石灰石—石膏烟气脱硫

石灰石—石膏烟气脱硫（精选9篇）

石灰石—石膏烟气脱硫 第1篇

1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺介绍

石灰石--石膏湿法脱硫原理是SO2在吸收塔内与吸收剂的气液传质过程, 在整个反应过程中, 吸收剂通过吸收, 吸附, 氧化还原等反应而分离生产出脱硫产物。

其工艺流程为:从锅炉出来的烟气首先经过电除尘器进行除尘, 去除烟气中的大颗粒状物质, 经除尘后的烟气在增压风机的作用下进入到吸收塔中, 同时, 将石灰石粉制成浆液, 并将此浆液通过气-气换热系统进行降温, 降温后的浆液通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中。在吸收塔内烟气向上流动, 浆液向下流动, 两种物料在吸收塔内进行逆流接触混合, 此时, SO2与浆液中的碳酸钙相接触, 在空气作用下进行化学反应, 形成石膏 (Ca SO4�2H2O) 。

整个过程中, 循环浆液被循环泵连续不断的向上输送到喷淋层中, 喷淋层设置有多层浆液喷嘴, 根据锅炉烟气量开启相应的层数, 浆液通过喷嘴喷出, 在喷嘴的雾化作用下, 气液两相物质充分混合。每个循环泵与各自的喷淋层相连接, 形成循环泵与喷淋层相对应的单元制结构。

在吸收塔底部, 石膏浆液泵将二氧化硫与石灰石浆液反应生成的石膏浆液送入石膏脱水系统, 形成可利用工业石膏。同时净化后的烟气经过安装在吸收塔出口管道上的两级除雾器将所携带的浆液雾滴去除, 除雾器由聚丙烯材料制成, 在吸收塔入口烟道处安装有工艺水冲洗系统, 通过设定特定程序, 连续不断的用工艺水对除雾器进行冲洗。

经过除雾后的烟气通常被冷却到水蒸气的饱和温度, 约五十度左右, 通过气-气换热系统将烟气加热到八十度以上, 以保证烟气能充分扩散, 并防止低温烟雾的下降, 最后, 洁净的锅炉烟气通过烟道进入烟囱而排向大气。

2 脱硫过程主反应

(1) 锅炉烟气中的SO2与水化合形成亚硫酸, 亚硫酸电离成为氢离子和次硫酸根离子。

(2) 次硫酸根离子与空气中的氧气反应, 氧化生成硫酸根离子。

(3) 吸收剂中碳酸钙在氢离子作用下, 形成钙离子。

(4) 钙离子与硫酸根离子在混合溶液中形成微溶物硫酸钙

(5) 硫酸钙在浆液中在达到过饱和状态时, 结晶形成石膏 (Ca SO4�2H2O) 。

在反应过程中, 一般通过调节注入石灰石浆液的量来控制p H值在5.5—6.2之间。

3 石灰石 (石灰) -石膏湿法烟气脱硫工艺优点

石灰石 (石灰) -石膏湿法烟气脱硫是当前各火力发电厂使用最广泛的脱硫技术。近年来, 随着各地对此工艺的投入及使用, 其在环保、成本、使用操作方面优势愈发明显:

(1) 高达95%的脱硫效率, 很好的解决了煤电企业经济发展与环境保护之间的矛盾。

(2) 吸收塔处理量高, 满足锅炉烟气的排放标准;

(3) 满足所有含硫煤煤种的烟气排放, 适用面广范;

(4) 吸收剂为石灰石, 成本低, 易获取;

(5) 技术较为成熟, 设备运行可靠性高;

(6) 脱硫形成的副产物石膏可以进行工业利用, 提高了经济效益。

4 石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺在我国的发展应用

近年来, 我国烟气脱硫技术发展很快, 湿法烟气脱硫比例达到85%, 已投运的烟气脱硫FGD装置多以进口为主, FGD技术国产化工作近几年进展较快, 其中一些脱硫工艺装置已进入工业化和商业化阶段。

上世纪九十年代初, 我国首次在重庆一电厂的发电机组上安装了由日本三菱公司研发的一套石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置, 每台脱硫装置设计处理烟量为108.7万立方米/小时, 燃煤含硫量为4.02%, 入口烟气二氧化硫浓度约为3500ppm, 脱硫率大于95%。脱硫吸收剂为石灰石粉, 并利用脱水机对脱硫石膏进行脱水处理。且该厂二期工程2台360MW机组仍采用石灰石-石膏湿法脱硫装置, 并于2000年建成投入运行。另外, 重庆发电厂、杭州半山电厂、北京第一热电厂, 广东瑞明电厂、贵州安顺电厂、北京石景山热电厂等均使用石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺, 并且, 随着我国科学技术的不断发展, 近年来我国工程技术人员在充分消化吸收国外先进脱硫技术的基础上, 通过自主知识产权的新型脱硫装置得到了快速的发展。

5 我国烟气脱硫技术的发展论述

我国是煤炭生产大国, 煤炭被广泛应用于电力、化工等领域, 其在我国电力系统的使用直接影响国家的经济发展, 而在日益已环境保护主题的今天, 电厂锅炉排放的二氧化硫成为当前环保工作的恶疾。因此如何平衡经济发展环境保护, 寻找双赢点是我国企业未来发展的方向。在烟气脱硫系统中, 具有较高脱硫效率和较低投入成本的石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺成为当前锅炉烟气脱硫的主流工艺。然而石灰石一石膏湿法烟气脱硫技术是切实可行的, 但鉴于我国的经济技术条件, 且在根治二氧化硫方面起步较晚, 投资大量的财力物力去发展改进此工艺, 仍有较多问题需要去克服, 如在吸收塔内, 由于反应物质及中间产物的腐蚀性, 设备的防腐需要较高的要求, 但当前国外的防腐材料较为昂贵, 通过技术条件提高国产防腐材料研究是当前国产脱硫技术需要解决的问题。当前, 国内的脱硫技术多为从国外引进, 如何将工艺技术吸收并大胆创新, 结合运行实践及国内的经济条件, 形成符合中国企业推广使用的脱硫工艺装置也将是我国未来脱硫产业发展的重心。同时, 加强政府部门的监管力度, 政府相关部门应该积极协调, 并制定切实有效的应对措施来处理脱硫产业爆炸式发展, 通过制定相关规范, 设定严格的准入门槛, 制定相关的法律法规, 依法对脱硫设施的运行进行监管, 才能真正开辟一条适合我国国情的环保之路。

摘要：当前, 企业的环保功能日益成为国家经济可持续发展的必备要素, 在电厂锅炉烟气排放中, 控制SO2的排放一直为各国在环保及经济领域的重要研究课题。石灰石-石膏湿法脱硫工艺是当前国际上应用最广泛的烟气脱硫工艺。本文介绍了石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的生产工艺、反应机理及其在我国的发展应用。

关键词：脱硫技术,烟气脱硫装置,二氧化硫,石灰石,吸收塔

参考文献

[1]曾庭华, 廖永进.连州电厂石灰石一石膏湿法烟气脱硫的工艺流程分析[J].电力环境保护, 2001, 17 (02) .

[2]格拉梅尔特.湿式烟气脱硫装置的设计和应用[Z].工学硕士.灌国巴高克成套装置有限公司

[3]高根树, 张国才.目前湿法烟气脱硫除尘技术开发应用中存在的问题[Z].洁净煤技术发展及应用.

