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湿法脱硫时脱硫效率不高怎么办?

北极星环保网来源:中国高新技术企业2016/11/7 21:22:10我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烟气脱硫 湿法脱硫 脱硫效率

北极星环保网讯:摘要:文章针对某火电厂石灰石-石膏湿法脱硫装置运行效率偏低的问题,从湿法脱硫技术的工艺原理及流程介绍出发,结合该厂烟气脱硫系统运行的实际情况,对导致脱硫效率低的相关因素进行了研究分析,并结合多年从事烟气湿法脱硫装置维护与维修的经验,提出了相应的改进和整改措施。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫(Wet Flue Gas Desulfurization,简写为FGD)技术因其脱硫效率高、脱硫反应速度快、煤种适应性强、吸收剂利用率高以及可靠性高等优势,已经成为我国热电厂应用最为广泛的烟气脱硫技术。

1 湿法脱硫工艺概述

如图1所示为湿法脱硫装置的工艺流程图,来自锅炉的烟气经过增压风机(BUF)的增压后,进入到烟气换热器(GGH)与水交换热能后被冷却,冷却后的烟气进入吸收塔(ABS),和从吸收塔上部与工艺水喷淋而下的石灰石浆液相混合,浆液吸收烟气中的热能而升温,使其中的部分水分蒸发,烟气得到进一步的冷却,烟气通过循环石灰石浆液的洗涤,其中绝大部分的硫份发生如下的化学

经过以上的化学反应,烟气中的硫份生成了较为稳定的CaSO4˙2H2O而随喷淋液落入到吸收塔底部的沉淀池内,同时其中接近全部的HCl也被除去。在吸收塔的上部一般会设置有2~3级的除雾器,并用工艺水定期对其冲洗,经过净化的烟气穿过除雾器(ME),使其中水雾被吸收。经过处理的烟气从吸收塔出来后,需要再次经过换热器(GGH),使其温度相对升高而达到国家相关的气体排放标准的要求。

2 容易导致脱硫效率降低的因素分析

2.1 液气比

液气比决定着气相和液相接触几率的高低,从吸收塔顶部喷淋而下的石灰石浆液和烟气中含有的SO2等气体成分接触得越充分,则SO2等气体的去除率也将越高;反之当吸收塔喷嘴被堵塞或浆液循环泵投入数量不足时,石灰石浆液循环量不足,这使得液气比下降,石灰石浆液和烟气中的SO2难以充分接触而反应,使其中的一部分SO2来不及参与反应就逃逸而出,从而使脱硫效率降低。

2.2 烟气流速

烟气流速的提高会使气液两相的湍动增强,同时高速的烟气会使喷淋液滴的下降速度相对降低,使气液接触的几率增大,这样同样也会使脱硫效率提升。但如果增压风机叶片、烟气换热器换热面或除雾器组件结垢时,就会导致烟气流速提不起来,使气液接触率减少而导致脱硫效率的降低。

2.3 吸收剂质量

决定吸收剂的质量的因素主要有石灰石的粒度和纯度,概括地说石灰石的颗粒越细,则其表面积越大,其从吸收塔喷淋而下时和烟气接触的机会将越多,和烟气中SO2等气体成分的反应也将越充分,脱硫效率也将越高,同时石灰石也能被充分利用。反之如果石灰石浆液颗粒度大或纯度不足时,其与SO2等气体的反应将会被阻滞,使脱硫效率降低。

2.4 吸收液的pH值

从脱硫技术的基本原理可以知道,pH值高一些会有利于亚硫酸钙的氧化,使石灰石的溶解度增加,但是却会使SO2的吸收受到抑制,导致脱硫效率下降;当pH过低时,SO2很难被吸收,而且吸收液会呈现酸性,会对设备造成腐蚀,使脱硫效率下降;而如果pH值过高,即加入了过量的石灰石粉,就会使吸收剂CaCO3的溶解度降低而引起吸收剂过饱和,导致反应表面积减少,脱硫率降低。

2.5 氧化空气量

在化学反应式(3)中O2的参与,HSO3-被氧化成SO42-,因此可以说O2在吸收塔内对脱硫反应起到了催化的作用,那么如果氧化空气量较少时,就会使该氧化反应速度减缓,从而影响到CaSO4˙2H2O的生成速度,使得脱硫效率下降。

