技術論壇

石灰石-石膏濕法脫硫技術問題及脫硫效率

2019/08/26

石灰石-石膏濕法脫硫技術問題及脫硫效率

時間:2019-08-21 10:14

來源:《基層建設》

作者:康莉

目前,脫硫技術廣泛應用于大型電廠,而被廣泛應用的一項高效脫硫技術是石灰石-石膏濕法脫硫技術。該技術較為成熟,具有較高的穩定性和較好的效益,但在實際使用過程中,常會出現結垢、堵塞以及腐蝕等技術問題,如果不有效處理存在的問題,則脫硫效果就會大大降低。本文分析了石灰石-石膏濕法脫硫技術問題及脫硫效率。

當前時期下世界上使用最多的以及最為廣泛地濕式脫硫技術就是石灰石一石膏濕法脫硫技術。該技術之所以能夠被世界廣泛地應用。主要還是在于其工藝較成熟、穩定度較高以及效益較好的原因。而且對于各種類型的煤都可以進行很好地脫硫,據研究報道。該技術脫硫效率高這95%以上。然而,該技術也存在著一定的問題,如結垢、堵塞等方面的問題,這些問題嚴重影響了該技術的脫硫效率。

一、概述

石膏脫水系統主要包括:水力旋流器、石膏漿液緩沖箱、皮帶脫水機、氣液分離器、真空泵、濾布沖洗泵、濾餅沖洗泵、濾液水箱、石膏倉等設備。吸收塔內石膏漿液達到一定濃度后,由石膏排出泵排出至石膏漿液旋流站,在旋流站內實現漿液的濃縮分離,旋流站底流自流至石膏漿液緩沖箱,再到真空皮帶脫水機,溢流進入濾液水箱。含水的石膏均勻排放到真空皮帶機的濾布上,依靠真空泵的吸力和重力在運轉的濾布上形成石膏餅,石膏中的水分沿程被逐漸抽出,脫水石膏由運轉的濾布輸送到皮帶機尾部,在皮帶通過卸料滾子時,濾布與石膏濾餅分離,石膏在重力作用下落入石膏倉中,石膏中脫除的水分則進入濾液水箱。在皮帶機尾部,輸送完石膏餅的濾布由沖洗水進行清洗,并轉回到皮帶機入口,開始新的脫水循環工作。為除去石膏中的可溶性成份(特別是氯離子),在脫水機的中前部設有濾餅沖洗水,不斷沖洗石膏餅,使石膏品質滿足要求。從脫水機吸來的空氣經氣液分離器被排入大氣中。

二、石灰石-石膏濕法脫硫技術問題

1.結垢以及堵塞。當石膏最終形成產物的能力>石膏漿液的吸收能力時,石膏瞬間形成晶體,其次,晶體會在不同程度上發生沉淀,而當晶體所形成的沉淀在一定溫度影響下,就會達到最高限度,這時,石膏所形成的晶體就會在懸浮液中一直存在的石膏晶體的基礎上進一步生長,直到晶體的生長中心形成,其才停止繼續生長。另外,石膏所形成的晶體在其它一些物體的表面上也會生長,從而使得吸收塔內部會出現石膏垢?;夜冈谖账丝诟桑瘽窠唤缣幨置黠@,高溫煙氣中的灰分再遇到噴淋液的阻力后,與噴淋的石膏漿液一起堆積在入口。吸收液pH值的劇烈變化,低pH值時,亞硫酸鹽溶解度急劇上升,硫酸鹽溶解度略有下降,會有石膏在很短時間內大量產生并析出產生硬垢。而高pH值亞硫酸鹽溶解度降低,會引起亞硫酸鹽析出,產生軟垢。在堿性pH值運行會產生碳酸鈣硬垢。

2.腐蝕。腐蝕主要包括:(1)酸性物質的腐蝕。由于煤中具有諸多化學成分,使其在燃燒過程中所產生的煙氣,與諸多化學成分發生氧化反應,通常生成酸性氧化物,主要有SO2、HCl、H2S、HF等酸性氣體;(2)環境溫度造成腐蝕。環境溫度的不同腐蝕情況的出現;(3)晶體的腐蝕。溶液中的硫酸鹽與亞硫酸鹽隨著溶液滲透到防腐內襯與毛細孔內部,當系統停止運行后,吸收塔內部就會慢慢變干,溶液中涵蓋的硫酸鹽與亞硫酸鹽就會分離出來并生成晶體。環境溫度也是發生腐蝕作用的一個可能凼素。結晶腐蝕,溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內襯及其毛細孔內,當系統停運后,吸收塔內逐漸變干,溶液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結晶。

