吸收塔浆液浓度对脱硫系统安全系统、经济运行的影响
- 格式:doc
- 大小:2.15 MB
- 文档页数:12
浆液品质及性能对湿法脱硫系统脱硫率影响武纪原【摘要】围绕如何确保火电站脱硫系统脱硫效率的问题,在介绍脱硫原理的基础上定性分析了系统中浆液参数对脱硫效率的影响,以及发生异常的主要处理措施,并有针对性地介绍了实际运行中应采取的预防措施.【期刊名称】《江苏电机工程》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】3页(P92-94)【关键词】湿法脱硫;浆液;品质【作者】武纪原【作者单位】江苏新海发电有限公司,江苏连云港222023【正文语种】中文【中图分类】X773某公司1号炉采用SG-3049/28.25-M548型锅炉,与其配套的烟气脱硫设备采用中环(中国)工程有限公司建设安装的石灰石-石膏湿法脱硫系统,脱硫吸收塔采用五层喷淋、三级除雾的逆流喷淋技术,配置5台浆液循环泵,3台氧化风机。
经过一段时间的运行,塔内浆液出现过吸收效率急剧下降的情况,影响了机组安全稳定运行。
脱硫系统脱硫率受许多因素影响,浆液品质及性能是最直接的影响因素,文中就影响浆液品质及性能的因子展开讨论,并对浆液品质异常的情况,提出相应处理和预防措施。
石灰石主要成分为CaCO3,将CaCO3含量≥90% (CaCO3粒度要求为通过325目标准筛达90%以上)的石灰石粉与水混合搅拌制成吸收烟气中SO2的浆液,浆液经浆液循环泵在吸收塔内循环,烟气中SO2从吸收塔喷淋区下部进入塔内,与均匀喷出的浆液逆流接触,同浆液中CaCO3反应生成CaCO3·1/2H2O,小颗粒状态转移至吸收塔中下部浆液中,利用氧化风机鼓入的氧气强制氧化成CaSO4·2H2O,它是石膏的主要成分。
当CaSO4·2H2O聚集并成长为大颗粒晶体,利用石膏排出泵将吸收塔下部结晶的石膏抽出,送往石膏旋流站,进行一级脱水的旋转分离。
细颗粒的浆液溢流返回吸收塔,而浓缩较粗颗粒的浆液送往真空皮带过滤机进行浆液脱水,形成石膏。
吸收塔中化学反应的主要方程式:1号锅炉脱硫系统如图1所示。
影响因素分析从以上氧化风机对循环泵电流运行趋势的影响和其它因素对脱硫效率的影响的历史数据绘制成的表格可以得出,氧化空气是引起循环泵电流波动范围较大的主要原因。
浆液密度、吸收塔液位、吸收塔浆液pH值、负荷以及煤质含硫量对脱硫效率均有较大影响。
但影响脱硫效率的因素不限于上述因素,还包括浆液喷嘴垂直度,浆液喷射高度、浆液喷嘴间距、覆盖率、烟气温度、烟气流速、循环泵出力等因素。
1.1发电机功率影响负荷增加,脱硫效率短时上升,但随后逐渐减小。
这是因为负荷增加,增加的烟气量因吸收塔行程,进出口烟气量还未达到平衡,出口SO2总量低于进口SO2总量。
随着时间推移,吸收塔出口SO2总量逐渐增加,入口SO2总量保持不变,脱硫效率逐渐减小。
同时,入口SO2总量增加,浆液中的SO2量越来越多,如果吸收塔浆液容量足够,溶于浆液中的SO2量将达到一个稳定值。
如果吸收塔浆液容量不足,溶于浆液中的SO2量达到饱和溶解度,不再吸收,未被吸收的SO2量从吸收塔出口排走。
负荷增加,烟气量增加,烟气在吸收塔内的流速增加,在塔内停留的时间变短,烟气与浆液的接触时间缩短,传质不充分,吸收塔出口SO2量增加,脱硫效率呈下降趋势,最终达到一个稳定状态。
负荷减少,烟气量减少,脱硫效率应有大幅上升,但事实表明,脱硫装置上升的幅度不大,在负荷230MW时,也仅能达到96%。
这一现象说明,可能是浆液中SO2溶解度达到饱和或者是塔内存在烟气走廊的现象。
