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石灰石湿法脱硫系统运行的要点分析

2018-07-03 15:04:35来源:数字化用户浏览:评论:0

  大型燃煤工矿企业在新建、扩建、或改建中的脱硫技术,特别是燃煤电厂被得到广泛的推广应用,而石灰石湿法脱硫是技术最成熟、最适合中国国情且国内应用最多的高效脱硫工艺,但在实际应用中如果不能针对具体情况正确处理结垢、堵塞、腐蚀等技术问题,将达不到预期的脱硫效果,只有总结出原烟气中参数的变化和工艺过程主要控制参数的改变对烟气脱硫效率的影响规律,对运行实践才有一定的指导意义。

  一、石灰石湿法脱硫系统的相关介绍

  石灰石湿法脱硫技术是20世纪70年代发展起来的,传统的石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺投资较大,而且脱硫产物也难处理,后来日本、德国对该工艺进行了改进。石灰石湿法脱硫是将烟气中二氧化硫与石灰或石灰石的浆液进行气液传质后反应,生成副产物石膏的脱硫法。目前我国300MW以上的机组基本上都用该技术进行锅炉烟气脱硫,占到了脱硫总装机容量的83%以上。河北邯郸热电厂于2006年投产石灰石湿法脱硫系统,对三台200MW火力发电机组实施烟气脱硫。在电除尘器之后布置增压风机,增压后的烟气经过换热器(GGH)热交换降低烟气温度,然后进入脱硫吸收塔用石灰石浆液洗涤脱硫,然后经GGH升温由烟囱排放。

  二、对石灰石湿法脱硫工艺的研究

  (一)石灰石湿法脱硫原理。烟气进入脱硫装置的湿式吸收塔,与自上而下喷淋的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触,其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HCL、HF等被吸收,烟气得以充分净化;吸收SO2后的浆液反应生成CaSO3,通过就地强制氧化、结晶生成CaSO4?2H2O,经脱水后得到商品级脱硫副产品―石膏,最终实现含硫烟气的综合治理。

  (二)石灰石湿法脱硫常见问题。石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限,石膏就会以晶体的形式开始沉积,当相对饱和浓度达到一定值时,石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长,当饱和度达到更高值时,就会形成晶核。再者,吸收液pH值的剧烈变化,低ph值时,亚硫酸盐溶解度急剧上升,硫酸盐溶解度略有下降,会有石膏在很短时间内大量产生并析出,产生硬垢。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低,会引起亚硫酸盐析出,产生软垢。在碱性pH值运行会产生碳酸钙硬垢。

  (三)具体实施策略。1.采用强制氧化工艺,使氧化反应趋于完全,控制亚硫酸钙的氧化率在95%以上,保持浆液中有足够密度的石膏晶种;2.严格除尘,严防喷嘴堵塞;3.控制吸收液中水分蒸发速度和蒸发量,运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130%;4.控制溶液的pH值,尤其避免运行中pH值的急剧变化;5.吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种;6.向吸收液中加入添加剂如:镁离子、乙二酸;7.适当的增大液气比也是系统结垢、堵塞的重要技术措施。

  (四)做好防腐措施。1.合理控制浆液的pH值;2.选择合理的FGD(脱硫设备)烟气入口温度,并选择与之相配套的防腐内衬,选择与入口烟温,塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误;3.严把防腐内衬的施工质量;4.吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊,焊缝光滑平整无缺陷,内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢,应用圆钢、方钢为主,外接管不能用焊接,要用法兰连接;5.选择合理的防腐材料。

  三、石灰石湿法脱硫要点分析

  结合邯郸热电厂运行经验以及相关资料,本文重点对石灰石湿法脱硫工艺在工程运行时系统的可靠性、安全性、操作稳定性等进行分析。

  (一)可靠性。对于一套完整的石灰石法脱硫系统,影响可靠性的因素主要分为化学因素和设备因素。化学因素主要包括工艺流程、腐蚀、磨损等,其中影响工艺流程可靠性的因素主要有亚硫酸盐的氧化率、除雾器冲洗水质量、氯离子浓度等。设备因素包括石灰石装液制备系统、FGD系统设备、脱水设备以及热控电气设备等。邯郸热电厂制浆系统采用两台湿磨机,采购石灰石石子进行磨制、旋流分离、储备、供浆的流程设计。从运行情况看制浆系统的中设备磨损较大,各种管道包括磨机的入口管段在内,缺陷较多;磨机本身设备的可靠性较高,但橡胶衬板磨损较快,基本上1.5年需要更换一次衬板,否则易泄漏。浆液贮罐仅设置一座并且设计容量过小,仅可提供4h的缓冲用量。制浆系统的可靠性存在不足。FGD系统中的设备可靠性问题较多的出现在增压风机稳定性、GGH的堵塞及腐蚀问题、除雾器的堵塞问题以及吸收塔塔壁防腐防磨层面的泄漏问题,近几年来经过运行调整、设备改进等工作,问题得到极大的改善。

  (二)安全性。石灰石湿法脱硫工艺只要各参数控制正常,脱硫系统一般不会出现结垢现象。但在运行过程中由于工艺参数控制不当、仪表不准、操作失灵等原因仍可能造成结垢,因此就需要采取一定措施尽可能的避免结垢,保证脱硫系统的安全运行,主要措施有:提高锅炉侧电除尘的除尘效率;保持烟气入口烟尘含量在设计范围内;严格按照规定的pH值运行;对GGH和吸收塔内除雾器进行定期冲洗;适当增加液气比;保证吸收剂充分氧化;加强系统参数的监视随时做出调整可以避免很多运行安全性问题。

  (三)稳定性。石灰石湿法脱硫系统脱硫效率一般在95%以上,来煤的含硫量、机组负荷的升降对系统稳定性存在直接的影响,这就要求采取合理配煤保证硫份平稳;机组负荷升降放缓或者提前做出脱硫设备的运行调整进行避免。需要运行人员实时监测烟气CEMS仪表指示,观察吸收塔进出口烟气浓度,脱硫浆液pH值、密度,烟气压力等指标,发现某一指标不正常时及时自动或手动调节,确保这些指标在正常运行范围内,从而保证脱硫系统的稳定运行。

  四、结语

  邯郸热电厂的脱硫系统经过几年的使用,摸索出了很多运行经验,对系统、设备采取了多项改进,全面提高了脱硫系统的稳定运行,通过以上方法可基本解决实践中的脱硫技术问题,使脱硫效率达到设计要求,确保中国在发展经济的同时有效地保护好生存环境、确保人民生活水平的全面提高。

 

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