脱硫系统的结垢、堵塞与解决办法

石灰石 石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨石灰石 石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨 田斌田斌 摘摘 要要 阐述了石灰石 石膏湿法脱硫工艺原理及存在的技术问题和处理方法 并对影响 脱硫效率的主要因素进行了探讨 关键词关键词 湿法脱硫 技术问题 脱硫效率 当前脱硫技术在新建 扩建 或改建的大型燃煤工矿企业 特别是燃煤电厂正得到广 泛的推广应用 而石灰石 石膏湿法脱硫是技术最成熟 适合我国国情且国内应用最多的 高效脱硫工艺 但在实际应用中如果不能针对具体情况正确处理结垢 堵塞 腐蚀等的技 术问题 将达不到预期的脱硫效果 本文就该法的工艺原理 实践中存在的技术问题 处 理方法及影响脱硫效率的主要因素做如下简要探讨 1 石灰石 石膏湿法脱硫工艺及脱硫原理 从电除尘器出来的烟气通过增压风机 BUF 进入换热器 GGH 烟气被冷却 后进入吸收塔 Abs 并与石灰石浆液相混合 浆液中的部分水份蒸发掉 烟气 进一步冷却 烟气经循环石灰石稀浆的洗涤 可将烟气中 95 以上的硫脱除 同时还能将烟气中近 100 的氯化氢除去 在吸收器的顶部 烟道气穿过除雾器 Me 除去悬浮水滴 离开吸收塔以后 在进入烟囱之前 烟气再次穿过换热器 进行升温 吸 收塔出口温度一般为 50 70 这主要取决于燃烧的燃料类型 烟囱的最低气体 温度常常按国家排放标准规定下来 在我国 有 GGH的脱硫 烟囱的最低气 温一般是 80 无 GGH的脱硫 其温度在 50 左右 大部分脱硫烟道都配 备有旁路挡板 正常情况下处于关闭状态 在紧急情况下或启动时 旁路挡 板打开 以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置 直接排入烟囱 石灰石 石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中 在 石灰石 石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触 烟气中的 SO2溶 入水溶液中 并被其中的碱性物质中和 从而使烟气中的硫脱除 石灰石中的 碳酸钙与二氧化硫和氧 空气中的氧 发生反应 并最终生成石膏 这些石膏 在沉淀槽中从溶液中析出 石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出 经浓缩 脱水和 洗涤后先储存起来 然后再从当地运走 2 脱硫系统的结垢 堵塞与解决办法脱硫系统的结垢 堵塞与解决办法 2 1 结垢 堵塞机理 1 石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限 石膏就会以晶体的形式开始沉 积 当相对饱和浓度达到一定值时 石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表 面进行生长 当饱和度达到更高值时 就会形成晶核 同时 晶体也会在其它 各种物体表面上生长 导致吸收塔内壁结垢 2 在系统的氧化程度低下 甚至无氧化发生的条件下 可生成一种反应物 为 Ca SO3 0 8 SO4 0 21 2H2O 称为 CSS 软垢 使系统发生结垢 甚至堵塞 3 吸收液 pH 值的剧烈变化 低 pH 值时 亚硫酸盐溶解度急剧上升 硫酸 盐溶解度略有下降 会有石膏在很短时间内大量产生并析出 产生硬垢 而高 pH 值亚硫酸盐溶解度降低 会引起亚硫酸盐析出 产生软垢 在碱性 pH 值运 行会产生碳酸钙硬垢 2 2 解决办法 1 采用强制氧化工艺 使氧化反应趋于完全 控制亚硫酸钙的氧化率在 95 以上 保持浆液中有足够密度的石膏晶种 2 严格除尘 严防喷嘴堵塞 3 控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量 运行中控制溶液中石膏过饱和度 最大不超过 130 4 控制溶液的 PH 值 尤其避免运行中 pH 值的急剧变化 5 吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种 6 向吸收液中加入添加剂如 镁离子 乙二酸 7 适当的增大液气比也是系统结垢 堵塞的重要技术措施 3 3 硫系统的腐蚀与防腐 硫系统的腐蚀与防腐 3 1 腐蚀机理 1 烟气中的 SO2 HCl HF 等酸性气体在与液体接触时 生成相应的酸液 其 SO32 Cl SO42 对金属有很强的腐蚀性 