石灰石—石膏烟气脱硫 第2篇

石灰石─石膏湿法烟气脱硫洗涤工艺分析

石灰石─石膏湿法烟气脱硫工艺中氧化的过程十分重要.直接影响到石膏品质、脱硫效率、石灰石消耗量等.通过对此分析进一步增强脱硫过程中氧化效果.

作 者：李岷 作者单位：北京博奇电力科技有限公司,北京,100022刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(14)分类号：X7关键词：湿式石灰石─石膏洗涤工艺 强制氧化 自然氧化

浅谈石灰石-石膏法烟气脱硫技术 第3篇

1 工艺流程

1.1 设备组成

石灰石—石膏法的装置可以分为: (1) 石灰仓、湿式球磨机、浆液泵及测量装置等构成的石灰石制备系统。 (2) 由洗涤装置, 除雾器和氧化工序等组成的吸收塔。 (3) 烟气换热器、膏路挡板门、风机及烟囱等构成的烟气加热排放系统。 (4) 石膏系统、石膏旋流器、真空皮带脱水系统等组成的石膏脱水装置。 (5) 废水旋流器, 废水旋流泵等组成的废水处理及排放系统。该法由于采用石灰石或石灰浆作吸收剂, 易在设备内造成结垢和堵塞, 因此在选择和使用吸收设备时, 应充分考虑这个问题。一般选用气液间相对气速高、塔内持液量大、内部构件少、阻力降小的设备, 但每一种设备都会有自己的优劣。常用的吸收塔可选用填料塔、筛板塔、喷雾塔、文丘里洗涤器等, 这些设备可以参考相应的化工设备。在氧化塔装置中, 为了加快氧化速度, 作为氧化剂的空气进入塔内后必须被分散成细微的气泡, 以增大气液接触面积。若采用多孔板等分散气体, 易被堵塞。因此在日本采用了回转圆筒式雾化器, 采用转速为500～1000r/min的圆筒, 空气被导入圆筒内形成薄膜, 并与液体摩擦被撕裂形成微细的气泡, 以增加接触面积。

1.2 吸收剂

石灰石是目前烟气脱硫技术中最常用的吸收剂, 它在许多国家都有丰富的储藏量, 因此价格便宜。在我国的储藏量更是丰富, 并且矿石品位较高, CaCO3含量一般大于93%。在选择石灰石作为吸收剂时必须考虑石灰石的纯度和活性, 其脱硫反应活性主要取决于石灰石粉的粒度和颗粒比表面积。一般要求石灰石粉90%能通过325#目筛 (44μm) 或250#目筛 (63μm) , 并且CaCO3含量大于90%。

1.3 反应原理

石灰石-石膏法的整个反应大致可以分为吸收和氧化两个过程, 首先将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合, 吸收二氧化硫, 生成亚硫酸钙, 然后再与从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙, 硫酸钙达到一定饱和度后, 结晶形成石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水, 使其含水量小于10%, 然后用输送机送至石膏贮仓堆放, 脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴, 再经过换热器加热升温后, 由烟囱排入大气。

1.4 反应方程式

石灰石—石膏法的化学反应比较复杂, 主要可以分为以下几个反应, 吸收塔内的主要化学反应为:

1.5 工艺流程图

石灰石-石膏法烟气脱硫的工艺流程见图1。

从图1可以看出, 烟气进入冷却塔降温后, 进入吸收塔, 在塔内与喷出的石灰石浆液反应去除了SO2, 随后经换热器后排放。而脱硫产物经调节槽调节后进入氧化塔与空气反应, 将CaSO3氧化成CaSO4, 逐渐结晶析出。形成石膏后进入分离器脱水, 已达到综合利用标准。

2 技术参数

影响石灰石-石膏法烟气脱硫效率的因素很多, 而且相互关联, 相互制约。

2.1 液气比

液气比是指流经吸收塔单位体积的烟气量, 液气比决定了酸性气体吸收所需要的吸收表面。在其他参数不变的情况下, 提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度, 使液气接触面积增大, 脱硫效率也将增大。据美国电力研究院FGDPRISM程序优化计算, 液气比以6.57 L/m3为宜。实际上, 提高液气比将使浆液循环泵的流量增大, 设备的投资和运行能耗增加;同时高液气比还会使吸收塔内阻力增大, 增加风机能耗。因此应在保证脱硫效率的前提下尽量降低液气比。目前常用的方法为加入镁盐、钠盐或己二酸的Ca CO3浆液作为吸收剂。这样既可弥补吸收剂活性较弱的缺点, 适当减低液气比, 还可以提高脱硫效率。

2.2 浆液的PH值

浆液的PH值是石灰石石膏脱硫的重要运行参数。一方面PH影响SO2的吸收过程, PH值越高, 传质系数越大, SO2吸收速度就越快, 但系统设备结垢严重;PH值低, 吸收速度就下降, 当PH值下降到4时, 几乎不能吸收SO2了。另一方面PH值还影响石灰石、CaSO4·2H2O和CaSO3·1/2H2O的溶解度。随着PH值的上升, Ca CO3的溶解度明显下降, 而C a S O4的溶解度则变化不大。因此, 随着SO2的吸收, 浆液的PH值降低, 溶液中CaCO3的量增加, 并在石灰石粒子表面形成一层液膜, 而液膜内部Ca CO3的溶解又使PH值上升, 溶解度的变化使液膜中的CaSO3析出并沉积在石灰石粒子表面, 形成一层外壳, 使粒子表面钝化。钝化的外壳阻碍了CaCO3的继续溶解, 抑制了吸收反应的进行。在石灰石系统中, Ca2+的产生与H+浓度和CaCO3的浓度都有关, 而在石灰系统中, Ca2+的产生只与氧化钙的存在有关。因此, 石灰石系统运行时PH值比石灰系统低。所以, 选择合适的PH值是保证系统良好运行的关键因素之一。一般情况下, 吸收塔中石灰石浆液最佳PH值选择在5.5～6.2为宜, 石灰浆液最佳PH值选择在8为宜。

2.3 钙硫比

钙硫比是指注入的吸收剂与吸收的SO2的摩尔质量比, 它反应单位时间内吸收剂原料的供给量。在保持液气比不变的情况下, C a/S增大, 吸收剂的量相应增大, 会使浆液PH值上升, 进而加快中和反应速率, 使SO2吸收量增加, 提高脱硫效率。但由于吸收剂 (Ca CO3) 的溶解度较低, 其供给量的增加将导致浆液浓度提高, 引起吸收剂过饱和凝聚, 最终使反应表面积减小, 影响脱硫效率。实践证明, 吸收塔的浆液浓度在20%～30%, Ca/S在102～1.05之间为宜。

2.4 烟气流速

在其他参数不变的情况下, 提高塔内烟气流速可提高气液两相的湍动, 降低烟气与液滴间的膜厚度, 提高传质效果;另外, 喷淋液滴的下降速度将相对降低, 使单位体积内持液量增大, 同时传质面积增大。但气速增加, 会使气液接触时间缩短, 导致脱硫效率下降。实际上, 烟气流速的增加会使吸收塔尺寸变小, 对降低造价有益。但是, 烟气流速的增加将对吸收塔内除雾器的性能提出更高要求, 同时还会使吸收塔内的压力损失增大, 运行能耗增加。就目前的技术水平, 将吸收塔内烟气流速控制在3.5～4.5 m/s较合理。

