石灰石／石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题.doc

石灰石石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题 哈尔滨工业大学 杜谦 吴少华 朱群益秦 裕琨摘要：结垢是影响石灰石石灰湿法烟气脱硫系统运行安全性的主要问题之一。分析了湿法烟气脱系统中各类垢体的形成机理并阐述了系统结垢的主要防治方法。关键词：石灰石；石灰；湿法烟气脱硫；结垢石灰石石灰湿法烟气脱硫系统中各工艺过程均采用浆物料，脱硫系统特别是脱硫塔易结垢而影向系统的运行。美国20世纪80年代中期以前建设的湿式石灰石脱硫系统，许多在吸收塔内部、除雾器和浆液管路内出现了不同程的结垢，高硫煤电厂尤其严重【1】。80年代后，通过对结垢题的研究，采用了一系列的措施，结垢问题得到一定的解，但仍是影响脱硫系统的安全性和稳定性的重要因素。脱硫系统结垢会给系统的运行带来一系列危害。垢体影脱硫系统的物理过程和化学过程，造成系统阻力增加、脱硫效率下降，甚至还会影响脱硫产物中脱硫剂的含量及系统氧化效果；垢层达到一定厚度后，可能脱落，砸伤喷嘴和防腐内衬；而结垢现象严重时甚至造成设备堵塞、系统停运。本文对湿法脱硫系统结垢的原因进行了分析，并对具体防垢措施进行了综述。1垢的形成机理11“湿干”结垢的形成在吸收塔烟气入口处至第一层喷嘴之问，以及最后一层嘴与烟气出口之问的塔壁面，属于“湿一千”交界区，这部分最容易结垢，属于“湿一干”结垢。由于浆液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飞灰中含有硅、铁、铝等物质，这些物质具有较大的粘度，当浆液碰撞到塔壁时，它们中的部分便会粘附于塔壁而沉降下来。同时，由于烟气具有较高温度，加快沉积层水分的蒸发，使沉积层逐渐形成结构致密，类似于水泥的硬垢。连州电厂【3】的吸收塔“干一湿”界面区域严重的洗涤液富集、积垢现象，属于此类垢体。气水分离器的结垢类型也属于“湿一干”结垢，它足由雾滴所携带的浆液碰到折板而形成的【2】。香港南丫电厂除雾器出现过堵塞现象【4】。另外，湿法脱硫装置中强制氧化系统的氧化空气管内也可能出现“湿一干”结垢。氧化风机运行时，其出口风温可高达l00，这使得由于氧化空气的冲击而附着在氧化风管内壁的石膏浆液很快脱水结块，随着运行时间的增加，也就逐渐形成了氧化空气管的大面积堵塞。香港南丫电厂【4】和重庆电厂【5】湿法脱硫装置的氧化风机出口喷嘴都有被石膏堵住的现象。I2结晶成垢I2I硬垢的形成对于有石膏生成的浆液，当石膏终产物超过悬浮液的吸收极限，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，石膏将按异相成核作用在悬浮液中已有的晶体表面上生长。当饱和度达到更高值，即大于引起均相成核作用的临界饱和度时，就会在浆液中形成新的晶核，此时，微小晶核也会在塔内表面上生成并逐步成长结成坚硬垢淀，从而析出作为石膏结晶的垢捌。石膏产生均相成核作用的临界相对饱和度为140【7】。对于石灰石石灰湿法脱硫系统，无论是采用自然氧化，还是采用强制氧化，都有石膏产生，在吸收塔脱硫浆液吸收SO2而产生的亚硫酸钙经氧化会生成硫酸钙。电厂烟气中的氧量一般为6左右，可氧化部分的亚硫酸钙，这种烟气自身含氧发生的氧化称为自然氧化。