2.6 烟尘浓度

从锅炉来的烟气中所含飞灰的浓度过高时,会阻碍SO2等气体和石灰石浆液的接触几率,从而影响到石灰石中Ca2+的溶解速率,而且飞灰中含有的一些重金属溶出后会对Ca2+和HSO3-的反应产生抑制,如果烟气中飞灰的含量持续增高而超过允许值时,会堵塞喷嘴,使脱硫效率大幅

下降。

2.7 烟气温度

如果吸收塔入口的烟气温度过高,会影响SO2气体在石灰石浆液中的溶解,同时还会因高温而使吸收塔内的除雾器叶片等组件发生变形而损坏;另外烟气入口温度升高时,吸收塔出口烟气的温度也会相应的升高,这样其携带的水蒸气将增多,这样就会对烟道、膨胀节和烟囱等设置造成腐蚀,在一定程度上减少系统运行寿命,使脱硫效率降低。

3 湿法脱硫系统脱硫效率低的改进措施

针对某火电厂石灰石-石膏湿法脱硫装置运行效率偏低的问题,参考上文中介绍的容易导致装置脱硫效率降低的各项因素进行分析,在结合该厂烟气脱硫系统运行的实际情况的基础上,提出如下三点改进措施:

3.1 提高液气比

提高液气比可以从两个方面入手:一是要保证浆液循环泵的投入率。在日常维护或效率下降时首先要想到或密切关注浆液循环泵的运行状态是否正常,并对备用泵进行定期切换试验,以保证浆液循环泵的投入率,增大浆液循环量,提高脱硫效率;二是要保证吸收塔顶部的浆液喷嘴畅通。喷嘴如果堵塞将会影响到浆液的循环量,从而影响脱硫效率,如果通过检查发现是因为浆液输送通道或喷嘴而导致的脱硫效率偏低的话,可以对输送通道用内衬陶瓷管道予以改造,避免一般采用的橡胶管内衬脱落而堵塞通道或喷嘴的现象发生。

3.2 改善烟气流速

从图1可以看出,从锅炉来的烟气主要通过增压风机、GGH后进入吸收塔,因此要改善烟气流速的具体措施有三点:一是对增压风机叶片进行定期的清理。增压风机叶片积垢太多后会使风机的出力减弱,烟气流经增压风机后的速度难以达到要求,而影响脱硫效果,因此在日常的维护中要对增压风机叶片进行定期清理;二是对换热器换热面积做定期冲洗。由于从吸收塔出来的烟气温度比较低,其中含有的浆液会有一部分凝固而沉积在换热器换热面上,堵塞流道而使烟气流速下降,影响脱硫效果,因此要时刻对换热面进行检查,并定期开启高压冲洗水冲掉换热面上的积垢,提高烟气流速;三是保证除雾器冲洗水保持稳定运行。除雾器作为流出吸收塔烟气中水雾的去除装置,在运行时会有浆液中的不融性颗粒吸附在除雾器叶片上,而使烟气流道阻塞,降低流速,因此在运行时要时刻监视除雾器冲水系统的运行情况,防止因冲水系统异常而使除雾器组件结垢,以保证脱硫效率。

3.3 其他的改进措施

除了以上的改进措施外,还有几个问题需要注意,一是要保证吸收剂的质量,即严格按照设计要求选用石灰石粉,防止以次充好或将达不到要求的吸收剂用于脱硫作业;二是使洗手液保持最优化的酸碱度,笔者通过在长期工作中总结发现,当pH值在5.5~6之间时,SO2去除效果最好,而保持稳定pH值可以依据吸收塔pH值的实际检测值通过调节石灰石供浆调节门的开度来实现;三是氧气的供给量,对吸收塔氧化风机要进行定期清理,对各阀门、流道进行定期检查,从而保证氧化风机正常运行,而确保吸收塔内氧量充足,从而保证CaSO4˙2H2O的生成速度,提高脱硫效率;四是对烟气中的飞灰量进行控制,一般采取的方法是在脱硫装置的入口处装设烟气测量系统,并通过减少燃煤中的灰分含量、增加电除尘电场的投入率、提高电除尘振打性能、避免粉尘二次飞扬等措施来控制;五是降低烟气温度,控制或降低烟气温度一般都是通过加强GGH的换热效果或确保GGH的高效运行来保证。

4 结语

导致湿法脱硫装置运行效率偏低的因素较多,而且各个因素之间相互关联,因此,作为脱硫系统的维护管理人员,当遇到装置运行异常或效率下降的情况时,首先要对装置进行仔细的排查,在此基础上再选择合理、高效的方案或措施来解决问题,同时在日常维护管理工作中,还要立足生产实际,多总结,多分析,以此来确保脱硫系统正常运行。

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