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石灰石-石膏濕法脫硫效率分析

發(fā)布時間:2017/6/18 來源:《電力設備》作者:何偉

針對脫硫運行中可能造成脫硫效率低的各種原因,提出具體分析和解決辦法。1.脫硫效率低的原因和解決方法1.1吸收劑的pH值脫硫反應的基礎是溶液中H+的生成,只有H+....
針對脫硫運行中可能造成脫硫效率低的各種原因,提出具體分析和解決辦法。


1.脫硫效率低的原因和解決方法

1.1吸收劑的pH值

脫硫反應的基礎是溶液中H+的生成,只有H+的存在才促進了Ca2+的生成,因此,吸收速率主要取決于溶液的pH值。因此濕式脫硫工藝的應用中控制合適的pH值和保持pH值的穩(wěn)定是保證脫硫效率的關(guān)鍵。

PH值為6.0時,二氧化硫吸收效果最佳,但此時易發(fā)生結(jié)垢,堵塞現(xiàn)象。而低的pH值有利于亞硫酸鈣的氧化,石灰石溶解度增加,但二氧化硫的吸收受到抑制,脫硫效率大幅度降低;當pH值為4.5時,二氧化硫的吸收幾乎無法進行,且吸收液呈酸性,對設備也有腐蝕。為此,除熱工班組定期校驗PH表計外,化驗室每周定點化驗吸收塔漿液PH值,供運行人員和熱工人員作參考。所以最為合適的PH值應維持在5.4。

1.2液氣比及漿液循環(huán)量

液氣比增大,表明氣液接觸機率增加,脫硫率增大。但二氧化硫與漿液液有一個氣液平衡,液氣比超過一定值后,脫硫率將不再增加。初始的石灰石漿液噴淋下來后與煙氣接觸,SO2等氣體與石灰石漿液的反應并不完全,需要不斷地循環(huán)反應,增加漿液的循環(huán)量,也就加大了CaCO3與SO2的接觸反應機會,從而提高了脫硫效率。

若脫硫吸收塔漿液循環(huán)出口的部分噴嘴堵塞,噴淋效果就會較差;脫硫系統(tǒng)停運后,就需要通過吸收塔檢查孔對吸收塔噴淋層進行噴淋檢查,查看噴嘴堵塞情況是否嚴重;若吸收漿液循環(huán)泵內(nèi)部腐蝕或磨損嚴重,運行壓力不足,均會導致脫硫效率下降。

故每次機組停運檢修時,都需安排人員對噴淋層噴嘴進行逐個檢查,并根據(jù)漿液循環(huán)泵運行周期定期更換腐蝕和磨損的部件。吸收塔漿液循環(huán)泵葉輪磨損程度很大,而吸收塔漿液循環(huán)泵葉輪的使用壽命為8000小時左右,所以吸收塔漿液循環(huán)泵葉輪應定期進行修復。

1.3煙氣與吸收劑接觸時間

煙氣自進入吸收塔后,自下而上流動,與噴淋而下的石灰石漿液霧滴接觸反應,接觸時間越長,反應進行得越完全。因此,長期投運對應高位噴淋層的漿液循環(huán)泵,有利于煙氣和脫硫吸收劑的充分反應,相應的脫硫率也高。而且合理控制進入吸收塔的煙氣流速,也會增加漿液和煙氣的接觸時間,提高脫硫效率。

1.4石灰石粒度及純度

石灰石是目前煙氣濕法脫硫中最常用的吸收劑。其脫硫反應活性主要取決于石灰石的粒度和顆粒的表面積之比以及石灰石中CaCO3的含量。石灰石顆粒越細,純度越高,其表面積越大,反應越充分,吸收速率越快,石灰石的利用率就越高。要求CaCO3含量大于90%,對燃用中高硫的鍋爐,石灰石粉的細度不低于325目90%過篩率。

1.5氧化空氣量

O2參與煙氣脫硫的化學過程,使HSO3-氧化為SO42-,隨著煙氣中O2含量的增加,CaSO4?2H2O的形成速度加快,脫硫率也呈上升趨勢。保證氧化風機向吸收塔的供氣量可提高脫硫率。