1.2氧化空气影响本套脱硫装置由于塔内氧化空气布置较特殊,氧化空气喷口至塔底间距约300mm,吸收塔液位5700mm,氧化空气从喷口喷出后需要穿越高度5400mm的浆液层,这样氧化池中的浆液将会含有大量空气,浆液循环泵抽取的浆液中也因此携带大量空气,空气经循环泵压缩变成小气泡,当其到达喷淋喷嘴出口时,由于喷嘴出口背压较低,小气泡喷出后迅速膨胀,体积扩大。
扩大后的气泡与后续浆液碰撞,减小了其势能,因而液柱垂直高度降低。
浅析影响脱硫效率的因素近年来,大气质量变差,随着人们对良好环境的渴望,国家对环保的要求越来越严格。
许多火电厂已建和正建脱硫装置(FGD),进一步净化烟气,使其达到排放标准。
国内大部分采用了石灰石-石膏湿法脱硫。
对2×50MW机组烟气脱硫(FGD)装置脱硫效率的几项参数进行研究分析,查找出影响土力学的几个主要因素,并提出解决措施,使之达到最优的脱硫效率。
石灰石-石膏湿法脱硫的基本原理:烟气经过电除尘后由增压风机送入吸收塔内。
烟气中的SO2与吸收塔喷淋层喷下的石灰石浆液发生反应生成HSO3-,反应如下:SO2+H2O→H2SO3,H2SO3→H++HSO3-。
其中部分HSO3-在喷淋区被烟气中的氧所氧化,其它的HSO3-在反应池中被氧化空气完全氧化,反应如下:HSO3- +1O2→HSO4-,HSO4-→H++SO42-。
吸收塔内浆液被2引入吸收塔内中和氢离子,使浆液保持一定的PH值。
中和后的浆液在吸收塔内循环。
反应如下:Ca2++CO32-+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2↑,2H++CO32-→H2O+CO2↑。
脱硫后的烟气经吸收塔顶部的除雾器去除水分后,被净化的烟气经烟囱排向大气中,生成的石膏副产品留作他用。
从此可以看出,浆液的PH值、烟气的性质、吸收剂的质量、液气比、等是影响脱硫效率的主要因素。
○1吸收塔浆液的PH值。
PH值是影响脱硫效率、脱硫产物成分的关键参数。
PH值太高,说明脱硫剂用量大于反应所需量,造成脱硫剂的利用率降低。
当PH值>6时,虽然SO2的吸收好,但是Ca2+浓度减小,影响Ca2+析出,同时也容易使设备堵塞和结垢。
而PH值太低,则影响脱硫效率,不能使烟气中SO2的含量达到预期的效果。
当PH值<4时,几乎就不吸收SO2。
所以必须在运行中监测好PH值,及时加减脱硫剂,保证脱硫效率的同时,也提高脱硫剂的利用率和脱硫产物的品质。
一般PH值控制在5~6之间。
湿法脱硫浆液密度高对粉尘的影响及控制摘要:影响脱硫净烟气粉尘的排放影响因素较多,但分析主要是在数学模型或是仿真环境下进行,缺少在已建成的实际生产环境中的分析总结,对实际生产的指导意义不大。
针对这一问题,本文主要研究在实际生产环境下,通过控制吸收塔浆液密度,从而保证净烟气粉尘浓度能达到超低排放标准,提供可行的短期和长期解决办法。
同时为实际生产中寻找并建立吸收塔浆液控制指标过饱和比Q,来有效的控制吸收塔浆液密度,能够容易简单的提供控制方向。
关键词:脱硫浆液密度;粉尘浓度;过饱和比;石膏脱水效果;引言目前我国有近92%的火力发电厂脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺,和飞灰粉尘。
吸收过程中可能蒸发析出工艺是通过与烟气进行逆向接触吸收SO2细小的晶体颗粒,被烟气直接携带出,使得脱硫后的烟气中粉尘颗粒物含量反而增加。
【2】荷兰Meij 等通过分析脱硫出口颗粒物组成发现,其中飞灰、石膏组分分别占别占 40%、10%,而脱硫浆液液滴蒸发形成的固体颗粒却占到了50%。
【2】潘丹萍等实验研究发现细颗粒物形貌及元素组成与脱硫浆液中晶体相关,主要。