2.5 浆液浓度和颗粒粒度

脱硫效率随着浆液浓度的增加而增加, 但增加幅度越来越小。因为当浆液浓度较小时, 反应受气相阻力和液相阻力同时控制。随着浆液浓度的增加, 液相阻力减小, 总反应速率加快。当浆液浓度较大时, 溶解阻力较小, 反应受气相阻力控制, 总吸收速率增加不快。因此浆液浓度应选择合适, 过高的浆液浓度易产生堵塞、磨损和结垢, 过低的浆液浓度又会影响脱硫效率。实践表明, 浆液浓度一般应控制在10%～15%左右。

吸收塔中浆液粒度越小, 比表面积就越大, 有效的反应面积就越大, 有利于石灰石的利用率和脱硫效率。但过小的粒度对磨机性能的要求就越高, 能耗和成本也就相应增加。一般石灰石的粒度应控制在200～300目之间。

在上述这些参数中, 液气比和浆液的PH值是影响最大的两个因素, 对脱硫效率起主要影响。

石灰石-石膏法烟气脱硫的副产品是石膏, 为了减少固体废物产生, 实现资源综合利用, 使其具有商业价值, 就必须使脱硫石膏达到工业生产的标准。商业上对脱硫石膏提出的要求是:颗粒度在100μm左右, 含水率<1 0%, 纯度高。所以必须使脱硫生成的石膏容易脱水, 且其颗粒不能过细。但是, 在脱硫石膏生成的过程中, 如果工艺条件控制不好, 往往会生成层状尤其是针状晶体, 并进一步向块状、毡状结构发展, 使得所生成的石膏极难脱水。细微颗粒石膏还存在少量的亚硫酸钙、氯化钙和氟化钙等杂质, 影响石膏纯度。因此, 应严格控制石膏的结晶条件, 使之生成粗颗粒和菱形结构的石膏晶体, 达到综合利用标准, 形成可持续发展。

摘要：烟气脱硫技术 (Flue gas desulfurization简称FGD) 是用于燃料燃烧后烟气治理的单项技术。其方法很多, 而其中的石灰石-石膏法是目前应用最广的燃烧后脱硫方法。本文根据笔者的多年经验和相关资料就该方法的工艺流程和影响因素进行详细论述。

关键词：石灰石-石膏法,工艺流程,影响因素

参考文献

[1]胡满银, 刘松涛, 刘炳伟等.湿式脱硫装置脱硫效率的回归分析[J].中国电力.2004, 37 (7) :71-73.

[2]郝吉明, 王书肖, 陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制手册[M].北京:化学工业出版社.2002.394-404.

石灰石—石膏烟气脱硫 第4篇

燃煤电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理探讨

阐述了脱硫废水的.水质特点,说明了为准确计算脱硫废水量,应对烟气中HCl(气)的质量浓度进行测定.通过对常见的脱硫废水处理方法的比较,提出电厂应设置独立的化学处理系统进行处理,并把脱硫系统水平衡纳入全厂水平衡设计中,以利于废水的回用.当环保对排水的含盐量有要求时,应对脱硫废水采用物蒸发等零排污的处理手段.

作 者：刘晓 周菊华 作者单位：武汉电力职业技术学院,湖北,武汉,430072刊 名：湖北电力英文刊名：HUBEI ELECTRIC POWER年，卷(期)：32(z1)分类号：X784关键词：烟气脱硫 废水处理 环境保护

石灰石—石膏烟气脱硫 第5篇

强制氧化系统大都依赖鼓风机或空气压缩机作为强制氧化空气动力源, 经由氧化空气管增湿后喷入吸收塔内, 这种强制氧化方式存在风机和气管的设备复杂、结构体积大、占地多、氧利用率低、运行费用高、基建投资大、风机噪声高、维护管理困难等缺点[1]。因此建立一种结构简单、能耗低、氧利用率高、价格低廉、易维修管理的氧化方法十分必要。

1 射流氧化工艺流程

射流曝气器是一种流体输送机械及混合反应设备, 特点是本身没有运动部件, 结构简单, 加工容易, 且工作可靠, 安装维护方便, 密封性好, 适宜在高温、高压、真空、放射和水下等特殊条件下工作。

本文针对脱硫吸收塔系统中强制氧化的特点, 选择负压吸气式射流曝气器, 开发了湿法烟气脱硫系统射流氧化工艺, 在循环泵后的喷淋管上设置喷淋支管, 安装射流氧化曝气器。射流曝气器的喷嘴与喷淋支管相连, 曝气器尾管出口接入吸收塔内的浆液池中, 射流泵空气入口与大气相通。循环浆液经射流曝气器喷嘴喷出形成高速射流, 使射流曝气器吸气室形成负压, 将空气吸入随浆液喷入吸收塔内[2]。

射流氧化工艺流程见图1, 射流曝气器结构剖面见图2。

射流氧化工艺利用循环喷淋系统中的循环泵为氧化空气系统提供动力, 省去了氧化风机和吸收塔搅拌器, 降低了噪音、简化了结构、减少了建设成本和运行维护成本。

2 射流曝气器参数确定

射流曝气器的吸气量主要受喉嘴距、面积比、喉管长径比等因素的影响[3,4,5]。本研究结合脱硫实验装置运行所需氧化空气设计射流曝气器, 浆液池直径1.5 m、液面高度1.5 m, 需氧量40 m3/h, 射流曝气器喷嘴直径初选为9 mm。为确定射流曝气器主要结构参数开展了单因素实验研究。

2.1 喉嘴距对吸气量的影响

喷嘴、吸气室以及扩散管之间均采用螺纹连接, 通过调整喉嘴距进行单因素实验 (喷嘴收缩角13°、面积比3.7、喉管长径比为6) , 测定进口风速。实验结果见图3。

从图3可以看出, 喉嘴距小于15 mm时, 吸气量随着喉嘴距的增加而增加;喉嘴距大于15 mm时, 吸气量随着喉嘴距的增加反而有所减少, 因此取最佳喉嘴距15 mm。

2.2 面积比对吸气量的影响

调节喷嘴与喉管的面积比 (喉嘴距15 mm, 喷嘴收缩角13°, 喉管长径比为6) , 测定进口风速。实验结果见图4。

从图4中可以看出, 随着面积比的增大, 吸气量明显增加。当面积比大于一定数值时, 进口风速变化较缓慢。综合考虑加工难易程度与进气效果, 选取最佳面积比为3.7。

2.3 喷嘴收缩角对吸气量的影响

调节喷嘴收缩角 (喉嘴距15 mm, 面积比3.7, 喉管长径比为6) , 测定进口风速, 实验结果见图5。

由图5可知, 喷嘴收缩角对进口速度影响不大, 一般采用收缩圆锥型, 且角度为13°。

2.4 喉管长径比对吸气量的影响

调节喉管长径 (喉嘴距15 mm, 面积比3.7, 喷嘴收缩角13°) , 测定进口风速。实验结果见图6。

由图6可知, 实验条件下喉管最佳长径比为6。

通过以上实验和结果分析知道, 本实验研究射流曝气器最优参数结构为喉嘴距15 mm, 喷嘴收缩角13°, 面积比3.7, 喉管长径比为6, 实验测得空气入口风速约为5.24 m/s, 吸气量为13.32 m3/h, 3个射流曝气器吸气量约为40 m3/h, 满足设计要求。