三、影響脫硫效率的因素分析

1.石膏漿液品質的影響。一是石膏漿液密度的影響。密度過低,將影響旋流器工作,使出口漿液含固率達不到要求,影響脫水效果。提高漿液密度則使漿液在吸收塔循環次數增加,漿液的固體含量升高,過飽度增大,延長了石膏結晶和晶體長大的時間,大顆粒的石膏容易脫水。因此,提高塔內石膏漿液的密度,可有效的降低石膏的含水率,提高石膏的脫水效果。二是石膏漿液中氯離子濃度的影響。石膏漿液中氯離子主要來源于煙氣中的HCl和工藝水,氯離子的濃度過高,影響石膏晶體的形成及吸收塔內二氧化硫的吸收。一般氯離子濃度控制在20000ppm 以下。三是石膏漿液中CaSO3 的影響。CaSO3 含量過高,則易形成CaSO3?1/2H2O 晶體,顆粒小,粘性大,難以脫水。造成CaSO3 含量過高的主要原因為氧化效果不好、氧化空氣量不足、吸收塔內的pH值過高等。四是石膏漿液中煙塵及雜質含量的影響。吸收塔中的雜質主要是由煙氣中飛灰和石灰石中雜質組成。當煙氣中飛灰含量過高時,將會對石灰石的溶解性產生負面影響。經電除塵處理后的煙氣中的飛灰,其顆粒度很小,進人漿液系統后,覆蓋在石灰石顆粒的表面,對石灰石的溶解產生屏蔽作用,使石膏漿液中細小的石灰石顆粒含量增加,同時還會造成漿液pH 值下降,對石膏結晶造成不利影響,導致石膏的脫水性能下降。

2.石膏漿液旋流器的運行狀況影響。一是石膏漿液旋流器入口壓力的影響。入口壓力過高,會造成旋流器溢流及底流顆粒過小,入口壓力過低,會造成旋流器溢流及底流顆粒過大。因此,壓力過高或過低,均會影響旋流器的分級效率,影響底流漿液的顆粒度和含固率,最終導致石膏脫水性能下降。二是旋流器沉砂嘴和溢流嘴的影響。沉砂嘴尺寸太大或溢流嘴尺寸太小均會造成旋流器底流顆粒過小,影響真空皮帶脫水機性能,使石膏含水率增大。

四、預控措施

1.腐蝕預控措施。為了降低吸收塔焊接口處發生腐蝕,就必須在制作吸收塔的過程中將其焊接口焊縫填充量填滿,以防止焊接口處出現裂縫,吸收塔內部的支撐架應盡可能使用圓形鋼材或者是方形鋼材,絕不可以使用角形鋼材或者是凹槽性鋼材。在外接管上不可以采用焊接方式,而應采用法蘭連接法將其管道先各自固定在1個法蘭盤上,并在2個法蘭盤之間,加上法蘭墊,用螺栓緊固在一起。在實際采購材料時,應以防腐程度高的為主。對漿液的H+ 總數與總物質量數值全面調節與控制。要選擇科學合理的脫硫設施煙氣入口溫度,并且還要選擇與其相一致的防腐內襯。

2.結垢、堵塞預控措施。采用強制氧化工藝,使氧化反應趨于完全,控制亞硫酸鈣的氧化率在95%以上,保持漿液中有足夠密度的石膏晶種。嚴格除塵嚴防噴嘴堵塞??刂莆账{液中水份蒸發速度和蒸發量,運行中控制溶液中石膏過飽和度最大不超過130%??刂迫芤旱腜H值,尤其避免運行中pH值的急劇變化,吸收液中加入二水硫酸鈣或亞硫酸鈣晶種。向吸收液中加入添加劑酸。適當的增大液氣比也是系統結垢、堵塞的重要技術措施。提高鍋爐電除塵的效率和可靠性,使FGD入口煙塵在設計范圍內。適當的增大液氣比也是系統結垢、堵塞的重要技術措施。

雖然石灰石-石膏濕法脫硫技術較成熟、穩定程度高、實際效益好,但其仍然存在著一些問題需要解決,如結垢、堵塞等問題,這些問題的存在嚴重制約了此項技術的脫硫效率,通過以上方法可基本解決實踐中的脫硫技術問題,使脫硫效率達到設計要求,確保系統長期穩定的運行。

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