自然氧化因锅炉和脱硫系统设计运行参数不同而程度各异【1】。某一系统在操作时，因自然氧化浆液回路中浆液的氧化比例(CaSO4/CaSO4+CaSO4摩尔比)小于l5，亚硫酸钙在结晶沉淀的过程中会由于表面吸附作用吸附硫酸钙而引起共沉淀，使得脱硫浆液能始终使硫酸钙(石膏)低于或保持在饱和状态。氧化比例超过这一水平，浆液回路会产生多于共沉淀而减少的硫酸钙。这就使硫酸盐浓度增加使系统处于过饱和状态从而使得硫酸钙构晶离子的水平有可能大于临界饱和度。对于湿法脱硫系统，也可在浆液槽内鼓入空气而将浆液中的亚硫酸钙氧化成石膏，这种由于外界鼓入空气面发生的氧化为强制氧化。某一系统采用强制氧化、固含物一定时，如果系统浆液的氧化比例达不到95时，由于石膏品种不够，浆液中石膏晶粒的异相成核作用将不能全部消耗掉所产生的硫酸钙，从而使得硫酸盐浓度超过临界饱和度。如上所述，某一系统当浆液的氧化比例处于l595之间时，硫酸钙构晶离子水平有可能大于临界饱和度，从而使得系统结垢。对于湿法脱硫系统，产生石膏垢淀的临界氧化比例随系统浆液的固含量、系统运行参数的变化而改变。122软垢的形成CaSO312H2O在水中的溶解度只有00043g100gH2O(18)。湿法脱硫装置在较高的pH值下运行时，由于吸收塔内吸收的SO2在浆液中所存在S离子主要以SO32-形式存在，极易使亚硫酸钙的饱和度达到并超过其形成均相成核作用所需的临界饱和度，而在塔壁和部件表面上结晶，随着晶核长大，形成很厚的垢层，很快就会造成设备堵塞而无法运行下去。这种垢物呈叶状，柔软，形状易变，称为软垢。美国EPA和TVA的中试结果表明，对于利用石灰石作为脱硫剂的湿式脱硫系统，当pH62时，仍会发生软垢堵塞。在大多数实际的石灰石脱硫系统中，气液接触后的PH值很少超过60，故石灰石脱硫系统比较少发生软垢堵塞【8】。123石灰系统中的再碳酸化问题在石灰系统中，较高pH值下烟气中的CO2的再碳酸化，使得CaCO3过饱和，生成石灰石沉积物，总反应式为：一般烟气中，CO2的浓度达lO以上，是SO2浓度的5Ol00倍。美国EPA和TVA的实验证明，当进口浆液的PH9时，CO2的再碳酸化作用是显著的。所以，无论从生成软垢的角度还是从CO2的再碳酸化作用的角度，石灰系统浆液的进口pH9时一定会结垢。石灰石系统不存在CO2的再碳酸化问题【8】。l-3沉积结垢的形成石灰石石灰湿法脱硫浆液是一种含有固体颗粒的悬浮液，如果由于结构设计不合理、搅拌不充分、管道内流速过低等原因，造成浆液流速过低，不足以夹带其中的颗粒，就会引起固体颗粒沉积而堆积在容器底部或管道上。2垢体的防治湿法脱硫系统易结垢堵塞，故在脱硫塔的总体设计方面，应尽量使塔体简化，吸收塔设计越复杂，结垢的危险就越大。因此，云石床不用再添加填料，吸收塔填料隔栅也不用布置那么复杂。喷淋塔不设置隔栅，或者最好采用隔栅和测杆交叉布置。同时对于各类垢型，在了解其形成机理的基础上，应相应采取适当的措施。21“湿一千”结垢防治“湿一干”结垢需要及时冲洗，冲洗结构一般选用喷嘴装置。塔壁面处“千一湿”交界区的冲洗方式可采用连续冲洗或间隔冲洗，间隔冲洗的周期一般应小于30min。气水分离器采用间隔冲洗，冲洗周期一般为3060min。冲洗时应注意水的压力不宜过火，尤其是向下冲洗的喷嘴，否则容易发生飞溅而使烟气的含湿量增加。具体的水压应根据喷嘴性能及其与气水分离器的距离来确定【2】。