3 射流氧化曝气器布置模拟研究

本试验在供氧量相同的情况下, 从吸收塔内气液充分接触和壁面浆液沉积的角度出发, 针对吸收塔浆液池内混合情况开展研究。为了避免射流浆液氧化池中间出现死角, 确定3个射流曝气器在同一水平面沿塔壁均布, 垂直于塔壁进入形成对冲混合。

曝气器安装高度分别取0.7 m, 0.8 m, 0.9 m, 1.0m。相应的模拟计算结果流线图见图7~图10。

由图7~图10可知, 基于实验室条件的吸收塔浆液池射流氧化曝气器安装高度为0.8 m时, 氧气与浆液混合效果最为理想。

4 结论

根据脱硫系统强制氧化的特点, 开展了射流氧化工艺研究, 设计确定了射流曝气器的主要结构参数, 并利用CFX软件模拟研究了射流曝气器最佳安装高度, 确定了3个射流曝气器垂直于塔壁、安装高度均为0.8 m时, 浆液池内充氧量达到设计要求, 并且氧气与浆液混合效果最为理想。

参考文献

[1] 颜俭.湿法脱硫工艺的控制氧化[J].电力环境保护, 1997, 13 (2) :41-44.

[2] 田凤国, 吴江, 章明川, 等.一种新的湿法脱硫强制氧化技术[J].热能动力工程, 2004, 19 (3) :230-233.

[3] 陈福泰, 胡德智, 栾兆坤.射流曝气器研究进展[J].环境污染治理技术与设备, 2002, 3 (2) :76-80.

[4]陆宏圻.射流泵技术的理论及应用[M].北京:水利电力出版社, 1989.

石灰石—石膏烟气脱硫 第6篇

关键词：石灰石-石膏脱硫工艺,质量控制点,设置

行业标准《湿法烟气脱硫工艺性能检测技术规范》 (DL/T986-2005) 是石灰石-石膏湿法烟气脱硫企业普遍采用的过程质量控制标准。但由于脱硫装备提升和检测控制技术的进步, 有些已经不适应企业生产过程控制的要求, 需要结合企业对监控指标的设置和对烟气脱硫石膏品质的不同要求, 制定适宜的质量控制方案, 以满足质量监控的要求。

1 湿法烟气脱硫的工艺特点与质量控制点的设立

湿法是利用碱性溶液为脱硫剂, 通常操作温度为44~55℃下, 应用吸收原理, 在气、液、固三相中进行脱硫的方法, 其机理相当复杂。其脱硫产物和残液混合在一起, 为稀糊状的流体。湿式钙法就是指采用石灰石粉或生石灰粉为脱硫吸收剂, 经过与水反应制成浆液 (新鲜浆液的p H值通常在8~9, 经验控制值通常为6.9~8.9) 后输送到吸收塔。吸收塔内浆液经循环泵送到喷淋装置喷淋, 与烟气发生吸收反应。而烟气是从烟道引出后经增压风机增压, 进入烟气加热器冷却后进入吸收塔。烟气在吸收塔中与喷淋的石灰石浆液接触, 除掉烟气中的SO2, 洁净烟气从吸收塔排出后再经烟气加热器加热后排入烟道。

吸收塔下端反应物进入石膏浆液池进行氧化反应, 经与空气充分反应生成的脱硫石膏再经过沉淀或经旋液分离器进行分离。溶液进入循环浆液池与吸收剂汇合, 再进行循环。

吸收塔内吸收SO2后生成的亚硫酸钙, 经氧化处理生成硫酸钙, 从吸收塔内排出的硫酸钙经旋流分离浓缩、真空脱水后成为脱硫石膏, 最终被回收利用。

因此, 根据湿法石灰石 (石灰) -石膏烟气脱硫技术系统 (带沉淀池) 和湿法石灰石 (石灰) -石膏烟气脱硫技术系统 (自动脱水) 两种脱硫工艺的不同, 应分别设立控制点和控制项目。本文给出自动脱水工艺控制点和控制项目表, 见表1。

2 试验中使用的制样抽滤装置

样品采集后制样时宜采用脱硫循环浆液抽滤装置, 代替快速定性滤纸过滤以加快过滤速度。抽滤装置包括玻璃砂芯漏斗、真空抽滤泵 (抽速0.25L/S) 、塑料软管、1 000 m L抽滤瓶 (耐受负压≤0.06MPa) 、橡胶塞等组成。其中玻璃砂芯漏斗直径40~60 mm, 型号G4 (平均孔径4~7μm) 。

3 各质量控制点的取样要求

3.1 采集容器的要求

采集容器必须是洁净的硬质玻璃瓶或塑料制品。采样前应用浆液冲洗2~3次, 采样后应迅速盖上瓶盖。

3.2 粉料运输车或气力输送管道上石灰石粉、生石灰粉的取样

每车抽5份, 根据输送时间五等分, 每等分时间取一次样, 每样不少于300g, 取得的粉样应立即装入密闭、防潮的容器中。按检测频次将同一供方样品充分混合, 然后用四分法缩分到300g~400g, 并将缩分后混合样立即放入密闭、防潮磨口广口瓶中。贴标签, 注明车号、采样日期、采样人员、采样点。

3.3 下料管道中石灰石粉、生石灰粉的取样

每半天一批时, 应间隔0.5h~1h采集一份样品;每天一批时, 应间隔1h~1.5h采集一份样品, 共需抽取5份, 保存方法同上。贴标签内容同3.2。

3.4 新鲜浆液槽中吸收剂浆液的取样

采样应在液面下50cm处, 每次不少于500m L。每半天一样时, 应间隔0.5h~1h采集一份样品;每天一样时, 应间隔1h~1.5h采集一份样品, 共需采5份, 将采集的5份样混合。从充分混匀的混合样中分别取出100m L和500m L, 100m L浆液样用于测固体含量, 500m L用抽滤装置或快速定性滤纸过滤, 滤液用于测p H值、Ca2+、Mg2+。

3.5 浆液管道中吸收剂浆液的取样

应在泵出口或流动部位采样, 且必须放掉500m L~1000m L浆液冲洗采样瓶后再采样, 每次不少于500m L。每半天一样时, 应间隔0.5h~1h采集一份样品;每天一样时, 应间隔1h~1.5h采集一份样品, 共需采5份, 将采集的5份样混合。其他同3.4。

3.6 吸收塔循环氧化槽有效位置中脱硫浆液 (液相) 的取样

采样应每次不少于500m L。每半天一样时, 应间隔0.5h~1h采集一份样品;每天一样时, 应间隔1h~1.5h采集一份样品, 共需采5份, 将采集的5份样混合。之后从充分混匀的混合样中分别取出100m L和500m L, 100m L浆液样用于测固体含量, 500m L浆液用抽滤装置或快速定性滤纸过滤, 滤液用于液相测定。

3.7 循环管道的有效位置中脱硫浆液 (固相) 的取样

采样制样方法同3.6。500m L浆液用抽滤装置或快速定性滤纸过滤后, 滤纸上的滤渣用无水乙醇洗涤两次, 并于65℃±1℃下干燥24h, 用于固相分析。

3.8 固态产物储仓中自动脱水后的脱硫石膏取样

每次抽5份, 根据测定时间五等分, 每等分时间取一次样, 每样不少于300g, 取得的湿基样品应立即装入密闭、防潮的容器中。按检测频次将同一样品充分混合, 然后用四分法缩分到100g, 并将缩分后混合样立即放入密闭、防潮磨口塞瓶中。贴标签, 注明采样日期、采样人员、采样点。湿基样品直接用于测定附着水;湿基样品按GB/T5484-2012去除附着水后即为干基样品, 用于测二水硫酸钙、水溶性氧化镁、水溶性氧化钠、氯离子、半水亚硫酸钙、p H值。

