脫硫系統(tǒng)問題及解決概要課件

1、火電廠脫硫設(shè)備存在問題及改造方法的探討1我國1990年后就已在火電廠開始研究、引進應(yīng)用脫硫技術(shù)裝備。“十五”開始，我國就重點抓火電行業(yè)的污染控制，主要火電行業(yè)是排污大戶，相對其它行業(yè)而言，火電技術(shù)裝備更成熟一些，污染控制也相對容易實施；此外，當初國家與各行業(yè)提出更高污染要求時，只有火電行業(yè)很快就接受了。所以，我國煤電環(huán)保經(jīng)過幾十年來尤其是近十年的發(fā)展，污染控制水平有顯著提高。有脫硫裝置的機組2012年底比2005年底增長近13倍。全國燃煤脫硫機組共4659臺，占全國火電機組的92，總裝機容量7.18億千瓦；截至2013年底，已投運火電廠煙氣脫硫機組容量約7.2億千瓦，占全國現(xiàn)役燃煤機組容量的9

2、1.6%。2012年底燃煤脫硝機組共548臺，占27.6，總裝機容量2.26億千瓦。截至2013年底，已投運火電廠煙氣脫硝機組容量約4.3億千瓦，占全國現(xiàn)役火電機組容量的50% ； 2012年底鋼鐵燒結(jié)機脫硫設(shè)施389臺，鋼鐵球團脫硫設(shè)施44臺；水泥熟料生產(chǎn)線脫硝設(shè)施148臺。1.前言2從上述數(shù)字不難看出，火電行業(yè)近十年在污染治理速度之快，數(shù)量之大，跟隨著由原來十幾家環(huán)保設(shè)備制造廠家，突然發(fā)展出一百多家制造廠，競爭十分劇烈，低價中標已成常事，國產(chǎn)化后每千瓦造價430多元低到98元，質(zhì)量很難得到保證，給火電行業(yè)環(huán)保設(shè)備在運行中帶來不少問題； 另外受燃煤市場供需關(guān)系的影響，燃煤硫分、灰分和發(fā)熱量都

3、嚴重偏離設(shè)計值，使煙氣量、SO2濃度、粉塵濃度、煙氣溫度等超出設(shè)計范圍，脫硫設(shè)施無法長期穩(wěn)定運行； 加上大氣污染物排放控制越來越嚴，隨著火電廠大氣污染物排放標準(GB l3223-2011)已經(jīng)實施，控制SO2排放仍是電力行業(yè)環(huán)境保護工作的重點。 因此，如何提高脫硫效率，控制排放濃度，并能達到投運率和脫硫效率乘積的脫硫綜合效率才能取得脫硫電價的要求。所以，有必要研究探討提高脫硫效率和控制排放濃度在當前存在主要問題如何解決的對策。3對脫硫系統(tǒng)進行改造前，首先應(yīng)對除塵器除塵效率進行檢測。目前大多數(shù)設(shè)計采用四電場電除塵器配脫硫系統(tǒng)，煙氣含塵濃度一般都在100mg/m3左右，靠后面的脫硫除去50的粉塵

4、來達標排放。但大多數(shù)電除塵器運行一年后大都高于這個數(shù)值，約50%的粉塵留在漿液中與石灰石漿液5一起在系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)循環(huán)泵參加循環(huán)。加上為節(jié)省成本塔徑一般偏小，造成 塔內(nèi)煙氣流速達到4.6m/s以上(最合適的煙速是3.23.5米)，除霧器與噴淋層間距太近(不要小于3米)，大量漿液及微細粉塵被煙氣帶到除霧器中逐步沉積結(jié)垢。通過調(diào)查和分析試驗，其結(jié)垢、堵塞物質(zhì)的成分50%是粉煤灰中的SiO2、AI2O3、Fe2O3；35%是CaSO31/2H2O；10%是CaCO34。從以上數(shù)字可看出，粉煤灰占一半以上。腐蝕是由于SO3造成，因塔內(nèi)只能除去20%30%與脫硫后煙氣低于酸露點溫度所致。積累一定重量就會造成除