对于氧化空气管内的“湿一干”结垢，可在氧化空气各支管上加装冷却水管，并在氧化风机运行时开启各冷却水门。这样由于氧化空气温度将有一定程度的下降，加之氧化空气中含有大量水分，因而使附着在氧化风管内的石膏浆液水分难以蒸发，从而保持了一种相对湿润状态。当氧化空气流过时，这些石膏浆液随之被重新带回吸收塔内【5】。为确保不堵塞，同时可对氧化管道采用010-3MPa的水进行间隔的冲洗，间隔冲洗周期不入于20min。对于整个冲洗系统，冲洗水量既要满足冲洗部位不结垢、不堵塞，又要保证吸收塔内液位的稳定。如所有维持循环槽液位的补充水都用做冲洗水，还是不能保证冲洗部分不结垢，则要考虑冲洗装置的设计问题。一般，对于清洗水的喷射问题，采用小角度多喷嘴方式不仅可以获得较好清洗效果，而且即使在出现喷嘴堵塞的情况时，所影响到未清洗面也比采用宽角度喷射清洗方式要小得多。另外，对于清洗水还必须保证其质量，清洗用水必须没有可能造成喷嘴堵塞的悬浮物或小碎片【9】。为满足要求，可在清洗水水泵入口处加装滤网。22结晶成垢的防治221硬垢的防治要防止石灰石石灰湿法脱硫系统石膏垢淀形成，就要充分和连续地限制整个脱硫系统流通回路脱硫介质中硫酸钙(CaSO4)的饱和度不超过石膏结垢的临界饱和度。2211选择合适的氧化方式对石灰石石灰湿法脱硫系统，氧化比例小于共沉淀临界值和大于强制氧化临界值时，能使石膏维持一定的饱和度而不致结硬垢。相应地为使系统不结垢，有两种方法：一种是抑制氧化，使系统的氧化率小于共沉淀临界值；另一种是强制氧化使系统氧化率大于强制氧化临界值。(1)抑制氧化。通过向脱硫浆液添加抑制氧化物质(如硫乳剂)抑制氧化，控制浆液的氧化比例低于共沉淀临界值。亚硫酸盐的氧化是一个复杂的自由基反应。脱硫系统最早采用的抑制氧化添加剂是S2O32-，它是自由基接受体，可消耗自由基，阻止SO32-的氧化。后来实验发现S2O32-可通过在浆液中直接添加单质硫形成：元素S以乳化硫形式加入，较S2O32-便宜得多，添加S2O32-的方法不再采用。通过式(1)转化成S2O32-的量正比于添加乳化硫的数量。所需乳化硫的数量主要取决于自然氧化程度，自然氧化取决于锅炉运行工况，主要为过剩空气量。美国电厂脱硫抑制氧化系统浆液S2O32-浓度为1004000ppm，典型值为l000ppm。硫乳一般加到石灰石浆液槽中，因为石灰石湿磨通常利用脱水系统返的含S2O32-的澄清水，可促进硫的转化。其它影响转化率的冈素有：停留时问、硫乳粒径、温度和搅拌强度。据报道，在美国脱硫系统中最大转化率可达50。抑制氧化可大大减少结垢的发生，也就减少了除雾器、泵吸入口和喷头的人二T=清洗次数，减少因结垢积累脱落引起吸收塔内衬和内部构件损坏的可能性，因而可减少系统维护费用。另外抑制氧化还降低了浆液硫酸钙浓度，使钙离子浓度降低，石灰石相对饱和度减少，石灰石利用率提高，此外抑制氧化生成的亚_硫睃钙晶体粒径大，形成单个晶体的倾向较晶体凝聚明显，晶体硫酸钙成分很少，改善了脱水性能【l】(2)强制氧化。脱硫系统的强制氧化方式有3种：异地、半就地、就地氧化。目前，就地强制氧化方式已成为最普遍的氧化方式，即氧化亚硫酸钙所需的空气直接从脱硫塔底部的浆液循环槽内鼓入。对于就地强制氧化系统，鼓入的空气通过循环槽底部的曝气器均匀鼓出，并在循环槽搅拌器的作用下将气流分散为较小的气泡。对于结构一定的循环槽，其槽内氧的总传质系数由鼓入的空气量和搅拌器转数所决定。