4 结语

石灰石—石膏烟气脱硫 第7篇

1湿式石灰石/石灰-石膏烟气脱硫技术的发展

湿式石灰石/石灰-石膏烟气脱硫技术最早由英国皇家化学工业公司提出,从二十世纪70年度开始研发应用,该方法经过三代研究发展,吸收塔也经历了喷淋塔、填料塔等多种塔型的不断改进,在运行可靠性和降低成本方面有了很大的改进[3]。特别是发展到现在的第三代石灰石/石灰-石膏烟气脱硫技术通过对工艺、设备及系统多余部分的简化,降低了初投资费用,提高了系统的安全可靠性(≥95%),塔内部件的改进,强化了塔内的气液接触,提高了脱硫效率,得到了广泛应用。

2 湿式石灰石-石膏烟气脱硫技术在电厂应用中存在的问题及应对措施

2.1 对高硫煤适应性差,脱硫效率低,脱硫电耗超标

2.1.1 存在问题

目前我国电煤供需矛盾突出,电煤质量下降严重,特别低硫煤在我国煤炭资源中比例低,单价高,很多电厂实际燃用煤种已与原设计煤种有较大差异,在燃煤的各项指标中通常优先保证热值和挥发份,燃煤中硫含量和灰含量明显增加,这既给脱硫装置的稳定运行带来很大影响,也造成脱硫装置长时间满负荷运行,电耗远超设计值。事实上当进入吸收塔的烟气中SO2负荷超设计值时,受气-液接触面积和传质速率的限制,脱硫效率将会显著下降[5];也会使得浆液池中的吸收反应和氧化结晶的时间和空间不足,浆液的pH值将下降,对设备的安全性带来影响。同时,浆液中亚硫酸钙浓度也将增高,影响石膏脱水系统的正常运行。当进入吸收塔的SO2质量持续增大到一个限值后,整个吸收塔的反应平衡将被破坏,脱硫系统将无法维持运行,造成脱硫效率低下,并将在较长的一段时间内难以恢复平衡[6]。

2.1.2 应对措施

(1)合理调运掺配燃煤。综合考虑入厂煤各项指标,入厂低硫煤一定要占一定比例,掺配时尽量将含硫量较低与含硫量较高的原煤掺混使用,保持入炉煤含硫量不要偏离设计值太大,在高负荷燃用低硫煤,在低负荷燃用高硫煤,特别是注意不要长时间不间断燃用硫严重超标煤,一定要给脱硫装置留出自我恢复时间,防止反应平衡彻底被破坏。

(2)在烟气含硫量偏离设计值较少时可通过调整运行控制参数的方法,尽量维持脱硫系统稳定运行。比如可采用:适当加大石灰浆液供浆量,适当降低吸收浆液的pH值以增加石灰石的溶解,强化氧化和结晶反应,启动备用氧化风机增加氧化空气量,加强氧化反应;适当提高吸收塔液位,可在一定范围内增大亚硫酸钙氧化结晶反应的空间和时间,增开循环浆泵增加烟气与浆液反应时间。

(3)加入脱硫添加剂。添加剂包括镁盐、钠盐、氨盐等,如MgSO4、MgO、Mg(OH)2、Na2SO4等,其中以镁盐为主。国内外研究认为,浆液中Mg2+与HSO-3生成中性离子对, 促使了SO2的吸收和石灰石的溶解[4]。目前,该技术在我国还处于尝试摸索阶段,现场无固定加药设施使用,运行实际中有电厂采取加药至地坑,通过地坑搅拌器搅拌配药,地坑泵打入石灰石浆液箱的手段,起到一定效果,并为我们提供一种提高脱硫效率的手段及研究方向。

2.2 脱硫装置结垢造成管道的阻塞,耗能增大

2.3.1 存在问题

脱硫系统的结垢主要发生在与石膏浆液、石灰石浆液接触的箱罐、管道及设备部件上。常出现的地方有吸收塔进口、吸收塔内壁及支撑结构、吸收塔喷淋层、喷淋管路内部、托盘、吸收塔壁面、除雾器、GGH等。结垢和沉积将引起管道的阻塞、磨损、腐蚀以及系统阻力的增加,大大增加能耗。

2.1.2 应对措施

(1) 提高电除尘器的效率和可靠性,使FGD入口烟尘在设计范围内。

(2)控制吸收塔浆液各项参数在规定范围内,运行中要保持吸收塔内石膏浆液浓度在设计范围内,密度在1060~1127kg/m3;选择合理的pH值运行,避免pH值的急剧变化。低pH值时,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值时会引起亚硫酸盐析出,产生软垢;高pH值时CaCO3含量也高,易产生碳酸钙硬垢[5]。

(3)加强运行维护和设备检查,对接触浆液的管道、设备在停运时及时冲洗干净;提高设备健康水平强化定期检查试转制度,加强检修工艺和检修质量管理,及时发现潜在的问题,及时彻底处理。

2.3 脱硫GGH堵塞,压差增大,风机耗能增大

2.3.1 存在问题

GGH的结垢、腐蚀、堵塞是脱硫系统运行中常见问题。从目前国内己投运的GGH情况来看,大多数GGH的运行情况不佳,换热元件结垢堵塞使得GGH压损增大,系统阻力增加,吸风机、增压风机电耗增大,造成增压风机喘振现象,高负荷时锅炉吸风机、增压风机即使满出力运行也难以维持炉膛负压,造成限负荷甚至威胁到锅炉的安全运行。

2.3.2 GGH堵塞的原因

(1) 净烟气携带浆液的沉积结垢引起堵塞,浆液通过GGH时会黏附在换热元件上,烟气的冷热交替通过,使得部分水分蒸发,留下溶质或固形物并逐渐加厚,最终堵塞换热元件通道。有的吸收塔除雾器设计不合理如烟速过高、除雾器极限液滴颗粒过大,会使后部GGH的堵塞更为严重。

(2) 粉尘引起的堵塞,GGH换热元件表面比较潮湿,在GGH原烟气侧特别是冷端,烟气中粉尘会黏附在换热元件的表面。另外,粉尘中的CaO等活性物质与烟气中的SO3以及塔内浆液相互反应会形成类似水泥的硅酸盐,随着运行时间的累积硬化,即使高压水也难以清除,这同样引起堵塞问题,在烟尘量大时堵塞更快。

(3)设计不合理引起的GGH堵塞。GGH本身因素,如GGH换热面高度、换热片间距、换热片类型、吹灰方式、布置型式、吹灰器数量、吹灰器喷头吹扫位置、覆盖范围等,对GGH积灰、结垢均有影响。

2.3.3 应对措施

(1)加强正常吹灰,形成定期工作制度,用压缩空气或蒸汽至少每班吹扫一次,在发现压差增大时也可增加吹灰频率。

(2)适时投入在线高压水冲洗。当GGH的压差高达正常值的1.5倍时,用10~15MPa的高压冲洗水冲洗,应定期进行检查,发现有结垢的预兆就应进行处埋,要摸索出合理的高压水冲洗投入时机。结垢后吹扫时一定要吹扫干净,不要留余垢,否则结成硬垢后,更难清理,并且会越来越严重。

