煙塵濃度對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的影響及對(duì)策_(dá)圖文

1、第32卷第2期2011年6月電 站 輔 機(jī)Power Station Auxiliary EquipmentV ol.32N o.2Jun.2011文章編號(hào):1672 0210(201102 0039 04煙塵濃度對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的影響及對(duì)策鄒斯詣1,孟馳偉2,陳崇明11.河北省電力研究院,石家莊050021;2.神華河北國(guó)華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司,保定073000摘 要:濕法煙氣脫硫是目前應(yīng)用廣泛的脫硫工藝,由于煙塵中具有的化學(xué)成分均以晶態(tài)物質(zhì)的形式存在,所以,脫硫系統(tǒng)入口的煙塵濃度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有較大的影響。對(duì)煙塵濃度及其溶出物對(duì)脫硫系統(tǒng)所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了分析,并對(duì)影響系統(tǒng)脫硫效率及設(shè)備使

2、用壽命方面的問題進(jìn)行了論述。針對(duì)這些問題提出了相應(yīng)對(duì)策,為脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。關(guān)鍵詞:煙塵;濃度;濕法;石膏;脫硫;設(shè)備;影響;對(duì)策中圖分類號(hào):X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AThe Influence of the Flue gas Concentration against the Operation ofWet Desulfurization S ystem and Its Countermeasure(ZO U Si y i 1,M EN G Chi w ei 2,CH EN Chong ming 1(1.Hebei Pr ov incial Electr ic Po wer

3、Institut e,Shijiazhuang 050021,China;2.Guohua D ingzho u Pow er G ener ation Co.Ltd.Shenhua H ebei,.Baoding 073000,ChinaAbstract:T he w et flue g as desulfurization is w idely applied as the desulphur ized pro cedure.Fo r the chemical co mpo sitio n in the flue g as ex ists in the form of cry stalli

4、ne,the g as flue co ncentrat ion at the inlet of the desulfurization sy stem w ill ser iously affect the o per atio n o f the system.T he chemical reactio n pr oduced fro m the desulfurization system has been analyzed because o f the g as f lue concent ratio n and it s dissolved matter and the pr ob

5、lems of the desulfurizatio n system efficiency and t he equipment life have been discussed in the paper.T he co unter measures have been put forw ard ag ainst t hese pro blems so as to pro vide the r efer ence fo r the safe and stable operatio n o f the sy stem.Key words:flue gas;co ncentration;w et

6、 way ;g ypsum;desulfurization;equipment;influence;count ermeasur e收稿日期:2011 03 02作者簡(jiǎn)介:鄒斯詣(1982 ,工學(xué)學(xué)士,畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)?，F(xiàn)在河北省電力研究院從事燃煤發(fā)電廠脫硫、脫硝技術(shù)方面的研究工作。1 概 述石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù),其原理是采用石灰石制成漿液作為脫硫吸收劑,與進(jìn)入吸收塔的煙氣接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣完成化學(xué)反應(yīng),最后生成石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴,煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)吸收塔為

7、逆流噴淋空塔,當(dāng)吸收塔循環(huán)漿液與煙氣接觸時(shí),煙氣中所攜帶的大部分煙塵將隨循環(huán)漿液落入漿液池中,因此,吸收塔具備一定的 除塵 作用,其除塵效率一般在38%70%。吸收塔內(nèi)主要的化學(xué)反應(yīng):吸收反應(yīng)區(qū):SO 2+H 2O H 2SO 3;H 2SO 3 H +H SO -3;39電站輔機(jī)總第117期(2011N o.2H SO3- H+SO2-3;CaCO3+2H+ Ca2+CO2+H2O;Ca2+SO2-3+2H2O CaSO3 1/2H2O;Ca2+2H SO3- Ca(H SO32;氧化反應(yīng)區(qū):SO2-3+1/2O2 SO2-4;2H SO-3+O2 2SO2-4+2H+;Ca2+SO2-4+

8、2H2O CaSO42H2O;2 煙塵的化學(xué)成分煙塵中所有化學(xué)成分以晶態(tài)物質(zhì)的形式存在,以石英( SiO2為主,其次含有莫來石(3Al2O3 2SiO2、赤鐵礦(Fe2O3、鈦磁鐵礦(T iO2 FeO Fe2O3、硅石灰(CaO2 SiO2等。煙塵主要成分為硅、鋁圍繞顆粒成一定規(guī)律的分布,同時(shí)含有大量的F、Cl等元素。經(jīng)電除塵器凈化后,進(jìn)入吸收塔的煙塵顆粒直徑為1 m15 m,平均幾何粒徑小于10 m,煙塵主要化學(xué)成分含量詳見表1。表1 煙塵主要化學(xué)成分含量% SiO2A l2O3F e2O3CaO2M gO N a2O K2O T iO2 5060232869460.510.5112123