5、霧器坍塌。GGH在脫硫系統(tǒng)中是故障率最高的設(shè)備，主要故障有結(jié)垢、堵塞、腐蝕、卡澀。其結(jié)垢、堵塞物質(zhì)的成分和除霧器結(jié)垢物一樣。2、脫硫塔不應(yīng)作除塵器使用4葉片ME堵塞嚴重防腐脫落、腐蝕GGH防腐層脫落腐蝕情況GGH結(jié)垢堵塞情況ME堵塞嚴重 除霧器堵塞嚴重情況 除霧器堵塞坍塌情況 循環(huán)泵葉片腐蝕情況坍塌結(jié)垢堵塞含塵過高的煙氣進入脫硫塔，大部分煙塵仍留在漿液中，阻礙石灰石的消溶，導(dǎo)致pH值降低，脫硫率下降，同時將灰中的一些重金屬等離子溶出，影響化學(xué)反應(yīng)、脫硫效果、石膏沉淀和結(jié)晶，煙塵還降低石膏品質(zhì)6和脫水效率，對整個工藝過程產(chǎn)生明顯的不利影響。更重要的是，大量的煙塵加劇循環(huán)泵和噴咀等設(shè)備的磨損、結(jié)垢

6、和損壞，導(dǎo)致不能正常運行。 脫硫塔本身的脫硫任務(wù)要適應(yīng)各種工況，已很繁重，特別在新標準中SO2限值100mg/m3，更為嚴重。為保證可靠運行和高的脫硫效率，只能作脫硫用。而除塵器是用來除塵的，是煙塵濃度小于30mg/m3重要保證。不能因在除塵器上省些投資，而使投資更大的脫硫系統(tǒng)設(shè)備不能正常運行或很短時間更換設(shè)備，影響發(fā)電效益，減扣了脫硫電價，且影響大氣污染。 設(shè)計時脫硫塔入口煙塵濃度應(yīng)小于30mg/m3，即使脫硫設(shè)備停用也滿足嚴格的煙塵減排要求，使脫硫系統(tǒng)可用率高于95%運行。電除塵器對煙塵物化特性很敏感，在某些粉塵特性下用六電場除塵器也難達到30mg/m3的要求7，設(shè)計時要對粉塵特性分析和經(jīng)

7、濟技術(shù)比較后，才能決定選用那一種除塵器。62012年以前已投用的脫硫系統(tǒng)大都面臨改造增容的問題，改造中有幾個問題要注意的。3.1當煤質(zhì)與原設(shè)計煤種有較大差距 煤質(zhì)與設(shè)計值相差較大，煙氣S02濃度、煙氣量、煙塵濃度、煙氣溫度等參數(shù)都發(fā)生較大變化，對脫硫率產(chǎn)生不同影響。運行時采用改善吸劑品質(zhì)、調(diào)整液氣比以及Ca/S比和PH值等運行參數(shù)，已解決不了SO2長期穩(wěn)定運行達標排放時，可考慮對脫硫系統(tǒng)改造，關(guān)鏈是脫硫塔的改造。同時，還要考慮的除塵器提效改造，根據(jù)脫硫系統(tǒng)的需求進行改造。原來是電除塵器，要對煤質(zhì)參數(shù)和煙塵成分進行分析，當粉塵中的A2O3+SiO2大于85比電阻較高，而且都是微細顆粒，振打時易二

8、次揚塵，將PM10以下的微細粉塵排入大氣，另外Al2O3又有粘性黏電極，降低除塵效率，就會使原4電場除塵器改為5或6電場，仍可能不達標排放。這時應(yīng)該考慮采用粉塵過濾粉塵的袋式除塵器，排放濃度一般小于20mg/m3和更多捕集PM2.5。另外還有一定的捕集總汞率70以上的作用。3、脫硫系統(tǒng)更新改造中的幾個問題的討論71、加大塔徑和增加噴淋層單塔系統(tǒng) 從目前調(diào)查了解到大部分塔徑偏小，煙速往往都在4.55.5m/S之間，是脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)許多問題的重要原因，因此，考慮擴大塔徑，使煙速在3.23.5m/S之間。然后根據(jù)燃煤含硫量決定加噴淋層的層數(shù)。2、脫硫雙塔系統(tǒng)當然有場地的條件下，可以考慮采用雙塔系統(tǒng)，原