【1】Nielsen 等通过现场测试发现,石灰石-石膏法脱硫工艺对组分为 CaSO4颗粒物的总质量脱除率可达 50%~80%,但亚微米级微粒质量浓度反而增加了20%~100%,而且钙元素含量明显提高。
通过这些研究得知脱硫出口粉尘的组成和控制方向。
吸收塔浆液密度的高低,直接会影响结晶颗粒的大小,这其中就要引入过饱和度的概念,当浆液过饱和度较高时会引起石膏晶体爆发成核而导致晶体颗粒过细,产生结垢增加设备磨损,降低脱硫效率,石膏脱水困难,以及粉尘排放不能达标。
实际生产中工况相对客观,许多条件已经被约束,所以控制主要指标就变成了吸收塔浆液密度。
1、试验方法及现象分析1.1实例生产环境概述试验机组为2×350MW超临界机组,一炉一套湿法脱硫装置,全烟气脱硫,脱硫效率不小99.15%,保证烟塔出口SO排放浓度不高35mg/Nm3,粉尘浓度不高2于10mg/Nm3。
脱硫值班员职业技能鉴定题库(高级工)第015套一、选择题【1】脱硫系统停用时间超过( A )天,需将石灰石粉仓中的石灰石粉清空,以防止积粉。
A.7B.15C.30D.40【2】GGH的空气吹扫工作,应( A )进行一次。
A.每班B.每天C.每周D.每月【3】下列几组设备,一般说来均应由保安电源接带的是( C )。
A.真空皮带脱水机、石灰石浆液泵、DCS电源柜B.GGH、脱硫循环泵、搅拌器C.搅拌器、烟气挡板、工艺水泵D.电动执行器、吸收塔排出泵、事故排水坑泵【4】人体皮肤出汗潮湿或损伤时,人体的电阻约为( B )Ω。
A.10000~100000B.1000C.100000D.100【5】下列因素中对循环浆液中石膏晶体生长影响最小的是( D )。
A.浆液滞留时间B.浆液pH值C.浆液密度D.入口烟温【6】水力旋流器运行中的主要故障是( B )。
A.腐蚀B.结垢和堵塞C.泄漏D.磨损【7】表征与二氧化硫反应速度的石灰石的性质,称为石灰石的( C )。
A.粒度B.纯度C.活性D.硬度【8】水力旋流站的运行压力越高,则( A )。
A.分离效果越好B.旋流子磨损越小C.底流的石膏浆液越稀D.石膏晶体生长得越快【9】我们俗称的"三废"是指( B )。
A.废水、废气和废油B.废水、废气和废渣C.废油、废气和废热D.废水、废油和废热【10】FGD中,当大型轴流式増压风机停运后,一般要求轴冷却风机( C )。
A.立即停运B.0.5h后停运C.2h后停运D.一直运行,不必停运【11】在LIFAC工艺中,炉内喷钙过程中产生的脱硫副产品主要是( C )。
A.CaOB.Ca[OH]2C.CaSO4D.CaCO3【12】启动石灰石浆液泵前,应首先开启( C ),否则会烧损机械密封。
A.开启泵人口门B.泵出口门C.轴封水门D.管路冲洗水门【13】当吸收塔液位过高时,禁止( A )。
A.冲洗除雾器B.向事故浆池排水C.停运氧化风机D.停浆液循环泵【14】FGD工艺过程中,有多个工艺变量会影响系统的脱硫效率。
1000MW机组脱硫系统电耗影响因素分析与节电措施摘要:随着我国对于燃煤电厂的环保要求不断提高,烟气脱硫已成为电力生产中的重要环节。
目前,燃煤电厂以湿法脱硫为主,存在电耗大、耗水量高等能耗问题。
因此,要求电厂不断优化脱硫系统运行方式,在满足环保要求的同时,进一步降低能耗,实现经济目标。
本文以某1000MW机组为例,统计和计算了在不同工况下的系统脱硫电耗,进一步根据电耗的构成和影响因素的分析,指出浆液循环泵是影响脱硫系统电耗的主要设备。
在此基础上,分析了对浆液循环泵出力和效率的影响因素,相应地提出了节电措施,并在实际运行中进行实践,取得了良好的优化效果,论证了本文提出的影响因素分析和节电措施。