9、 煙塵對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響3.1 對(duì)吸收塔漿液的影響3.1.1Cl-的影響當(dāng)漿液中可溶性Cl-濃度增加時(shí),Cl-主要以CaCl2的形式溶解于漿液中。漿液中Ca2+濃度的增大,由于同離子效應(yīng),將抑制CaCO3的溶解,降低漿液的堿度。同時(shí),Cl-濃度的增大,由于離子強(qiáng)度和溶液粘度的增大,液膜中離子擴(kuò)散變慢,致使液膜中有較高濃度的SO2-3,使得平衡蒸汽壓增大,降低了氣相至液膜的SO2傳質(zhì)推動(dòng)力,從而使脫硫效率下降。當(dāng)Cl-濃度過高時(shí),漿液的沉降性能將減弱,影響石膏的結(jié)晶,導(dǎo)致結(jié)晶缺陷,造成生成的石膏不穩(wěn)定,使大的石膏晶體在不飽和條件下溶解加快而生成大量的細(xì)小晶體。由于煙氣中含有多種具有較強(qiáng)腐蝕性的酸性

10、氣體:SO2、SO3、H Cl、H F等。酸性氣體與煙氣中的水分結(jié)合形成極具腐蝕性的酸冷凝液。在系統(tǒng)的不同部位造成不同的低pH值腐蝕環(huán)境,而Cl-的存在惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。Cl-的存在還會(huì)引起金屬點(diǎn)蝕,低pH值將會(huì)加劇點(diǎn)蝕的發(fā)展。3.1.2 F-的影響F-將與漿液中Ca2+反應(yīng)生成CaF2沉淀,CaF2的溶解度比石膏更小且是一種十分致密的固體,在吸收塔內(nèi)環(huán)境下非常不容易去除,若含量較大時(shí),會(huì)與其他沉淀物形成成片的共沉淀物。3.1.3 Al2O3和Fe2O3的影響由于煙塵中Al2O3和Fe2O3的含量較高,溶解的Al3+、Fe3+與Cl-生成(FeCl4-、(AlCl4-絡(luò)合物,這些絡(luò)合物覆蓋

11、在CaCO3的表面,使能夠參加反應(yīng)的CaCO3減少。特別是Al3+及F-,均有很強(qiáng)的活性,極易配對(duì)形成不溶性A lF X膠狀絡(luò)合物,當(dāng)AlF x濃度達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)抑制石灰石的溶解速度,降低石灰石的反應(yīng)活性,及所謂 封閉 石灰石,出現(xiàn)脫硫 盲區(qū) 。其特征為在機(jī)組負(fù)荷及入口SO2濃度不變的情況下,盡管加入過量的石灰石漿液, pH值依然保持不變或者呈下降趨勢(shì),使pH值失去控制,脫硫效率也隨之下降,石膏中CO2-3的含量增大,系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性較差,加入的石灰石未完全反應(yīng),會(huì)造成脫硫劑的浪費(fèi)。3.2 對(duì)脫硫系統(tǒng)設(shè)備的影響3.2.1 對(duì)除霧器及GGH的影響煙氣中煙塵含量過高時(shí),粘附在除霧器板片上的煙塵也

12、相應(yīng)增加,飛灰與煙氣中殘留的SO2、SO3及漿液相互作用后形成硅酸鹽硬垢,飛灰本身所含有的SiO2、A l2O3及可溶性鹽也形成硬垢,附著在除霧器板面上,造成板片結(jié)垢和堵塞,導(dǎo)致除霧器局部區(qū)域煙氣流速超過臨界流速,撕裂板片上已經(jīng)形成的液膜,使煙氣中夾帶的液量驟然增大,并且其中大粒徑的液滴明顯增多,即所謂的 二次帶水 ,破壞除霧器的正常工作。這種結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象的發(fā)生,使得與結(jié)垢和堵塞部位相鄰區(qū)域的煙氣流速增大,從而更助長(zhǎng)了堵塞和結(jié)垢的蔓延,加速惡化了除霧器設(shè)備的性能。當(dāng)除霧器積灰和結(jié)垢現(xiàn)象達(dá)到一定程度時(shí),將造成部分變形、坍塌,從而導(dǎo)致整個(gè)脫硫系統(tǒng)的停運(yùn)。除霧器雖設(shè)置有沖洗水系統(tǒng),但其投運(yùn)需綜合考