通常，鼓入循环槽内的空气过量，空气量按氧气与脱除SO2的摩尔比O2/SO2 0751021换算求得【1】。对于搅拌器转数，一方面要考虑搅拌对气泡的分散作用以得到适当的氧总传质系数，使系统具有足够的氧化所吸收的亚硫酸钙的能力，从而保证系统浆液的固含物一定时，氧化比例能大于强制氧化临界值，为石膏结晶提供足够的品种；同时还要考虑到固体颗粒的悬浮、槽内物料的均匀分散及搅拌器的电耗等。为使亚硫酸钙氧化生成的硫酸钙有足够的结晶表面积，浆液中应有足够的石膏晶粒，即应向系统提供足够的晶种。不同系统、不同的工况下，系统所需的最小晶种量不同。已经发现，一般情况下，系统只要5的固体石膏聚合物就可达到防止硫酸盐结垢的目的。当然，石膏晶粒浓度越高，越能防止硬膏的形成。然而，随着浆液口路中固体含量的增加泵难以抽吸高浓度浆液。一般认为，固体物最高含量在l5以下是合适的。美国的大多数FGD系统浆液中含有7l5的固体，但在某些情况下，体积却只占到3。在日本石膏有时候加入到循环过程中作为硫酸盐结晶的晶核。2212系统运行时的注意事项(1)吸收塔运行前应向氧化槽内预注入一定浓度、粒度的石膏浆液作为品种。如果不预注石膏，由于最先氧化而成的硫酸钙无结品表面，使得饱和度大到一个很高的水平。这样，在系统不停地积累达到所必需石膏的积累量之前，脱硫塔会有严重的结垢现象。(2)循环槽内的石膏浆液被排浆泵送入水力旋流器内，石膏浆液被浓缩，一部分含有微小石膏品粒的溢流液应送回循环槽，以保证系统内有足够的石膏品种。(3)循环槽内浆液应加强搅拌。浆液由吸收塔进入循环槽，如果搅拌不充分，会使得弧硫酸钙的局部浓度过大，使得局部氧化速率过火，从而使得局部硫酸钙的饱和度过大，造成硫酸钙在脱硫器表面上结晶。而且所有浆液贮槽的搅拌设备应在系统一开始运行时即投入使用，以防严重结垢。(4)在运行过程中，要严密监测石膏的饱和度，如工况扰动强烈，使得有时塔内石膏局部处的饱和度过大，可采用提高液气比等方法来克服。221_3加入适当的有机酸添加剂有机酸添加剂有阻垢作用，主要归因于其表面活性作用，具体表现在以下几个方面：分散作用：在小品粒和设备表面的小颗粒上形成薄膜(NaAD水合层)，从而阻碍了小品粒的凝聚。晶格畸变作用：有机酸盐镶在石膏或亚硫酸钙晶格中，使晶体不稳定发生畸变，从而使垢层变薄且疏。降低表面张力作用：临界晶核半径与固液表面张力成正比，而有机酸能降低表面张力从而降低了临界晶核半径，使得浆液中出现的CaSO3、CaS04容易结晶析出，并使之处于非饱和状态，因而起到阻垢作用【10】。硬垢不能用降低pH的方法去除，一般用机械方法清除。222软垢的防治对于采用非强制氧化的湿法脱硫系统，脱硫产物大部分为CaSO3I2H2O。为控制软垢的形成，也应在整个脱硫系统内各个部位充分而连续地限制亚硫酸钙的饱和度。为迫使循环槽内的亚硫酸钙结晶沉淀而维持一定的饱和度，脱硫浆液中应维持一定浓度的亚硫酸钙晶粒作为晶种。同时，浆液在循环槽内应有一定的停留时间，循环槽尺寸通常按浆液停留时间介于510min来确定【11】。系统运行的pH值是产生软垢的主要原因，防止软垢的产生要严格控制循环槽内的pH值。对石灰系统，循环槽浆液pH值宜控制在78：石灰石系统则宜控制在5862【8】。将循环槽内的浆液打入脱硫塔内脱硫时，气液接触后浆液的pH值将低于循环槽内pH值。