关键词:脱硫系统;电耗;影响因素;节电措施1.引言随着我国对于燃煤电厂的环保要求不断提高,烟气脱硫已成为电力生产中的重要环节。
目前,燃煤电厂以湿法脱硫为主,存在电耗大、耗水量高等能耗问题。
因此,要求电厂不断优化脱硫系统运行方式,在满足环保要求的同时,进一步降低能耗,实现经济目标。
2.脱硫系统实测电耗分析以某1000MW机组脱硫系统为例,分析在不同工况下的电耗因素。
根据各设备的实测电流,通过公式(2-1),计算脱硫系统的实际功率,电耗情况如表2-1所示。
由表2-2所示结果可知,脱硫系统的电耗主要来自SO2吸收系统,占总电耗百分比的80.13。
SO2吸收系统的电耗主要来自浆液循环泵、氧化风机、石膏排出泵和吸收塔搅拌器。
以某1000MW机组脱硫系统为例,SO2吸收系统由5台浆液循环泵、6台吸收塔搅拌器、2台石膏排出泵和2台氧化风机等组成,其中5台浆液循环泵的功率为7650kW,占SO2吸收系统总功率的78.95%。
综上所述,脱硫系统的损耗主要由SO2吸收系统中的浆液循环泵的功率消耗所决定。
进一步,文献[2]指出浆液循环泵的电耗主要受吸收塔液位、石膏浆液密度、烟气量和石膏浆液PH值等因素的影响。
3.电耗影响因素及相应的节电措施分析3.1 入炉煤质硫份过高当入炉煤质硫份过高时,对脱硫系统造成的直接影响是导致进入吸收塔的SO2量过高。
脱硫电除尘复习题7.烟气旁路档板门快开装置的作用。
答:烟气旁路档板门快开装置的作用是保证运行中的脱硫系统产生故障FGD保护动作时能迅速快开烟气旁路档板门,确保锅炉正常运行。
8.哪种情况下,FGD可申请锅炉紧急停炉?答:脱硫系统产生故障FGD保护动作时;烟气旁路档板门不能迅速快开且手动操作也无法开启时,FGD可申请锅炉紧急停炉。
三、简答题:1、石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中主要包含哪些子系统?答:(1)烟气系统(烟气挡板、烟气再热器、增压风机等);(2)吸收/氧化系统(吸收塔、循环泵、氧化风机、除雾器等);(3)吸收剂制备/配制系统(石灰石粉仓、石灰石磨机、石灰石浆罐、浆液泵等);(4)固体产物脱水/抛弃系统(石膏浆液泵、水力旋流器、真空脱水机等);(5)废水处理系统(如有抛弃系统则不须设此系统);(6)公用系统(工艺水、压缩空气、热工及电气等系统)。
2、石灰石-石膏脱硫系统中烟气的走向如何?答:(1)锅炉出来的原烟气从引风机出来后,通常设有两条通道:一条是旁路烟道,另一条是FGD的烟气通道。
原烟气通过旁路烟道时,直接经烟筒排入大气;(2)原烟气通过FGD时,经过增压风机升压,烟气换热器降温,进入吸收塔,在塔内向上流动,被由上鸸上的石灰石浆液洗涤,成为净烟气。
净烟气经过喷淋层、除雾器层排出吸收塔、经烟气换热器加热后,通过烟筒排入大气。
3、GGH受热面积灰的清洗方式有几种?答:GGH的清洗包括压缩空气吹扫(或蒸汽吹扫)、高压水冲洗和低压水冲洗三种方式:(1)GGH每天必须用压缩空气吹扫(或蒸汽吹扫)吹扫;(2)当压降超过给定的最大值时,可在运行中用高压工艺水冲洗;(3)一般当FGD停运后,用低压水冲洗GGH。
4、脱硫设备对防腐材料的要求是什么?答:脱硫设备对防腐材料的要求有:(1)所用防腐材质应当耐瞬时高温,在烟道气温下长期工作不老化,龟裂,具有一定的强度和韧性;(2)采用的材料必须易于传热,不因温度长期波动而起壳或脱落。
浅析影响脱硫效率的因素近年来,大气质量变差,随着人们对良好环境的渴望,国家对环保的要求越来越严格。
许多火电厂已建和正建脱硫装置(FGD),进一步净化烟气,使其达到排放标准。