9、塔保留，容量不夠部分由副塔承擔，因此塔徑較小，高度較低，這樣工作量相對較少，仃機時間也較短，但注意兩塔間合理的氣流分布。當然也可以采用二爐三塔方案，但這種方案運行操作麻煩，特別當一臺爐仃運時，更為突出，設(shè)計時要考慮到這種運行操作方式。并聯(lián)雙塔以及二爐三塔系統(tǒng)控制操作較為麻煩。 3.2脫硫塔改造的方案的原83、單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)在脫硫塔內(nèi)設(shè)置積液盤將脫硫區(qū)分隔為上、下循環(huán)脫硫區(qū)。下循環(huán)脫硫區(qū)；下循環(huán)由中和氧化池及下循環(huán)泵共同形成下循環(huán)脫硫系統(tǒng)，PH控制在4.05.0較低范圍，利于亞硫酸鈣氧化、石灰石溶解，防止結(jié)垢和提高吸劑利用率。上循環(huán)脫硫區(qū)；上循環(huán)由中和氧化池及上循環(huán)泵共同形成上循環(huán)脫硫系統(tǒng)，

10、PH控制在6.0左右，可以高效地吸收SO2，提高脫硫率。 在一個脫硫塔內(nèi)形成相對獨立的雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，煙氣的脫硫由雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)共同完成。新型的雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)相對獨立運行，但又布置在一個脫硫塔內(nèi)，既保證了較高的脫硫效率，又降低了漿液循環(huán)量和系統(tǒng)能耗，并且單塔整體布置還減少了占地，節(jié)約了投資；特別適合于燃燒高硫煤煙氣脫硫，脫硫效率可達到99%以上。這種系統(tǒng)在山東荷澤電廠300MW機組塔硫系統(tǒng)作為改造方案，據(jù)介紹國內(nèi)已有多個電廠在應(yīng)用，其中一臺是廣西合山電廠以及廣州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)300MW機組在應(yīng)用，已有3臺運行，在建有9臺。4、雙塔雙循環(huán)的脫硫系系。雙塔只是把兩個循環(huán)功能分開的串聯(lián)塔，兩個中和氧

11、化池控制不同的PH值，達到提高吸收劑利用率和更高的脫硫效率。9A.冷卻回路 煙氣進入吸收塔后首先經(jīng)過一個鋼性格柵裝置，在格柵上煙氣與從塔底抽上的循環(huán)漿液最大程度地接觸，煙氣中的重金屬、1的飛灰和有一部分S02在液氣接觸中被漿液洗滌，之后，液滴落人塔底進行進一步反應(yīng)，從而完成吸收塔的第一級脫硫。冷卻回路中的pH值控制在4.O一5.0這個較低的范圍內(nèi)，這樣有利于亞硫酸鈣的氧化和石灰石的溶解，防止結(jié)垢和提高吸收劑的利用率(大部分從吸收塔回路來的過剩的石灰石都能在冷卻回路中得到利用)。B.吸收回路 從冷卻回路上來的煙氣將在吸收回路中進行第二級脫硫。首先進入兩個連續(xù)運行的噴淋層，與噴淋的漿液進行充分接觸

12、，吸收s02的漿液向下流入集液斗，然后漿液進入到加料槽，一部分吸收塔漿液通過溢流進入冷卻回路，溢流的量取決于清洗除霧器的水量。從噴淋層出來的煙氣最后進入一個除霧器，對溶有H2S04、硫酸鹽等的物粒進行去除，防止S02排放到大氣中污染空氣和腐蝕引風機。除霧器的上下部均設(shè)有水噴淋頭，對除霧器進行清洗，通過除霧器后，潔凈煙氣從塔頂排出。吸收回路中的pH值控制在6.0左右，這樣可以高效地吸收SO2，提高脫硫效率。C.主要優(yōu)點 雙回路吸收塔的優(yōu)點：采用并流原理使反應(yīng)塔體積縮?。唤档统跏纪顿Y費用和運行費用；脫硫效率高，生產(chǎn)的石膏品位高；產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益與脫硫費用形成經(jīng)濟互補。1011單塔雙循環(huán)示意圖12