13、慮各方面因素,特別是在吸收塔消耗的水量與補(bǔ)充的水量不能保持平衡,吸收塔出現(xiàn)溢流時(shí),不適宜對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗,因此防止除霧器堵塞及結(jié)垢,需嚴(yán)格控制進(jìn)入脫硫系統(tǒng)中煙塵濃度。某電廠試運(yùn)期間,由于鍋爐從首次點(diǎn)火至機(jī)組40煙塵濃度對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的影響及對(duì)策電站輔機(jī)總第117期(2011N o.2整套啟動(dòng)期間未進(jìn)行任何形式的吹灰,在鍋爐本體及煙道內(nèi)積存大量煙塵,當(dāng)脫硫系統(tǒng)投運(yùn)且旁路擋板關(guān)閉后,鍋爐本體進(jìn)行首次吹灰,雖然電除塵器正常投運(yùn),由于除塵器入口煙塵含量大大超過設(shè)計(jì)值,致使大量煙塵進(jìn)入吸收塔,不僅漿液被污染,部分煙塵附著在除霧器板片表面,短時(shí)間內(nèi)即惡化了除霧器性能,導(dǎo)致煙氣攜漿嚴(yán)重。為了保證吸收塔漿

14、液品質(zhì),在脫硫系統(tǒng)僅投運(yùn)3小時(shí)后即退出,并對(duì)除霧器進(jìn)行徹底沖洗,進(jìn)入吸收塔內(nèi)部進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)吸收塔內(nèi)部除霧器平臺(tái)有大量煙塵沉積。見圖1所示。最后只能將吸收塔的漿液全部導(dǎo)出后,打開人口門進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)吸收塔地板處堆積有30mm 厚灰白色沉積物,其主要物質(zhì)為煙塵。 圖1 除霧器平臺(tái)積灰情況高煙塵濃度的原煙氣經(jīng)過GGH 換熱片時(shí),煙塵就會(huì)在換熱片上沉積。當(dāng)回轉(zhuǎn)到凈煙氣側(cè)時(shí),換熱片與除霧后的濕飽和煙氣接觸,換熱片上沉積的煙塵與濕飽和凈煙氣中的石膏混合物接觸,使干、濕物質(zhì)相互吸附,在換熱片表面形成很大的吸附力,粉塵和石膏混合物顆粒繼續(xù)混合,吸附在換熱片表面上,逐步形成硬垢,導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱效果變差。隨著運(yùn)

15、行時(shí)間的增長(zhǎng),吸附在換熱片上的硬垢越積越多,最終堵塞換熱片間隙,導(dǎo)致系統(tǒng)總壓降上升。由于高煙塵煙氣惡化了除霧器的性能,煙氣中的石膏漿液顆粒無法被有效捕捉,附著在GGH 換熱片上,加劇了GGH 結(jié)垢堵塞。3.2.2 對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的磨損由于煙塵含量中的80%物質(zhì)是Al 2O 3和SiO 2,這兩種物質(zhì)相當(dāng)于磨具的材料,非常堅(jiān)硬,而且是表面粗糙的不規(guī)則顆粒,在高速流動(dòng)中會(huì)增大對(duì)漿液泵、噴嘴、旋流子、攪拌器、漿液管道的磨損。漿液循環(huán)泵和吸收塔攪拌器在電化學(xué)腐蝕和沖刷磨損的共同作用下,加速了泵的金屬過流件和攪拌器葉片的磨蝕,特別當(dāng)煙氣中含塵量較大以及漿液中Cl -濃度較高時(shí),將大大縮短磨損件的使用壽命。另

16、外,煙塵濃度過大時(shí),對(duì)增壓風(fēng)機(jī)葉片也將造成較大程度的磨損。落入漿液中的煙塵過多,對(duì)旋流子的磨損是致命的,由于口徑的變大,會(huì)影響旋流子的旋流作用,達(dá)不到預(yù)期的旋流效果。并且,由于煙塵比重過輕,使旋流器的旋流效果不是很明顯,底流密度相對(duì)過小,同時(shí)溢流密度又相對(duì)過高,也影響了后續(xù)脫水和廢水處理等相關(guān)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3.2.3 對(duì)石膏及真空皮帶機(jī)的影響煙氣中的煙塵是吸收塔系統(tǒng)雜質(zhì)的主要來源。成品石膏粒徑大小為20100 m,10 m 以下小粒徑石膏晶體十分少,而煙塵粒徑常在20 m 左右。漿液中的煙塵不僅會(huì)夾雜在石膏晶體中,阻塞結(jié)晶水通道,造成石膏含水率過高。另外,飛灰還會(huì)堵塞濾布濾空,造成脫水困難,