国内大部分采用了石灰石-石膏湿法脱硫。
对2×50MW机组烟气脱硫(FGD)装置脱硫效率的几项参数进行研究分析,查找出影响土力学的几个主要因素,并提出解决措施,使之达到最优的脱硫效率。
石灰石-石膏湿法脱硫的基本原理:烟气经过电除尘后由增压风机送入吸收塔内。
烟气中的SO2与吸收塔喷淋层喷下的石灰石浆液发生反应生成HSO3-,反应如下:SO2+H2O→H2SO3,H2SO3→H++HSO3-。
其中部分HSO3-在喷淋区被烟气中的氧所氧化,其它的HSO3-在反应池中被氧化空气完全氧化,反应如下:HSO3- +1O2→HSO4-,HSO4-→H++SO42-。
吸收塔内浆液被2引入吸收塔内中和氢离子,使浆液保持一定的PH值。
中和后的浆液在吸收塔内循环。
反应如下:Ca2++CO32-+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2↑,2H++CO32-→H2O+CO2↑。
脱硫后的烟气经吸收塔顶部的除雾器去除水分后,被净化的烟气经烟囱排向大气中,生成的石膏副产品留作他用。
从此可以看出,浆液的PH值、烟气的性质、吸收剂的质量、液气比、等是影响脱硫效率的主要因素。
○1吸收塔浆液的PH值。
PH值是影响脱硫效率、脱硫产物成分的关键参数。
PH值太高,说明脱硫剂用量大于反应所需量,造成脱硫剂的利用率降低。
当PH值>6时,虽然SO2的吸收好,但是Ca2+浓度减小,影响Ca2+析出,同时也容易使设备堵塞和结垢。
而PH值太低,则影响脱硫效率,不能使烟气中SO2的含量达到预期的效果。
当PH值<4时,几乎就不吸收SO2。
所以必须在运行中监测好PH值,及时加减脱硫剂,保证脱硫效率的同时,也提高脱硫剂的利用率和脱硫产物的品质。
一般PH值控制在5~6之间。
浅谈脱硫吸收塔密度高的危害、原因及处理方法随着国家和地方省市一系列节能减排政策的出台,对火电厂烟气脱硫系统的正常稳定运行和达标排放要求越来越高,如何保证脱硫系统的安全稳定运行对火电厂而言至关重要。
在石灰石-石膏湿法烟气脱硫中,吸收塔浆液密度是确保脱硫系统安全、经济及稳定运行的重要参数,吸收塔浆液密度控制不当会给脱硫系统带来严重的后果。
我厂自投运以来,由于环保管控超低排放发生过造成吸收塔浆液密度居高不下的情况,严重影响脱硫装置的安全稳定运行。
我厂采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,一炉一塔脱硫装置,共2套。
该工艺以石灰石浆液为脱硫剂,采用相应的液气比对烟气进行洗涤,脱除二氧化硫。
脱硫效率≥99.6%(设计硫分按1.2%计算),出口二氧化硫浓度控制在25mg/Nm3以下。
该套FGD系统由以下子系统组成:烟气及吸收塔系统、石膏脱水系统(包括石膏旋流系统、滤布圆盘脱水系统和石膏库)、石灰石浆液制备系统、脱硫公用系统(包括工艺水系统、压缩空气系统、闭式冷却水系统、排放系统)。
锅炉燃烧后产生的烟气经电袋除尘器进行除尘净化处理后,自引风机出口烟道引出,进入FGD系统从吸收塔侧面进气口进入吸收塔,烟气在吸收塔内与雾状浆液逆流接触,处理后的烟气在吸收塔顶部排至除雾器除去烟气中的液滴,随后净化处理后的烟气通过吸收塔出口水平烟道进入湿式电除尘器,经湿式电除尘器去除SO3等气溶胶类物质和细颗粒物后最终经烟囱排入大气。
石灰石粉通过制浆系统制成石灰石浆液,不断地补充至吸收塔。
脱硫副产品为含有固体石膏的浆液,由石膏排出泵从吸收塔浆液池中打至石膏旋流器和滤布圆盘脱水机,经过脱水后,得到含水量不大于10%的石膏,再外运至厂外用于综合利用。