13、單塔雙循環(huán)示意圖 吸收和氧化所需的漿液的PH值是不一樣的。要吸收SO2等酸性氣體漿液PH值要求較高。氧化結(jié)晶區(qū)則要求PH值低于5。根據(jù)反應(yīng)過程這種要求，在吸收塔漿液池設(shè)有分區(qū)調(diào)節(jié)器和射流攪拌使?jié){液分成上部PH值5左右的氧化區(qū)，下區(qū)PH值5.5左右的吸收用的漿液，用這種雙區(qū)的方法達到提高脫硫率和提高高吸收劑的利用率的作用。目前在沙州電廠使用。135、單塔雙區(qū)脫硫系統(tǒng) 6、吸收塔加裝雙托盤改造方案美國巴威公司單托盤噴淋塔國內(nèi)曾有應(yīng)用，加裝多孔托盤加強塔內(nèi)煙氣與液的接觸，使脫硫能力增加1.5倍，相當一層噴淋層。改雙層托盤，增加石灰石漿液濃度到24。并且在脫硫塔底部增加空氣噴槍加大空氣量以消除亞硫酸鹽

14、致盲等綜合改造后，脫硫率從90提高到98。當然阻力也增加，引風機也得改造。 目前國內(nèi)尚未見案例。原裝有文丘里柵棒的脫硫塔，也可考慮加為雙層這種方案。不管采用那種方案，塔內(nèi)要加裝使用漿液再均布裝置，因為，塔內(nèi)同截面脫硫效率是不一樣的，中心區(qū)總面積2/3的區(qū)域煙氣均勻流速高，噴淋密度大，脫硫效率可達99。塔壁周邊1/3區(qū)域形成層流，液滴貼壁，降低噴淋濃度，因此，脫硫效率大幅度下降，加裝這種均布裝置，把收集漿液流回中心區(qū)又減少煙氣漏捕，提高液氣交換提高脫硫效率。147、除霧器改造除霧器目前大多采用平板式工程塑料，易結(jié)垢、堵塞、坍塌。最好采防腐蝕鋼制屋脊形除霧器，出口霧滴小于75mg/m3，當然，前題

15、條件是塔內(nèi)煙速設(shè)計為3.23.5m/S。要有沖洗水噴淋系統(tǒng)，運行加強沖洗維護工作。6、漿液循環(huán)泵的選擇漿液循環(huán)泵大多很快磨蝕，是運行維護中常見的通病。主要原因是氣蝕、磨蝕、化學(xué)磨損。產(chǎn)生氣蝕的原因是用1500n/min的高速泵，建議采用750n/min的低速泵，但體積大，價格高；再有就是煙塵進入脫硫塔，使泵產(chǎn)生磨損，加速損壞。所以，脫硫塔入口粉塵濃度小于30mg/m3為好；化學(xué)腐蝕較小，影響不大。15由于運行中容易產(chǎn)生結(jié)垢、堵塞，很多電廠已取消了GGH，沒取消的大部分都運行較好，所以，改造中不要輕易就把它拆除。經(jīng)過多個電廠垢樣檢查分析，結(jié)垢的原因是脫硫塔內(nèi)煙速太高，除霧器效果差，煙氣中攜帶漿液

16、所致，其垢樣50是灰中的Al2O3、SiO2。再加上沒有按規(guī)定期沖洗等原因造成。只要這兩方面的問題得到解決，就不用拆除GGH。GGH不拆除，排煙溫度提高30，煙氣抬升高度增加90米，利于擴散，就是有石膏雨，也不會在近地點出現(xiàn)，而稀釋擴散到更遠的地方。當然，脫硫塔內(nèi)煙速降低和除霧器效率提高后，問題得到改善；另外，煙氣溫度提高后，煙囪正壓區(qū)相對減少，對煙囪腐蝕也相對得到改善。 4.GGH存在問題與對策16據(jù)某電力設(shè)計院對全國電廠煙囪防腐狀況調(diào)查，全國煙囪防腐情況幾乎都出現(xiàn)問題。甚至,采用復(fù)合鈦鋼板的煙囪都產(chǎn)生外墻點腐蝕，主要焊縫有漏點。賓高德玻璃磚也脫落，主要是用膠不當，打底不夠所造成。其它如聚尿

