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1000MW机组湿法脱硫系统安全运行与节能降耗

北极星环保网来源:清洁高效燃煤发电2017/2/10 14:24:23我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:湿法脱硫 脱硫技术 吸收塔

北极星环保网讯:本文在对1000MW机组湿法脱硫系统进行概述的基础上,提出了确保湿法脱硫系统的安全运行的有效途径和节能降耗的具体措施。期望通过本文的研究能够对提高脱硫系统的运行安全性以及降低系统整体运行能耗有所帮助。

一、湿法脱硫系统概况

石灰石-石膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种,是目前世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。它采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。

吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除,最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴,经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用,脱硫吸收剂的利用率很高。

本文以铜山华润电力有限公司的5、6#炉为研究对象,该炉采用典型的石灰石-石膏湿法脱硫技术工艺,实际脱硫率不低于95%。每套烟气脱硫装置的出力全都是在锅炉BMCR工况的基础上进行设计的,其中最小出力与单台炉不投油最低稳定燃烧负荷相适应。

(一)脱硫系统的构成及工艺流程图

湿法脱硫系统又被称之为FGD系统,它是一个相对比较完整的系统,具体由以下几个部分组成:烟气系统、二氧化硫吸收系统、石灰石磨制与浆液制备系统、石膏脱水及贮存系统、石膏浆液排空及回收系统、工艺水系统以及脱硫废水处理系统等等。

(二)系统的主要原料及副产品

石灰石是整个脱硫系统的吸收剂,系统要求石灰石粉的细度应当保证325目90%的过筛率,并将石灰石粉直接与清水进行混合后制备成浆液。湿法脱硫工艺的副产品为石膏,其品质应当达到综合利用的品质要求。

(三)脱硫反应原理

石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱硫过程的主要化学反应为:

(1)在脱硫吸收塔内,烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收,形成亚硫酸,并部分电离:

SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3-→2H++SO32-

(2)与吸收塔浆液中的CaCO3细颗粒反应生成CaSO3˙1/2H2O细颗粒:

CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2↑

Ca2++SO32-→CaSO3˙1/2H2O↓+H+

(3)CaSO3˙1/2H2O被鼓入的空气中的氧氧化,最终生成石膏CaSO4˙2H2O

HSO3-+1/2O2→H++SO42-

Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4˙2H2O↓

上述反应中第一步是较关键的一步,即SO2被浆液中的水吸收。根据SO2的化学特性,SO2在水中能发生电离反应,易溶于水,只要有足够的水,就能将烟气中绝大部分SO2吸收下来。

但随着浆液中HSO3-和SO32-离子数量的增加,浆液的吸收能力不断下降,直至完全消失。因此要保证系统良好的吸收效率,不仅要有充分的浆液量和充分的气液接触面积,还要保证浆液的充分新鲜。上述反应中第二步和第三步其实是更深一步的反应过程,目的就是不断地去掉浆液中的HSO3-和SO32-离子,以保持浆液有充分的吸收能力,以推动第一步反应的持续进行。

二、确保湿法脱硫系统的安全运行的有效途径

(一)做好检查工作

1.脱硫装置启动前的检查。脱硫装置大小修后,设备异动应有设备异动技术报告,作为运行操作人员的技术依据。大小修后的设备,检修人员应将有关单位会签的试运行申请单提交运行,确认无误后,方可对设备进行试验和试转。

运行人员对设备验收项目检查落实并签名。若发现设备存在缺陷,不能确保机组安全运行时,除及时做好记录外,还必须责成检修人员在投运前予以消除。检修工作结束后运行验收时,应“工完、料净、场地清”,照明充足,才能终结工作票。

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