为了平衡整个系统中的氯离子的浓度,以及避免浆液中杂质对石膏纯度和含水量的影响,经废水旋流设备分离后的脱硫废水直接排至废水零排放系统进行处理。
吸收塔(SO2吸收及氧化)系统包括吸收塔本体、除雾装置、喷淋装置、浆液循环系统、氧化空气系统及石膏排出系统等。
吸收塔浆液浓度对脱硫系统安全、经济运行的影响1 吸收塔浆液浓度高容易引起石膏结垢吸收塔浆液浓度一般按设计控制在 20-25%左右,但是现场由于种种原因控制不到位,如:石膏排出泵故障、石膏旋流站故障、真空皮带脱水系统故障、水平衡控制不好、石膏品质较差难以脱水等种种原因造成石膏排出困难,因而吸收塔浆液浓度升高,有的吸收塔浆液浓度甚至高达 50%以上。
还有的电厂吸收塔浆液密度计频繁损坏或堵塞,造成运行过程中无法准确观测浆液密度,从而无法准确的进行石膏排出,也会造成吸收塔浆液浓度升高。
吸收塔浆液浓度升高后会给脱硫系统带来一系列的影响,下面简单的进行分析。
溶解是指溶液中的固体离解成离子的过程,沉淀是指溶液中的离子结合成固体的过程。
一种物质在浆液中是溶解还是沉淀取决于溶液中该种物质的离子组分及离子组分浓度。
例如对于石膏来说,其沉淀速率的快慢受如下因素影响:Rg = kaCV (RSG – 1)其中: Rg :石膏沉淀速率K:速率常数a: 每单位重量石膏的活性表面积C: 石膏固体的浓度V: 反应槽体积RSG: 石膏相对饱和度从石膏沉淀速率来看,石膏浓度直接与沉淀速率成正比,但石膏能不能沉淀,还取决于石膏的相对饱和度 RSG。
当吸收塔的石膏浆液中的CaSO4·2H2O 过饱和度大于 1 时,石膏就开始沉淀,但此时沉淀优先在自己的晶种上沉淀。
但当过饱和度大于或等于 1.4 时,溶液中的CaSO4 就会在吸收塔内各组件表面析出结晶形成石膏垢。
石膏过饱和度为[Ca2+]、[SO42-]和[H2O]2的乘积与K sp(石膏浓度积常数)的比值。
石膏过饱和度越大,结垢形成的速度就越快,仅当过饱和度<1.4 时才不容易在吸收塔内各组件表面析出结晶形成石膏垢。
要使石膏过饱和度<1.4,需适当地设计吸收塔内石膏浆液浓度、液气比和提高氧化率。
日本三菱的试验认为液气比越小,石膏过饱和度越高,使石膏过饱和度<1.4 的最低液气比为 11。
2 吸收塔浆液浓度高会引起很多系统问题2.1 对设备、管道及电耗的影响当浆液浓度升高时,造成密度大、循环泵电流增加、电机线圈温度升高,从而造成循环泵、石膏排出泵等工作负荷增大,电耗增加。
浆液浓度升高后对循环泵、石膏排出泵、吸收塔搅拌器、浆液循环管道、石膏排出管道等冲刷、磨损增加。
2.2 对石膏脱水、废水系统的影响2.2.1吸收塔浆液浓度高,造成石膏旋流站底流必然增高,相应的会增加真空皮带脱水机的负荷。
如果浓度过高,会造成石膏脱水效果不好,脱出的石膏含水率高。
2.3 对喷淋管组的影响当吸收塔浆液浓度高到一定程度时,烟气中携带的石膏会沉积在最上层喷淋管上,造成最上层的喷淋管承重增加。
中下层的喷淋管由于有上面的喷淋冲刷,一般不会沉积石膏。
还有吸收塔浆液浓度升高后也容易在喷淋管组内部形成沉积,喷淋管组内部沉积后,造成喷淋管组喷淋通流量不够,或者喷淋管喷淋的覆盖面积不够,影响吸收塔的脱硫效率。
因此在循环泵停运时,必须用清水将循环泵和喷淋管组进行冲洗。
如果喷淋管组的管道或喷嘴堵塞后,还会造成循环泵的阻力增加,循环泵对喷淋管组的压力增大。
总之综合上述几个原因:浆液浓度高后浆液的重量会增大,浓度高容易造成石膏在最上层喷淋管沉积,浓度高同时还会造成喷淋管内石膏沉积,循环泵对喷淋管的压力大等。
由于上述几种原因的综合作用导致喷淋管组承载力加大,当承载力大到一定程度后,会导致喷淋管组坍塌。