17、、膠泥、磷片樹脂等材料都脫落。主要是用材粘結(jié)不當，底層打磨不夠。最主要是忽視煙溫變化產(chǎn)生熱應(yīng)力將接縫拉裂或與底層拉開等，造成煙囪腐蝕。當前，機組容量大都是600MW、1000MW機組，可以考慮采用復(fù)合鈦鋼板組合煙囪，小一些的機組可考慮用賓高德玻璃磚，但得用進口的粘膠，也就是兩種材料的膨脹系數(shù)大體一致的材料。5.關(guān)于煙囪防腐17石膏雨產(chǎn)生的原因：煙溫、煙速、煙囪結(jié)構(gòu)、防腐材料、除霧器效率、運行工況、擴散條件(環(huán)境溫度和大氣壓)等。 (1)、最主要是除霧器效率低；若出口煙氣中霧滴質(zhì)量濃度不大于75mg/m3，否則極易生石膏雨。若設(shè)計不當、間距過大，運行中結(jié)垢堵塞造成差壓大于100150Pa，會形成

18、石膏雨。(2)、脫硫塔煙速過高；會將漿液帶出除霧器進入煙囪和造成除霧器結(jié)垢。同樣塔內(nèi)煙溫過高，也會增加煙速產(chǎn)生同樣效果。當然，煙速過低不利氣液分離，降低霧器效率。6.石膏雨產(chǎn)生原因及防治18(3)、運行優(yōu)化調(diào)整；1)、定時沖洗；2)、控制PH值在5.45.8之間；過高碳酸鈣濃度增大，形成系統(tǒng)表面結(jié)垢，易使除霧器結(jié)垢堵塞。過低亞硫酸鹽溶解急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，石膏在短時內(nèi)大量產(chǎn)生和析出，產(chǎn)生硬垢；3)、控制漿液密度；一般漿液固含量在1517左右。過高時粘度會提高，易使除霧器結(jié)垢。漿液密度也不是越低越好。當生成的硫酸鈣未能充分在石膏晶種表面結(jié)晶時容易形成硫酸鈣過飽和溶液過飽和度越大，結(jié)垢

19、形成速度則越快。即漿液濃度越低，過飽和度越大，越易發(fā)生結(jié)垢。4)、鍋爐負荷越高，煙氣越大，越會產(chǎn)生石膏雨，可適當減少送鳳量； 5)、調(diào)整除霧器布置或改造除霧器，改造或調(diào)整漿液噴嘴分布，使流場均勻等改造措施。19脫硫系統(tǒng)改造是系統(tǒng)工程，工程完成后要對運行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，對吸收劑品質(zhì)、液氣比、漿液PH值、Ca/S比等進行優(yōu)化調(diào)整，才能經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。7.運行調(diào)整優(yōu)化20(1)、常規(guī)的處理方法 1)、排放到無浸漏灰場； 目前，有些電廠采用這種方法，因為方法簡單，投資最少，對濕排灰或干除灰等方式都適用。但脫硫灰水中Cl-1不斷積累升高對輸灰設(shè)備及灰場等設(shè)施造成腐蝕，還有可能浸漏至地下，將重金屬等污染物污

20、染地下水。 2)、化學(xué)沉淀法； 通過用堿性物質(zhì)與脫硫廢水中和，加入硫化劑使一些重金屬等離子形成硫化物沉淀。再用絮凝劑將廢水澄清，使脫硫廢水達標排放。只在當前對排水質(zhì)要求不高的地方采用。由于投資不高，易實現(xiàn)，所以，很多電廠在應(yīng)用。 3)、流化床法； 有資料介紹，國外有電廠采用以石英砂為填料的流化床處理脫硫廢水。先經(jīng)過緩沖池的廢水和化學(xué)藥劑氫氧化鐵、高錳酸鉀進入流化床塔處理，經(jīng)循環(huán)池排出。要得到較高的脫汞率，得用兩級串聯(lián)塔，投資和運行費用都較高。 隨著對污染物排放要求不斷提高，當前的脫硫廢水工藝技術(shù)已經(jīng)不能滿足環(huán)保要求，深化治理脫硫廢水的要求，已提到目前日程上。 8.脫硫廢水處理21(2)、深度處理 隨著對電力企業(yè)污染物排放要求不斷提高，上述的處理方法，已不能滿足要，同時還會帶來后處理工作，所以，要考慮廢水深度處理技術(shù)的研究和開發(fā)。1)、蒸發(fā)濃縮； 該工藝系統(tǒng)簡單，蒸發(fā)回收水質(zhì)較好，但投資成本較高，限制其實際應(yīng)用。2)、膜分離技術(shù)； 該技術(shù)要先將