如果pH能控制得当，在脱硫塔内浆液所吸收的SO2与H2O水合后再电离出H+、HSO3-，电离出的H+，足以中合石灰或石灰石的溶解量，并可能和部分亚硫酸钙反应生成Ca(HSO3)2，使得Ca2+与SO32-的离子积不增加或增加很小，即使得亚硫酸钙饱和度不增加或增加很小，从而控制亚硫酸钙的饱和度。采用以上措施，可保证循环槽内及吸收塔内亚硫酸钙的饱和度得到有效的控制，从而使软垢得到有效的控制。软垢易被人工清除。由表l可看出，亚硫酸钙的溶解度随pH值的降低而明显升高。故软垢的清除可通过降低浆液的pH值而使之溶解。223碳酸化问题的防治实验结果表明，用石灰湿法脱除烟气中SO2，脱硫液pH9，没有CaCO3生成【I2】。一般情况，石灰湿法脱硫的pH值选择在78，在此pH值段下运行，不会出现碳酸化问题。如果由于工况扰动或控制不良，造成短时间上有CaCO3垢体，可用降低pH的方法去除。23沉积结垢的防治使系统运行不产生设备及管道沉积结垢问题而采用的主要办法是：设备内部结构简单，没有易阻部件：管道流速选择合理，注意管件、弯头处的畅通：氧化槽底部可采用锥斗结构，不易形成圃休物的堆积死区：注意搅拌器的搅拌强度，并在系统一启动就开始运行。3结束语随着对湿法烟气脱硫过程及结垢问题的了解，结垢问题己基本上得到解决。如果在石灰石石灰湿法脱硫系统的设计中能综合考虑好结垢问题，在运行过程中注意操作规程并加强对结垢现象的j临测，系统运行的安全性能得到保证。石膏湿法烟气脱硫系统安徽金森源环保工程有限公司 产品型号：所 在 地：安徽产品描述：石膏湿法烟气脱硫系统可靠性的原因及防治对策 近年来火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术日益成熟，应用比较广泛。应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的90%，应用的单机容量已达1300MW。但是，由于石灰石-石膏湿法烟气脱硫（简称FGD）子系统比较多，FGD系统包括石灰石浆液制备系统、烟气系统、挡板门密封空气系统。SO2吸收系统、石膏浆液脱水系统、排空系统、压缩空气系统、工艺水系统。在系统运行是经常会出现设备故障而影响FGD的运行可靠性。影响FGD系统可靠性的因素主要有设计条件、化学工艺过程、机械设备和运行管理，基于此提出相关的防治对策，全面提高FGD系统运行的可靠性。 FGD可靠性表示为装置运行小时扣除装置强迫将负荷和强迫带负荷运行小时数的差值与实际要求装置运行小时数之比。影响FGD系统可靠性的因素1.1脱硫系统实际条件对FGD系统可靠行的影响1.1.1烟气特性对脱硫系统可靠性的影响 褐煤燃烧产生的烟气温度通常比烟煤燃烧所产生的烟气温度高20-25%，而且褐煤燃烧产生的烟气含水量比较高，给烟气腐蚀创造了有利条件，因此对脱硫塔内衬防腐材料的要求也就很高。1.1.2燃烧煤质对脱硫系统可靠性的影响 机组然用高硫煤所产生的烟气二氧化硫浓度比较高，有的超出脱硫设计值。高硫烟气的腐蚀性比较强，而且由于托流量大，脱硫效率高，产生大量的脱硫固体产物，需要增大设备容量，同时给固体副产物（脱硫石膏）的带来一定的困难，所以要求的化学工艺参数比较高，任何设计失误或设备容量、类型选择不当都将影响脱硫系统的可靠性。如强制氧化装置会由于设计不当造成氧化不充分，这不仅会发生结垢，还会影响脱硫效率和石膏纯度，使脱硫装置出力下降。燃煤的灰分、氯化物含量高，将使烟气中的飞灰含量和HCL含量增加，这些物质最终将进入循环吸收浆液。