喷淋管上堆积石膏过多造成石膏喷淋管组坍塌2.4 对循环泵入口滤网及循环泵的影响石膏浓度超过了石膏的过饱和度,造成石膏在塔壁、塔底、循环泵入口滤网等部位大量沉积,慢慢的,尤其是循环泵入口滤网,石膏大量沉积,堵住了循环泵的入口滤网,见下面照片。
循环泵入口滤网堵住后,循环浆液量下降,从而循环流量减少,造成循环泵容易气蚀,循环泵气蚀后容易造成循环泵叶轮损坏,再加上浆液的腐蚀,使循环泵叶轮损坏很快。
循环泵入口滤网堵塞加上叶轮损坏,造成浆液循环量下降,循环量下降后,液气比降低,脱硫效率降低,液气比降低后,按照日本三菱的试验结论,液气比越低,石膏过饱和度越高,越容易造成石膏在各处沉降,从而造成恶性循环,问题越来越严重。
图一、循环泵入口滤网堵塞图二、循环泵叶轮气蚀、腐蚀循环泵气蚀还容易引起循环泵震动,循环泵震动又会带动循环管道震动、带动循环泵入口滤网震动,循环泵堵塞后,还会造成循环泵入口滤网差压大,循环泵滤网在承受压力较大的情况下加上震动,当承受力达到一定极限时会出现损坏。
循环泵入口滤网坏后,破碎的碎片会通过循环泵进入循环管道,破坏循环管道衬胶,再加上循环管道震动,衬胶更容易脱落。
循环泵入口滤网碎片加上衬胶碎片又容易堵塞喷淋管组喷嘴,引起更大的系统问题。
循环泵入口滤网损坏2.5 浆液浓度高对除雾器、入口烟道和 GGH 的影响吸收塔浆液浓度高,容易造成石膏沉积,石膏不但容易在吸收塔内沉积,同时也容易随着烟气在除雾器、入口烟道和 GGH处沉积,从而造成整个烟气系统阻力增大,电耗增加,频繁的进行除雾器、入口烟道及 GGH 冲洗,一方面增加电耗,同时也增加水耗,这与目前国家提出的节能减排严重背道而驰。
另外频繁的进行冲洗,导致的后果是水平衡不好控制,各个浆液罐不是溢流就是液位太低,给运行调整带来很大困难。
除雾器上的石膏沉积GGH 上的石膏沉积3 吸收塔浆液浓度高与其他因素混在一起,问题更为严重。
3.1 浆液浓度高与氧化效果不好吸收塔浆液氧化不充分,造成浆液中亚硫酸钙含量高,亚硫酸钙比较粘,比较粘的亚硫酸钙如果再加上石膏浓度高,其结果石膏更容易在四处沉积,上面章节 2 介绍的情况都会发生,而且情况会更为严重。
当然如果亚硫酸钙浓度高到一定程度,还会引起吸收塔浆液亚硫酸钙中毒。
3.2 浆液浓度高与浆液中 AIF3、CaF2含量高浆液中氟离子含量高,再加上 FGD 入口粉尘含量高等造成浆液中AIF3、CaF2含量高,而 AIF3、CaF2比较粘,这时如果吸收塔浆液浓度高后会造成石膏更容易沉积、粘结,严重时会吸收塔浆液会形成 AIF3中毒。
3.3 浆液浓度高与 PH 值控制过高3.3.1浆液浓度高加上 PH 控制过高导致堵塞喷嘴浆液中 PH 值控制过高,会导致浆液中 CaCO3 含量超标,碳酸钙本身微溶于水,但在酸性条件下溶解度增大,碳酸钙本身也是非常粘的浆液,容易四处粘结,这时遇上吸收塔浆液浓度高,也会造成石膏四处沉积、粘结。
下面是堵塞喷淋管组喷嘴后引起系统恶化的一个例子。
一般情况下,石膏沉积在喷淋管组喷嘴处的概率很低,由于喷淋浆液一直冲刷的作用,即使浓度高时也不容易沉积,浓度高时石膏最多只会慢慢的在喷淋管组内沉积,石膏沉积后会导致循环泵阻力增加,循环浆液流量减少,慢慢的时间长以后最后也有可能在喷嘴处堵塞。
但是浆液浓度高如果遇上氧化不好,或遇上ALF3浓度高后,会容易在喷嘴处堵塞。
尤其是在浆液中碳酸钙含量高时,一是碳酸钙本身比较粘,二是碳酸钙能够与烟气继续反应,在反应过程中由于烟气温度较高,反应产生的石膏会快速析出,因此容易堵塞喷嘴。