1.6煙氣中灰塵含量

影響吸收塔內(nèi)水質(zhì)的因素之一是煙氣中塵埃含量大。由于在脫硫過程中煙氣中灰塵大量進入吸收塔內(nèi),與塔內(nèi)石灰石、石膏漿液混合在一起,阻礙了石灰石漿液對SO2的吸收,降低了石灰石中Ca2+的溶解速率,同時煙塵或溶液中不斷溶出的一些重金屬離子會抑制了Ca2+與HSO3-的反應。若煙氣中粉塵含量持續(xù)超過設計允許量,將使脫硫率大為下降,甚至噴嘴堵塞。同時成品石膏中也含有大量的灰塵及消耗的石灰石量也相應增加,影響石膏品質(zhì)。

1.7煙氣溫度

若進入FGD吸收塔的煙氣溫度較高,煙氣膨脹,流速和壓力增大,會使脫硫效率下降;若進入吸收塔煙氣溫度越低,越利于SO2氣體溶于漿液,形成HSO3-,即:低溫有利于吸收,高溫有利于解吸。通常,將煙氣冷卻到60℃左右有利于吸收SO2;煙氣較高溫度時,SO2的吸收效率降低,因此氧化空氣增濕水要保證投入,一是為了防止氧化空氣管堵塞,二也是為了降低氧化空氣溫度,控制吸收塔漿液溫度。

1.8煤質(zhì)影響

由于燃煤品質(zhì)的不同,煤中所含的微量物質(zhì)也不同,某些燃煤煙氣中HCl、HF含量較高,由于吸收塔內(nèi)漿液濃度在18%左右,HCl、HF就會溶解于漿液中而使F-、Cl-含量增加,從而影響石灰石漿液對SO2吸收,影響PH值的測量。

1.9Cl-含量

漿液Cl-對系統(tǒng)性能的影響是潛在的,在系統(tǒng)中主要以氯化鈣形式存在,去除困難,影響脫硫效率,達到一定程度時才會顯現(xiàn),主要是干擾了離子間的反應。通常Cl-的設計上限為20000ppm,實際上一般當Cl-高于12000ppm時,就表現(xiàn)出對FGD運行的一些負面影響,如pH值的自控能力稍微減弱,副產(chǎn)物石膏中CaCO3含量略有增加等。

漿液Cl-濃度高低與原煙氣中HCl的含量直接相關(guān),也與系統(tǒng)的廢水排放量有關(guān)。針對廢水運行中污泥處理的困難,各廠濕法脫硫設施可考慮將脫硫廢水澄清池底部污泥排至真空皮帶機(避免了脫硫廢水脫泥機的繁瑣操作)與石膏漿液一起進行脫水,可大幅提高脫硫廢水設施的投運率。

1.10煙氣流量變化

機組負荷增減時,進入吸收塔的煙氣量隨之變化。通過控制系統(tǒng)調(diào)整石灰石漿液的加入量,以穩(wěn)定漿液pH值;再適時改變有關(guān)設備的運行方式。因此,可根據(jù)實際煙氣量來決定增加(或減少)循環(huán)泵的運行數(shù)量或切換循環(huán)泵,不同循環(huán)泵之間的優(yōu)化組合運行方式需經(jīng)過多次試驗后才能確定。

1.11原煙氣SO2濃度波動

火電廠燃煤硫分變動的情況經(jīng)常發(fā)生,原煙氣中SO2濃度并不穩(wěn)定。SO2濃度的突然上升往往使吸收塔漿液pH值在短時間內(nèi)下降,如果此時控制系統(tǒng)跟不上工況變化,就可能造成pH值無法恢復到正常值,降低脫硫效率,影響石膏品質(zhì)。

1.12儀表指示影響

在線檢測系統(tǒng)(CEMS)傳輸信號不準,導致控制系統(tǒng)(或人為判斷)出現(xiàn)問題,從而影響脫硫效率。因此,保證儀表的準確投運,對于提高脫硫效率尤為重要。

1.13煙氣中含油成分

在特殊情況下,鍋爐投油燃燒,來不及退出電除塵、脫硫(FGD)系統(tǒng),煙氣中的油氣進入吸收塔,導致石灰石漿液污染,甚至脫硫系統(tǒng)中毒癱瘓。因此,出現(xiàn)類似情況應加大廢水排放,提高吸收塔漿液品質(zhì)。

2結(jié)語

脫硫運行中會存在各種各樣的問題,只要堅持按照脫硫技術(shù)監(jiān)督的技術(shù)指標要求,對脫硫劑、石灰石漿液、石膏漿液、石膏進行化學分析和比對,嚴格控制各項指標,在保證脫硫效率的同時,可適時調(diào)整運行方式,降低脫硫耗電率。

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