对防腐内衬亦有很强的扩散渗 透破坏作用 2 金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀 在焊缝处比较明显 3 结晶腐蚀 溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔 内 当系统停运后 吸收塔内逐渐变干 溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结 晶 随后体积发生膨胀 使防腐内衬产生应力 产生剥离损坏 4 环境温度的影响 由于 GGH 蓄热式换热器 故障或循环液系统故障 导致塔内烟温升高 其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低 5 浆液中由于含有固态物 落下时对塔内物质有一定的冲刷作用 3 2 防腐技术 1 合理控制浆液的 pH 值 2 选择合理的 FGD 脱硫设备 烟气入口温度 并选择与之相配套的防腐内 衬 选择与入口烟温 塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误 3 严把防腐内衬的施工质量 4 吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊 焊缝光滑平整无缺陷 内支撑件 及框架不能用角钢 槽钢 工字钢 应用圆钢 方钢为主 外接管不能用焊接 要用法兰连接 5 选择合理的防腐材料 4 4 影响脱硫效率的因素分析影响脱硫效率的因素分析 4 1 吸收液的 pH 值 烟气中 SO2与吸收塔浆液接触后发生如下一些化学反应 SO2 H2O HSO3 H CaCO3 H HCO3 Ca2 HSO3 1 2O2 SO42 H SO42 Ca2 2H2O CaSO4 2H2O 从以上反应历程不难发现 高 pH 的浆液环境有利于 SO2的吸收 而低 pH 则有助于 Ca2 的析出 二者互相对立 pH 值 6 时 二氧化硫吸收效果最佳 但此时易发生结垢 堵塞现象 而低的 pH 值有 利于亚硫酸钙的氧化 石灰石溶解度增加 却使二氧化硫的吸收受到抑制 脱硫效率大大 降低 当 pH 4 时 二氧化硫的吸收几乎无法进行 且吸收液呈酸性 对设备也有腐蚀 具体最合适的 pH 值应在调试后得出 但一般 pH 在 4 6 之间 4 2 液气比及浆液循环量 液气比增大 代表气液接触机率增加 脱硫率增大 但二氧化硫与吸收液有一个气液 平衡 液气比超过一定值后 脱硫率将不在增加 新鲜的石灰石浆液喷淋下来后与烟气接 触后 SO2等气体与石灰石的反应并不完全 需要不断地循环反应 增加浆液的循环量 也就加大了 CaCO3与 SO2的接触反应机会 从而提高了 SO2的去除率 4 3 烟气与脱硫剂接触时间 烟气自气 气加热器进入吸收塔后 自下而上流动 与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接 触反应 接触时间越长 反应进行得越完全 因此长期投运对应高位喷淋盘的循环泵 有 利于烟气和脱硫剂充分反应 相应的脱硫率也高 4 4 石灰石粒度及纯度 石灰石颗粒越细 其表面积越大 反应越充分 吸收速率越快 石灰石的利用率越高 一般要求为 90 通过 325 目筛或 250 目筛 石灰石纯度一般要求为大于 90 4 5 氧化空气量 O2参与烟气脱硫的化学过程 使 4HSO3 氧化为 SO42 随着烟气中 O2含量的增加 CaSO4 2H2O 的形成加快 脱硫率也呈上升趋势 多投运氧化风机可提高脱硫率 4 6 烟尘 原烟气中的飞灰在一定程度上阻碍了 SO2与脱硫剂的接触 降低了石灰石中 Ca2 的溶 解速率 同时飞灰中不断溶出的一些重金属会抑制 Ca2 与 HSO3 的反应 烟气中粉尘含 量持续超过设计允许量 将使脱硫率大为下降 喷头堵塞 一般要求 FGD 入口粉尘含量小 于 200mg m3 4 7 烟气温度 进入吸收塔烟气温度越低 越利于 SO2气体溶于浆液 形成 HSO3 即 低温有利于 吸收 高温有利于解吸 通常 将烟气冷却到 60 C 左右再进行吸收操作最为适宜 较高 的吸收操作温度 会使 SO2 的吸收效率降低 4 8 Cl 含量 氯在系统中主要以氯化钙形式存在 去除困难 影响脱硫效率 后续处理工艺复杂 在运行中应严格控制系统中 Cl 含量 一般控制在 20000 ppm 以内 确保其在设计 一般 设计在 40000 ppm 左右 允许范围内 5 结束语结束语 通过以上方法可基本解决实践中的脱硫技术问题 使脱硫效率达到设计要求 确保我 国在