喷淋管组喷嘴堵塞后,会造成液气比降低,脱硫效率下降,经过喷淋管组堵塞喷嘴的烟气温度较高,严重威胁喷淋管组后除雾器和净烟道的玻璃鳞片防腐,由于除雾器一般是 PP 材料的,耐温很差,因此,喷淋管组喷嘴堵塞后对除雾器影响很大。
另外由于液气比降低,喷淋管组对烟气的降温幅度小,必然导致事故喷淋系统的大量喷水,由于喷淋系统的事故喷水是直接从工艺水来的,其结果必然是系统水平衡破坏,吸收塔液位升高,氧化风机出口阻力增大,对于鼓泡塔其增压风机阻力增大,在负荷不是很高时还容易引起增压风机失速。
吸收塔液位不断上涨的压力还会导致吸收塔溢流,溢流后的浆液通过地沟排向地坑,地坑中的浆液不能往吸收塔中排放,严重时会引起地沟溢流,弄得满地跑浆。
喷淋管喷嘴被沉积的石膏堵塞3.3.2浆液浓度高加上 PH 控制过高导致堵塞循环泵入口滤网吸收塔浆液中 PH 值过高,石膏中含有大量碳酸钙吸收塔浆液中浆液浓度过高,PH 值控制过高,引起循环泵入口滤网堵塞。
3.3.3浆液浓度高加上 PH 控制过高导致堵塞除雾器和 GGH如上面所述,喷淋管组喷嘴堵塞以后,被堵塞的喷嘴对烟气不能降温,在局部会形成烟气逃逸,如果除雾器内置,逃逸的烟气会很快到达除雾器,同时携带石膏浆液的烟气也会到达除雾器,由于 PH 值较高,石膏浆液中含有大量的石灰石,石灰石本身很粘,易粘在除雾器上,这时如果有高温烟气过来,会形成局部干湿界面,造成结垢,同时石膏中的石灰石也会和没有经过喷淋或经过很少喷淋的烟气中的二氧化硫反应,在除雾器上沉积下来。
根据我们的经验,浆液浓度高加上控制的 PH 值高,很容易造成除雾器结垢堵塞,在这种情况下,冲洗的作用有限。
例如有一个电厂,在我们的见证下,将除雾器清理的非常干净,而且按照我们要求定期冲洗,但启动后不到二十天,除雾器又堵的非常严重。
现场停来下检查,发现浆液浓度很高,检查运行记录,发现 PH 值控制高达 6.3。
完全清理后启动后不到二十天的除雾器浆液浓度高加上 PH 值高,不仅让除雾器很容易堵塞,而且也很容易引起 GGH 堵塞,在 GGH 中由于高温原烟气和携带大量石灰石浆液的净烟气来回交换,导致浆液中石灰石颗粒和烟气中的二氧化硫反应,结成很硬的垢,冲洗、清理起来更加困难。
3.3.4浆液浓度高加上 PH 控制过高导致石膏脱水系统困难浆液浓度高加上 PH 值高,还会导致石膏脱水困难。
如果吸收塔浆液PH 值控制过高,浆液中必然含有大量碳酸钙,这种含有大量碳酸钙的吸收塔浆液比较粘,很难分层,造成在真空皮带机上不容易成型,脱水很困难,最终导致的结果是石膏跟稀泥一样,脱除的石膏含水率很高,含石灰石量很大。
3.4 吸收塔浆液浓度高与浆液中镁离子含量高某电厂烟气脱硫装置 168 试运后一年多了运行一直非常正常,最近出现吸收塔浆液中毒现象,PH 值调整不上去,很难提高到 4.5 以上,脱硫效率在 50-60%之间,经现场取样化验分析发现,浆液中 Mg2-含量过高,石灰石中的 MgCO3 严重超过设计值。
Mg2-含量过高,形成MgSO4 溶液。
硫酸镁易溶于水,但在浆液浓度比较高时,由于化学反应的可逆行,一旦浆液浓度超过 MgSO4 的相对饱和度,硫酸镁仍然会沉积下来,见上面石膏沉淀速率影响因素,硫酸镁在沉淀理论上与石膏沉淀类似。
由于硫酸镁与石膏相比,相对较粘,所以,一旦浆液浓度过高以后,再加上浆液中 Mg2-含量高,便会出现上面的中毒现象,因此要求现场严格控制吸收塔浆液浓度,不能超过 25%运行,吸收塔浆液浓度控制住以后,到目前为止将近一个月的时间,现场再没有发生吸收塔浆液镁中毒现象。
4 分析结论4.1 经过上述分析,吸收塔浆液浓度控制过高,会带来一系列问题,如果不对这些问题加以重视,小问题会逐渐演变成大问题,最后会造成比较严重的后果,产生比较大的损失,有时后果还非常严重。