飞灰会增加浆液的磨损性，降低设备的使用寿命，飞灰带入浆液中的AL3与F-形成的络合物将会影响石灰石的活性，浆液中的CL-含量不仅会增加浆液的腐蚀性、影响石膏品质与材料选择，而且影响石灰石的溶解度，从而影响脱硫效率。1.2 工艺因素对FGD系统可靠性的影响1.2.1亚硫酸钙氧化程度对脱硫系统可靠性的影响 亚硫酸钙氧化程度是石灰石湿法脱硫工艺重要的控制参数，亚硫酸钙氧化不充分会在吸收塔内部构建表面迅速形成了大量黏附性很强的亚硫酸钙/硫酸钙硬垢，影响脱硫系统的性能和使用寿命。 对于低硫煤FGD系统能达到较好的氧化程度，而对于高硫煤、处理大烟气量的FGD系统，往往会由于氧化装置设计不合理，如反应罐直径较大，氧化空气分布不均。或反应罐区域的设备布置不合理等因素使氧化不充分，出现这种情况，仍会发生大量结垢，苟块堵塞喷嘴、堵塞小口径管道或结垢使管道流通面积减少的现象。这将导致脱硫系统故障频发、事故停机或出力下将。此外，氧化不充分将影响脱硫效率、石灰石利用率和石膏品质等系统性能。1.2.2 除雾器冲洗水对脱硫系统可靠性的影响 亚硫酸钙/硫酸钙硬垢堵塞除雾器引起了FGD系统可利用率下降。在利用脱硫回收水冲洗除雾器的系统特别要引起重视，必须确保冲洗水中的相对饱和度低于50%，才能避免由于冲洗水质量引起除雾器叶板结垢、堵塞，最终迫使脱硫装置停运。 在回收水中不加一部分工业水通常是防治回收水中硫酸钙相对饱和度较高的方法。即使冲洗水质量很好也不能完全保持除雾器叶板表面清洁，设计合理的除雾器冲洗范围、冲洗持续时间和冲洗频率是保持叶板清洁、避免堵塞的关键。从保持除雾器的清洁和可工作性而言，在运行期间，保持除雾器叶片表面湿润比在线高压水冲洗更为重要，因此，采用低水压、较长的冲洗时间对保持除雾器叶片清洁是更为有效的措施。 当除雾器叶片上结垢或冲洗不彻底而大量沉积淤泥时，系统压力将会明显提高，所以通过检测系统压力将的变化，有助于把握除雾的运行状态，及时发现问题并进行处理。 另外，在运行管理中保持冲洗水压力、流量、定时检查冲洗阀门是否按程序控制的顺序启、闭，避免烟气流量过大也是防治除雾器堵塞的重要措施。近年来发现一些FGD投运系统，运行人员不明白或不重视除雾器的冲洗作用，有的电厂甚至长时间没有冲洗除雾器，造成除雾器堵塞和垮塌。令一方面由于除尘器运行效果不好，高浓度的烟气进入到脱硫系统，造成大量烟尘积聚在除雾器上，正常的除雾器冲洗已达不到清洗效果，同时也超出了除雾器清洗范围。随着大量烟尘的积聚，最终导致除雾器叶片垮塌，将除雾器下部支撑损坏。 对于未安装GGH的湿法脱硫系统，由于烟气经除雾器后直接进入烟囱排放，除雾器运行效果不好，对下游设备在安全上具有一定的危害。由于排烟温度不叫低，烟气扩散能力较弱，将直接导致烟气携带的石膏浆液液滴在烟囱附近落地，形成所谓的“石膏雨”现象。当气温较低时，会出现白囱现象。1.2.3 浆液氯化物浓度对脱硫系统可靠性的影响 浆液对金属材料造成腐蚀损坏的主要原因是氯化物浓度、pH值和温度，其中氯化物浓度变化范围最宽，给金属防腐材料的选择带来的困难，成为由于材料损坏而使FGD系统可利用率的主要原因之一。随着对这种环境中浆液腐蚀特点和材料特性认识的提高，通过选择适当的结构材料和安装过程中严格控制内衬和焊接质量，新建FGD系统已基本消除由于浆液CL-浓度而降低系统的可利用率。