反映吸收塔内反应情况的物质，主要包括吸收塔浆液。③需要外排的化学反应产物，主要是副产物石膏、处理后的脱硫废水。
石灰石粉作为脱硫剂，其品质的好坏直接影响塔内的反应、脱硫效率。石灰石粉的粒径要求325目，达到90%的过筛率。小粒径的石灰石粉增加了与烟气中SO2的接触面积，提高反应速率。石灰石粉的主要成分CaCO3的含量要求在90%以上，因为其含量越高，活性越大，反应速度越快，有利于SO2的脱除。对石灰石粉中的杂质要求：SiO2＜3.4%；Fe2O3＜0.5%；Al2O3＜1%；MgO＜1.1%；水分＜1%。这是由于SiO2是一种硬的研磨材料，对各种浆液泵和水泵的叶轮、泵壳及管道、喷淋层喷嘴存在磨损，造成设备的损坏。如果Fe2O3和Al2O3大量存在，其中的Fe3+和Al3+是絮凝剂的主要成分。研究发现Al3+和浆液中的F-可以生成络合物，这种络合物悬浮在浆液中将石灰石粉包裹起来，降低石灰石粉的活性，阻碍反应的进行。需尽快在吸收塔中加入大量的石灰石浆液，这样吸收塔中的pH值就不会上升，反而会持续下降。这时需要对吸收塔中的浆液进行置换，排出废水，严格控制pH值。至少每半个月检测一次石灰石粉的品质是否合格，特殊情况时需要增加检测次数，保证吸收塔内反应正常进行。
工艺水在脱硫系统中主要有两个作用：一是系统的补给水；二是作为泵体、管道、除雾器、石膏等的冲洗水，最后通过地坑泵返回到吸收塔内，所以工艺水中悬浮物、Ca2+、Cl-的含量需要每周监督一次。悬浮物会包裹在石灰石粉周围，阻碍与烟气中SO2的接触；Ca2+含量高，不利于化学反应；Cl-的浓度需要严格控制，因此它对金属有较强的腐蚀性，浓度过高对系统中的浆液泵、管道有损坏。
吸收塔中的浆液成分也可以反映出脱硫反应的情况，因此要求每天对吸收塔浆液进行化学监督。监督浆液的密度、pH值及主要成分Mg2+、SO32-、Cl-、F-的浓度。Mg2+的过量使浆液起泡，大量的泡沫会造成虚假的吸收塔液位，引起浆液倒流，对前面的吸风机造成影响。如果浆液进入吸风机内部，会严重损坏风机叶片，造成风机停运，还会引发机组停机。如果浆液中SO32-含量大，说明氧化的程度不够，还没有生成SO42-，需要延长浆液在吸收塔内的停留时间，减少石膏排出的次数。浆液中Cl-的浓度需要严格控制，一般要求吸收塔内浆液Cl-的浓度小于20000mg/L。如果Cl-的浓度过高，需要通过排废水来控制塔内的Cl-含量。
化学监督的作用
2.1 运行指导作用
对在线仪表的定期校验是为了测量数据的准确性，显示的数值与实际越接近，误差越小，越能反映实际的运行情况。运行人员通过对关键数据的监督来调整系统的运行工况：控制塔内浆液pH值，保证石灰石粉的溶解、SO2的吸收；根据浆液密度、液位、浆液中SO32-和Cl-的含量等数据来控制塔内浆液的置换、除雾器冲洗、吸收塔补水，排废水。
2.2 预测设备故障
通过每天对吸收塔内浆液成分的监督，可以提前预测出设备的故障。浆液中SO32-的浓度偏高，如果延长了浆液在吸收塔内的停留时间仍无改善，说明被强制氧化的程度不够，需要关注氧化风机的运行情况。同时还要加强对真空皮带机滤布进行冲洗，因为CaSO3浆液颗粒较小，容易堵塞滤布的孔隙影响石膏的脱水效果。监督一次旋流站底流、溢流浆液的密度可以反映出石膏旋流站的设备情况，及时做好检修计划。
总结及展望
石灰石-石膏湿法脱硫系统目前是应用最广泛。吸收塔内的反应绝不是一种化学反应，而是发生多种化学反应。
随着国家对燃煤电厂烟气、废水排放标准的提高，环保装置的运行安全、稳定运行越来越重要。如在脱硫吸收塔出口烟道加装湿式电除尘器，粉尘出口浓度达到5mg/Nm3以下的超净排放标准；增加烟羽消白换热器，降低排烟温度，减少烟气中的水分从而减少可溶盐排到大气中，消除视觉上的白色污染。
对于生产过程中产生的废水，通过分类回收、再处理、再利用到合格的工况中达到废水的零排放。在废水零排放改造中，将脱硫系统的补给水、泵体及管道的冲洗水改成反渗透的浓盐水，改造前后水质发生很大的变化。对于新工艺、新设备运行情况的好坏更需要积累大量的数据。这就需要利用化学监督的手段，通过大量的监督数据来发现规律，更好地掌握维护设备的良好运行。
结语
自石灰石-石膏湿法脱硫工艺在燃煤机组被大规模应用，经过多年的运行，已积累了大量的经验。但随着国家对环保要求的不断提高，现有的环保设备也发生改善，需要我们借助对关键数据的监测，利用化学监督手段，辅助我们更好地掌握新条件下设备的运行状况，对已有设备的影响程度，维护系统的安全稳定，并确保各项排放参数达标。
本文编辑：赵利伟
统筹：李晓佳
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