17、使真空泵的電流增大。若石膏中Cl -含量超標(biāo),為了使石膏品質(zhì)達(dá)到商業(yè)級(jí),還需加大濾餅沖洗水的流量。4 對(duì) 策4.1 嚴(yán)格控制脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度小于200mg/Nm 3,對(duì)于除塵效果較差的除塵器,需及時(shí)進(jìn)行改造。同時(shí),對(duì)于機(jī)組燃用與設(shè)計(jì)灰分不匹配的燃煤時(shí),應(yīng)對(duì)除塵器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整,以滿足機(jī)組在不同工況下運(yùn)行的要求。4.2 對(duì)于已被大量煙塵 污染 的吸收塔漿液,需加大廢水排放量,以使?jié){液中的雜質(zhì)被迅速排出系統(tǒng)。若石灰石已出現(xiàn) 封閉 現(xiàn)象,短時(shí)間內(nèi)應(yīng)減小石灰石漿液供給量,降低漿液pH 值運(yùn)行,加大廢水排放量,待pH 值降到一定值并穩(wěn)定一段時(shí)間后,再開始正常供給石灰石漿液。4.3 加強(qiáng)脫硫系

18、統(tǒng)運(yùn)行期間的化驗(yàn)分析,若漿液中Cl -含量、酸性不溶物含量偏高,加大廢水排放量,減弱漿液對(duì)設(shè)備的磨損與腐蝕。4.4 對(duì)于設(shè)有GGH 的系統(tǒng),當(dāng)煙塵濃度過大時(shí),應(yīng)加大GGH 吹灰器的吹灰頻率,密切監(jiān)視壓差變化,必要時(shí)投入高壓水沖洗,減少GGH 設(shè)備堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。5 結(jié) 語嚴(yán)格控制脫硫系統(tǒng)入口煙塵濃度,按系統(tǒng)運(yùn)行情41電站輔機(jī)總第117期(2011N o.2況,適時(shí)加大廢水排放量,在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行期間,加強(qiáng)對(duì)煙塵的化驗(yàn)分析,防止設(shè)備堵塞現(xiàn)象的發(fā)生,更有利于提高系統(tǒng)的脫硫效率并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。參考文獻(xiàn):1祁君田等.煙塵濃度對(duì)濕法脫硫吸收塔的影響及對(duì)策J.熱力發(fā)電.2009(8:76 78.2胡秀

19、麗.脫硫石膏含水率超標(biāo)原因分析及控制措施J.電力設(shè)備.2005(7:50 53.3岳煥玲,原永濤,宏哲.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔除塵機(jī)理分析J.電力環(huán)境保護(hù).2006(6:13 15.4北京博奇電力科技科技有限公司.濕法脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行與節(jié)能降耗M.北京:中國(guó)電力出版社,2010.簡(jiǎn)訊2011年青海將投資100億加大對(duì)太陽能風(fēng)能等新能源建設(shè)2011年,青海省將加大推進(jìn)太陽能、風(fēng)能等新能源建設(shè)步伐,力爭(zhēng)完成投資100億元。十一五 期間,青海省以水電為核心,水、火、新能源發(fā)電并舉,實(shí)現(xiàn)了裝機(jī)突破千萬千瓦的目標(biāo)。2011年乃至 十二五 期間,青海省將繼續(xù)創(chuàng)新思路,加快電源建設(shè)。同時(shí),將加快火電項(xiàng)目建設(shè),全力推動(dòng)西寧火電建設(shè),加快格爾木熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目工程進(jìn)度等;加大推進(jìn)太陽能、風(fēng)能等新能源建設(shè)步伐,力爭(zhēng)2011年完成投資100億元。據(jù)悉,青海省在 十二五 期間,經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要大量的電力支撐,水電企業(yè)將成為青海電力建設(shè)骨干企業(yè),成為 十二五 電源建設(shè)的主力軍。為此,青海省將繼續(xù)大力支持和幫助水電企業(yè)發(fā)展,推動(dòng)電源建設(shè)邁上新臺(tái)階,以保障新能源項(xiàng)目建設(shè)的 后方能量 。摘自上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機(jī)廠技術(shù)部 信息簡(jiǎn)訊 第151期中法兩國(guó)核電合作