1.3 机械设备1.4 对系统可靠性的影响1.3.1 烟气系统设备对系统可靠性的影响1.3.1.1 增压风机 增压风机主要是为了克服吸收塔及相关设备阻力而设置的烟气增压设备，布置于FGD系统上的游侧，要求增压风机必须满足脱硫塔正常稳定运行。1.3.1.2 烟道 输送高温烟气和低温烟气的工作环境有很大差别，输送高温烟气的入口烟道就FGD系统可靠性来说，没有特殊的技术要求。但是，输送低温烟气的烟道和输送脱硫后的低温湿烟气的烟道，应分别根据所处的腐蚀环境选择合适的防腐材料、设计合适的疏水排放设施。特别是靠近吸收塔入口的干湿交界处的烟道处于严酷的腐蚀环境，其特点是高温、干/湿交替、烟道表面有沉积物和含有高浓度的氯化物。 现FGD系统均设有旁路烟道，目的是减少FGD系统对发电机组可靠性的影响。目前FGD系统都是一炉一塔，或是二炉一塔，而且都是采用橡胶与树脂内衬为主要防腐材料，在机组启动或锅炉燃烧不稳定投油时，是不允许投运FGD系统的，从确保机组安全稳定运行来说，还必须设置旁路烟道。 燃煤产生的烟气是酸性的，由于脱硫后烟气的温度远低于锅炉额定排放温度，一般都在酸露点以下，对烟囱内壁均有不同程度的腐蚀，因此选择适当的烟囱内壁防腐材料是很重要的。1.3.1.3 挡板 FGD系统的挡板的主要是起隔离作用，当机组处于运行状态，FGD被迫停运时，烟气旁路挡板开启，使烟气直接排向烟囱，确保机组能安全运行。因此，确保烟气旁路挡板开关的灵活性，可靠性，对于保证FGD系统和机组的安全稳定运行是至关重要的。 挡板常发生的故障是叶片与挡板框架卡涩，或叶片转轴、轴承锈蚀而动作失灵；烟道底部积灰使挡板门开关不到位；烟道变形，使挡板开关不到位，影响严密性；运行中挡板门位移，限位开关动作，发出挡板门关闭信号致使系统事故停机。烟气旁路挡板由于长期不操作，发生拒动的可能性较大。1.3.1.4 浆液循环泵 浆液循环泵是FGD系统中关键设备，输送介质中石膏固相物以及高含量的CL-的腐蚀，对泵的使用寿命、运行效率、安全可靠性及检修维护的方便等要求都很高。吸收塔循环浆液固液双相介质，浆液中大约有20%的石灰石和石膏固体，同时，烟气在循环过程中形成的硫酸、盐酸等酸性混合物，这种高速流动且成分复杂的介质对浆液泵的用材提出了苛刻的要求。浆液循环泵过流部件的耐蚀、耐磨性能是决定泵使用寿命的重要指标。 目前FGD系统运行中，浆液循环泵出现故障的几率也是比较高的，进口浆液循环泵比国产的要好些。叶片顶部均呈锯齿沟状，最深处可达4cm,叶片根部稍好一些，但叶片整体变薄，腐蚀、冲刷现象特别严重，同时泵壳体也有不同程度的腐蚀，浆液循环泵目前已无法运行。 造成这种现象的原因是，除尘器处理效果达不到设计要求，烟气中夹带的高浓度烟尘进入循环浆液中，加重了对浆液循环泵叶片的从刷、磨损。另外，由于脱硫系统pH计指示不准或不显示，脱硫系统不排除有时在较强酸性条件下运行，浆液中夹带的高浓度烟尘对浆液循环泵的叶片产生从刷、磨损非常严重，迫使脱硫系统停运、此问题必须引起相关管理者的重视，制定相关措施，全面提高FGD运行的可靠性。1.3.1.5 浆液管道 石灰石浆液管道均为衬胶管道，其主要目的是防止浆液中CL-、硫酸、亚硫酸、F-等对浆液输送管道的腐蚀。造成脱硫系统管道衬胶脱落这种现象的主要原因是管道防腐施工质量不过关和管道冷壁效应。衬胶层表面和衬覆壁面外侧的温度差所形成的温度加速了衬胶鼓泡的形成，也就是所谓的“冷壁效应”。 