(3)必要时进行人工高压水冲洗。若在线高压水冲洗效果不明显,只能停运脱硫系统,用20.0MPa或更高压力的移动式高压水枪人工冲洗,彻底清理换热片之间的积灰,确保其在一个小修周期内,能在较低的阻力下运行。

(4)加强脱硫装置检修管理,管理人员加强重视,建立检修台帐,遇有机组检修机会时GGH传热元件检查纳入检修检查项目,必要时抽出换热元件进行酸碱清洗。

(5)加强除尘器的运行管理,保证除尘器的除尘效率,确保进入脱硫系统的烟气粉尘浓度不超标。

3 结 论

上述问题是脱硫运行当中经常遇到的、制约稳定运行和节能降耗的典型问题,其中有些问题是可以通过运行优化加以缓解和改善的,有些问题是湿式石灰石/石灰-石膏烟气脱硫技术不可避免的问题,但同样脱硫装置的运行水平与日常管理和维护水平紧密相关,本文通过对该技术在实际应用的问题剖析,使电厂技术管理人员对石灰石-石膏湿法脱硫技术有了直观的认识,指导大家在实际应用中避免这些缺点,发挥该技术的优点,真正达到达到节能和减排的双重目的。

摘要：湿式石灰石/石灰-石膏烟气脱硫是目前国内大型机组环保中的主要脱硫技术,在电厂中广泛应用。本文简要介绍了该技术的发展及现状,主要探讨了该技术在电厂脱硫运行实际应用中影响稳定运行和能耗的问题及解决方法,达到节能和减排目的,并促进该技术在未来应用中进一步完善。

关键词：湿法烟气脱硫,石灰石-石膏法,燃煤适应性,结垢,GGH堵塞

参考文献

[1]郭予超.我国火电厂烟气脱硫现状及展望[J].华东电力,2001(9):1-7,52.

[2]官一明,李仁刚.湿式石灰石烟气脱硫工艺现状和发展[J].电力环境保护,1999,15(2):53-58.

[3]朱治利.石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题[J].四川电力技术,2002(4):39-43.

[4]黄振.国外烟气脱硫技术[J].节能与环保,2001(7):18-21.

[5]雷仲存.工业脱硫技术[M].北京:化学工业出版社,2001:1-30.

石灰石—石膏烟气脱硫 第8篇

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是世界上成熟的脱硫技术, 具有适应煤种多、处理烟气量大、脱硫反应速度快、脱硫效率高、脱硫剂利用率高等优点。因此, 湿法石灰石/石膏烟气脱硫在大型火电厂得到了广泛应用。在脱硫系统中, 各工艺过程均采用浆状物料, 结垢一直是影响系统安全运行的主要问题。下面对湿法脱硫系统的结垢原因进行分析, 同时, 提出相应的防垢措施。

1 结垢机理

在石灰石脱硫系统中, 只有控制结垢, 才能不影响系统的正常运行。结垢可以分为以下2种:

a.沉积的固体物在高温下失去水分形成的物理硬垢[1]。由于浆液中含CaSO4、CaSO3、CaCO3, 飞灰中含有硅、铁、铝等物质, 这些物质具有较大的粘度。当浆液碰撞到塔壁时, 这些物质便会粘附于塔壁而沉降下来。由于烟气具有较高的温度, 加快沉积层水分的蒸发, 使沉积层逐渐形成结构致密, 类似于水泥的硬垢。这种结垢容易在以下部位形成:吸收体烟气入口干湿交界处、长时间不投运的喷淋层的喷嘴、除雾器叶片之间、氧化空气管出口的内壁等。

b.二水石膏在吸收体模块内部构件表面结晶而形成的化学硬垢[1]。石膏终产物超过了悬浮液的吸收极限, 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, 就会形成晶核, 晶体也会在其它各种物体表面上生长, 导致吸收塔内壁结垢。

2 结垢的产生与防范措施

2.1 物理硬垢

2.1.1 吸收塔烟气入口处

吸收体入口处在烟气的干湿界面交接处, 往往会因入口设计的不合理、烟气的涡流作用、运行时的操作不当等原因, 会把喷淋下的浆液带入吸收体入口烟道内, 在高温烟气的作用下, 水分的蒸发而形成了固体沉积物。这种固体沉积物如果不断的堆积, 会使烟气入口减小, 增加系统的阻力, 不利于节能降耗。防止方法:在吸收体内侧装设遮帽檐, 遮住下落的浆液不进入入口烟道;使吸收体入口烟道向下倾斜, 使进入烟道内的浆液回流到吸收体浆液池内;在FGD投运过程中, 吸收体浆液循环泵启动后, 应及时启动增压风机, 避免浆液进入入口烟道内。

2.1.2 喷淋层喷嘴

当机组负荷降低或烟气中二氧化硫含量较低时, 在保证脱硫率的前提下, 往往停运1台浆液循环泵, 就能达到节能、经济运行的目的。如果1台泵停运时间过长, 塔内四处飞溅的浆液就会进入未投运泵相对应的喷淋层喷嘴内, 经过高温烟气的作用就能形成坚硬的固体沉积物而堵塞喷嘴。因此, 1台浆液循环泵不要长时间停运, 以免此类故障发生。

2.1.3 除雾器

除雾器有除去吸收塔处理后烟气中夹带大量浆液液滴的作用。影响除雾器的结垢有多种因素, 如除雾器的设计是否合理、系统的化学过程、除雾器的冲洗效果不好或长时间不冲洗等。防治措施:选择设计合理的除雾器、保证冲洗水的质量、合理选择冲洗水的流量和冲洗压力等。

2.1.4 氧化风机管道

吸收体浆液的氧化方式普遍采用就地强制氧化。氧化风机运行时, 出口空气温度80～90 ℃, 因此, 与氧化空气喷射口接触的浆液很容易蒸发脱水而结垢。一般采用向氧化空气中喷入工艺水, 通过调节工艺水的流量来控制增湿后的氧化空气温度, 使氧化空气喷射口的浆液不易失水结垢。通常增湿后空气温度控制在40～60 ℃, 使之接近吸收塔浆液池内的浆液温度。

2.2 化学硬垢

2.2.1 pH值的控制

从分析化学硬垢得出, 硬垢的主要成分是石膏晶体, 还有少量的二水亚硫酸钙。湿法烟气脱硫系统首先生成的是硫酸钙和亚硫酸钙混合物, 是因为脱硫产物亚硫酸钙在溶液中的溶解度较低, 极易达到过饱和而结垢。表1给出了强制氧化系统中pH值对亚硫酸盐氧化速率的影响。从表1中可以看出, 亚硫酸钙的溶解度随pH值的降低而升高, 而且可以通过调节吸收塔内浆液pH值和加强对亚硫酸盐的氧化速率来控制亚硫酸钙的结垢。

因此, 理论上保持吸收塔浆液pH值在4.5左右应该是比较理想的, 但是在实际运行时, pH值通常保持在5.0～6.0。

2.2.2 控制石膏结晶

石膏的相对过饱和度σ可用下式表达:

σ= (C-C*) /C*

式中, C为溶液中石膏的实际浓度;C*为结晶条件下溶液中石膏的饱和浓度[2]。

保持溶液适当的过饱和度, 结晶过程只形成极少的新晶体, 新形成的石膏只在现有晶体上长大, 才能保证生成大颗粒石膏晶体。若溶液的过饱和度过大, 则会生成许多新的晶体, 会产生晶种生成和晶体增大过程。这两个过程速率的大小与石膏的相对过饱和度σ有着直接的关系。σ<0时, 晶体中的CaSO4分子进入溶液直到饱和;σ=0时, 石膏分子的聚集和分散处于平衡状态;在σ>0 (0.1左右) 的情况下, 现有的晶体继续长大, 同时生成新的晶种。当σ达到一定值时, 晶种生成速率会突然迅速加快, 产生许多新颗粒 (均匀晶种) , 使单个结晶颗粒比较小, 此时就可能生成细颗粒的石膏。另外, 在相对过饱和度较高的情况下, 晶体的增大主要集中在尖端, 使其结晶趋向于生成针状或层状结构。因此, 在工艺上必须保证有合适的过饱和度。实际运行表明, 浆液中石膏的相对过饱和度一般维持在0.25～0.30 (饱和度为1.25～1.30) 。控制饱和度过高的措施如下:

a.应有足够大的液气比 (L/G) 。在循环浆液固体物相同时, 单位体积的循环浆液吸收的SO2量越低, 石膏过饱和度就越低[1]。在实际运行中, 应注意浆液循环泵的出力情况, 叶轮长期运行磨损会引起泵出力下降, 使液气比减小。

b.注意吸收塔搅拌器或脉冲泵的维护保养。搅拌器磨损或脉冲泵的出力下降, 会使浆液不能充分搅拌, 局部浓度过高, 浆液的饱和度也会升高。

c.严格控制吸收塔浆液池内浆液密度。在运行中, 一般浆液密度控制在1 110～1 130 kg/m3, 避免因浆液浓度过高而产生结垢。

2.2.3 温度对结垢的影响

在停机检修时, 发现吸收塔浆液池的内壁上有一些沉淀物。经过对沉淀物的分析, 沉淀物除含有石膏外, 还含有一定数量的二水亚硫酸钙。当温度<40 ℃时, 二水亚硫酸钙的溶解度逐渐下降;当温度>66 ℃时, 二水石膏将脱水成为无水石膏CaSO4, 在热的组件上有石膏沉淀物[3]。

为了使CaSO4以石膏CaSO4·2H2O的形式从溶液中析出, 在工艺上要将石膏的结晶温度控制在40～60 ℃, 在少数FDG系统的吸收塔外加保温层。这样, 既可以保证生成合格的石膏颗粒, 也避免了系统结垢。

3 结论

通过上述分析, 对石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的结垢机理, 有了进一步的了解。对结垢的表现形式, 采取了相应的防范措施, 经现场应用考证, 防垢效果得到明显改善, 提升了脱硫系统运行的安全稳定性。

摘要：阐述了燃煤发电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的结垢机理, 从物理硬垢、化学硬垢的控制方面提出了相应的处理方法, 对湿法烟气脱硫系统的安全运行有参考作用。

关键词：石灰石,石膏,烟气脱硫,结垢

参考文献

[1]周至祥, 段建中, 薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2006.

[2]曾庭华, 杨华.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京:中国电力出版社, 2006.

石灰石—石膏烟气脱硫 第9篇

随着我国工业化程度的提高及居民生活水平的改善, 对电力的需求日益增长, 大型燃煤电厂日益增多。与此同时, 我国对环保事业的重视程度也在不断提高, 对新建、改建和扩建的大型燃煤电厂制定了更加严格的大气排放标准。二氧化硫是燃煤企业排放的主要污染物, 以燃煤电厂为例, 我国拟将对二氧化硫的排放由原来的第1时段和第2时段国标的1200mg/Nm3收严到400mg/Nm3, 而对于第3时段新建电厂的排放限值更要严格到200mg/Nm3。因此, 选择高效的脱硫工艺显的尤为重要。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫是目前我国技术较成熟的脱硫工艺, 它脱硫效率高, 运行安全可靠, 煤质适用性广, 副产品石膏还可以回收利用。据有关资料介绍, 该脱硫工艺国际市场占有率已经达到85%以上。

1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺及原理

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中, 吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔, 分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。增压风机出口烟气进入吸收塔, 向上运动与喷淋而下的液滴逆流接触, 发生传质与吸收反应, 烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并析出形成石膏, 通过石膏排出泵打至石膏脱水系统形成石膏饼。

为了维持吸收液恒定的p H值, 石灰石浆液被连续加入吸收塔, 同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔浆液循环泵不停地搅动, 以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。

2 吸收塔反应闭塞分析

2.1 吸收塔反应闭塞的现象

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺有三个主要反应过程, 一是吸收反应, 即循环浆液与烟气接触吸收烟气中大部分的二氧化硫;二是氧化反应;三是中和反应。

吸收反应:SO2+H2O→H2SO3 (溶解)

氧化反应:HSO3-+1/2O2→HSO4-

中和反应:

影响上述三个反应中的任何一步都会影响到脱硫效率, 影响石灰石-石膏湿法烟气脱硫效率的因素很多, 如PH值、液气比、钙硫比、入口烟气流量、烟气含硫量、石灰石浆液品质等都对脱硫效率有很大影响。很多文章中都对上述影响因素做了讨论和分析, 但在实际运行过程中, 有时候只调整好上述各个参数是不够的。鹤壁丰鹤发电有限责任公司就曾遇到过这种情况, 入口含硫量和入口烟气流量并不高, PH值下降很快, 降到4左右, 脱硫效率低, 几乎无法维持, 增大石灰石供浆量, PH值无明显上升趋势, 经化验吸收塔浆液, 发现碳酸钙含量很高甚至超过10%, 只好开启烟气旁路挡板, 关小增压风机动叶, 减少烟气的通过FGD的量, 此现象被称为“吸收塔反应闭塞”或“石灰石反应闭塞”, 一旦发生, 处理和恢复正常难度很大。

2.2 吸收塔反应闭塞产生的原因分析

为了提供反应碱度, 石灰石应在吸收塔内溶解, 石灰石的溶解会受到某些溶解化学物质的影响。当溶解明显很慢甚至停止为闭塞, 当溶解变慢时则为抑制。抑制石灰石溶解的因素很多, 下面一一进行分析。

2.2.1 氯离子

在一个封闭系统或接近封闭系统的状态下, 脱硫工艺的运行会把吸收液中从烟气吸收溶解的氯化物增加到非常高的浓度。这些溶解的氯化物会产生高浓度的溶解钙, 主要是氯化钙, 高浓度溶解的钙离子存在FGD系统中, 同离子效应导致液相的离子强度增大, 从而阻止石灰石的消溶反应, 使浆液中溶解的石灰石减少这是由于“共同离子作用”而造成的。保持浆液中氯离子浓度在正常范围内, 是保证脱硫反应正常进行的重要因素, 在石灰石-石膏湿法脱硫工艺中, 浆液中氯离子的浓度一般控制在12000-20000ppm。

2.2.2 烟尘

烟尘飞灰中的Al离子和HF进入脱硫塔与水接触, Ca CO3中Ca2+与F-发生反应生成Ca F2, 同时, 飞灰中可溶解的Al离子在F离子浓度达到一定条件下, 会形成氟化铝络合物 (胶状絮凝物) , 这些络合物包裹在石灰石颗粒表面, 阻碍钙的离子化, 形成石灰石溶解闭塞, 使得与二氧化硫的反应无法进行, 即使投入过多的钙, 也无法与二氧化硫反应, 从而导致钙的供给量不足, PH值降低, 脱硫效率降低, 副产品石膏的品质下降, 严重时会导致反应严重恶化的重大事故。

2.2.3 亚硫酸钙

浆液池p H值是石灰石-石膏湿法烟气脱硫的重要运行参数。脱硫系统正常运行时, 石灰石供浆量根据浆液的PH值、烟气进口SO2浓度、脱硫效率及石灰石浆液浓度联合进行调节, 一般控制浆液PH值在5.2-5.8之间。PH值较低时, 可适当开大吸收塔供浆调节门开度, 增加石灰石供浆量;反之则关小供浆调节门, 减少石灰石供浆量。浆液的PH值一方面影响SO2的吸收过程, 浆液p H值越高, 传质系数增加, 系统SO2的吸收速度就快, 脱硫效率越高, 但系统设备的结垢严重, 石膏结晶速率下降, 钙的利用率下降;浆液p H值越低, 对SO2的吸收越差, 脱硫效率越低, 并且对吸收塔内壁及内部元件有很强的腐蚀性, 一旦p H值低到4以下, SO2就几乎不会被吸收了。另一方面还影响石灰石、Ca SO4·2H2O和Ca SO3.·1/2H2O的溶解度, 影响脱硫效率。随着p H值的升高, Ca SO4的溶解度几乎不会发生变化, 但Ca SO3的溶解度下降明显, 所以随着SO2的吸收, 溶液的p H值降低, 溶液中的Ca SO3的量增加, 并在石灰石粒子表面形成一层液膜, 而液膜内部Ca CO3的溶液又使p H值上升, 溶解度的变化使液膜中的Ca SO3析出并沉积在石灰石粒子表面, 形成一层外壳, 使粒子表面钝化。钝化的外壳阻碍了Ca CO3的继续溶解, 抑制了吸收反应的进行, 此现象被称为亚硫酸盐闭塞 (即亚硫酸盐引起的石灰石溶解闭塞) 。因此, 要想确保系统能够良好运行, 选择合适的p H值、合理调整氧化风量是至关重要的。

2.2.4 燃油和杂质

除上述因素外, 锅炉燃油或石灰石料杂质过多, 进入吸收塔内部, 对浆液中石灰石颗粒形成“包裹”, 降低石灰石颗粒与SO2的接触几率, 导致吸收塔内反应无法正常进行, 同样引起石灰石反应抑制或闭塞。

总之, 吸收塔内石膏浆液中高浓度的氯离子、溶解亚硫酸盐或氟化铝络合物在石灰石颗粒表面反应堵塞溶解场所, 引起石灰石溶解抑制或闭塞, 脱硫效率急剧下降, 石膏浆液品质变坏。氟化铝络合物闭塞一般由杂质、烟气粉尘、燃油产物引发。亚硫酸盐闭塞由不完全氧化引发。石灰石抑制和闭塞现象, 表现在浆液池内PH值在4左右, 同时碳酸钙含量超过10%, 其主要原因就是因为操作人员对石灰石抑制和闭塞认识不足, 操作不当或为了节能, 减少了运行设备。这不仅影响石膏品质, 严重的是影响脱硫系统的正常运行, 而且一旦发生石灰石抑制和闭塞, 处理和恢复正常难度很大。

3 防止吸收塔反应闭塞措施

3.1 废水排放

由于种种原因, 鹤壁丰鹤发电有限责任公司在很长一段时间内对废水排放不及时, 氯离子含量严重超标, 导致吸收塔浆液品质恶化, 脱硫反应基本无法进行, 只能采取抛弃旧浆液换新浆液的办法, 使系统恢复正常。此外, 废水不定期排放的另一个严重后果是吸收塔浆液循环泵泵体、管道等部件腐蚀严重, 开始时断断续续发现吸收塔地坑内有循环泵衬胶出现, 后来循环泵出口大小头不断漏浆, 以至于不得不重新更换新备件来解决问题。通过分析发现, 上述一系列现象均是废水未定期外排造成, 主要原因还是未意识到废水排放对脱硫系统正常运行的重要性。因此必须采取排放废水, 补充新水置换的方法减少浆液中的有害物质含量。

3.2 合理调整氧化空气量

鹤壁丰鹤发电有限责任公司氧化空气系统由氧化风机和矛式氧化空气喷射管组成, 每根矛式管的出口都非常靠近吸收塔搅拌器, 使得吸收塔内氧化空气分布均匀, 更多的空气参与实际的氧化反应。

亚硫酸钙反应闭塞由不完全氧化引起, 运行过程中, 可适当调节氧化风机出口压力来调整氧化风的量, 采取有效措施实施强制氧化。此外, 还应注意定期检查氧化空气系统, 定期取样化验吸收塔浆液亚硫酸盐含量, 发现吸收塔内亚硫酸盐含量过高, 及时调整氧化空气量, 避免亚硫酸盐反应闭塞。鹤壁丰鹤发电有限责任公司在2009年4月#2机组小修期间, 进行吸收塔内部检查时发现#2吸收塔A、B、C、D氧化风管全部在管道接口处断裂脱落, 鼓入吸收塔内的氧化空气不能受搅拌器的搅拌而均匀分布, 影响氧化反应的正常进行, 使得浆液中亚硫酸钙含量增高, 脱硫效率低, 副产品石膏品质差。

3.3 提高电除尘效率

对石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统来说, 一般要求入口粉尘含量在200mg/Nm3以下, 入口烟气的含尘量过高, 将导致脱硫系统操作恶化, 表现为吸收效率低下, 脱硫系统泵体、管道磨损严重等, 严重时导致石灰石反应闭塞。因此, 提高除尘效率, 严格监视吸收塔入口烟尘含量, 是防止吸收塔内烟尘含量过高, 引起石灰石反应闭塞的主要措施。一般脱硫系统与吸收塔入口含尘量做有逻辑联锁, 当电除尘故障, 脱硫装置入口含尘量高过200mg/Nm3时, 烟气旁路挡板打开, 增压风机闭环打开, 手动关小增压风机动叶, 减少通过吸收塔的烟气量, 待电除尘检修正常后, 再正常投运脱硫系统, 避免大量的烟尘进入吸收塔, 使吸收塔浆液品质变差, 引起石灰石反应的抑制或闭塞。为了FGD的安全运行, 建议电除尘的烟尘出口排放浓度小于100mg/Nm3。此外, 石灰石料含土太多, 大量的杂质被石灰石浆液带入吸收塔, 同样会引起石灰石反应的闭塞。运行人员要严格控制石灰石料的品质, 发现石灰石料不合格及时制止上料人员, 并及时采取措施, 以免石灰石品质差, 引起脱硫系统恶化。

4 结束语

石灰石-石膏湿法烟气脱硫是目前国际上运行广泛、技术成熟的烟气脱硫工艺, 运行过程中, 只要进行科学管理, 重视运行参数的调整、分析、记录和监控, 严格按照规程操作设备, 完全可以避免石灰石反应闭塞。石灰石反应闭塞一旦出现, 调整和恢复非常困难, 运行人员要提高重视, 积极采取措施, 避免此现象的发生。

参考文献

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[2]张慧明, 王娟.燃煤工业锅炉SO2污染防治技术的选择及评价——中国燃煤工业锅炉SO2污染综合防治对策 (八) [J].电力环境保护, 2006 (02) .