管道衬胶层都是属于具有半渗透的防护层，这些防护层失效的一个原因是水分渗透至衬层和管道基体之间造成陈胶层脱落，另外，管道防腐施工质量不过关也是致使管道衬胶脱落的一个主要原因。施工中任何疏忽都可能导致管道衬胶的脱落，如基体砂眼的处理达不到要求、喷砂除锈不彻底等。由于管道衬胶破损，必须对其进行处理，确保FGD运行可靠性。1.4 吸收塔设备1.5 对系统可靠性的影响 目前FGD系统基本上是一炉一塔或是二炉一塔，随着技术的进步，多炉一塔已成为第三代FGD系统的发展方向，因此，对吸收塔设备的可靠性提出了更高的要求。 吸收塔设备的主要故障是内衬损坏，塔壁穿孔漏浆；喷嘴堵塞和磨损；固定管网式氧化布气管堵塞；如果气管固定件松动、脱落，气管将抖动，甚至折断；吸收塔浆液循环泵过流件磨损；液柱塔喷管磨穿以及除雾器堵塞。1.6 吸收剂浆液设备1.7 对系统可靠性的影响 FGD系统石灰石浆液制备有的选用球磨机，尽管湿磨制备吸收剂浆液具有较好的经济效益，球磨机也是电厂熟悉的设备，但是，湿磨制浆系统仍是FGD系统故障率较高的设施，设备噪声比较大，磨损比较严重，给FGD的稳定运行带来一定的隐患。1.6 固体副产物处理设备对系统可靠性的影响 FGD固体副产物（脱硫石膏）处理设备由一级脱水设备、二级脱水设备一级三级脱水设备组成。 一级脱水设备可一般选用水力旋流器，虽然一级脱水设备可以中断数小时而不会限制FGD系统运行，但通常这种设备必须24h连续工作。水力旋流器由于投资成本低、占地少、浓缩率高以及可靠性较高而被广泛应用于FGD系统中。这种装置没有运动部件，主要故障是旋流分离器内衬磨损。另外，旋流分离器的浆液分配罐和溢流浆罐以及与其相连的管道可能会出现结垢。 二级脱水设备通常采用真空皮带脱水机，真空皮带脱水机常发生的缺陷是皮带和布带走偏，由于固体副产物脱水性能恶化或操作不当造成滤饼含水量偏高而堵塞下料斗；当布带有破裂时，将造成滤液含固量增加甚至堵塞滤液接受罐；当石膏脱水性能差或布带刮板调整不好时，布带上会粘附过多的石膏，造成堵塞滤饼冲洗水罐、泵以及先关的管道。 三级脱水设备是对固体副产物进行稳定化和固定化处理的设施，目前的FGD系统还没有这类固体废渣处理设备。少数然用低煤机组的FGD系统，由于脱硫石膏日产量较低或由于所处地理位置不允许作废弃处理，对脱硫后的全部石膏进行脱水处理，直接外销。相当一些FGD系统由于缺乏脱硫石膏市场，仅能回收部分脱硫石膏，部分或大部分石膏排至贮灰场。但必须对填埋坑做防渗处理，如不做防渗处理，势必造成二次污染，这些不规范、不符合环保政策的行为，将被日益严格的环境保护法规所禁止。因此，电厂应用长远目光，积极开拓脱硫石膏再利用市场，尽早考虑符合环境的脱硫废渣处理方法，或留有场地，在适当的时候增建适当的处理设备。1.7 运行管理对FGD系统可靠性的影响 由于FGD子系统比较多，设备比较复杂，要求运行人员必须熟练掌握各设备性能和操作方法，提高对突发事件的处理能力。如果运行人员不能不能严格执行操作规程，必将对FGD运行的可靠性带来影响。二 防治对策2.1 设计条件的防治对策2.1.1 对于然用高硫煤的FGD系统，特别要注意液气比，吸收塔内烟气分布均匀性，反应罐体积（浆液固体停留时间），氧化装置的选型、氧化风机容量等参数，防治供应商为片面追求经济利益，选取了裕度较小甚至偏低的设计参数，为日后FGD系统的安全稳定运行留下隐患。2.1.2 对于脱硫系统容易损耗、磨损或出现故障并因此影响装置运行性能的所有设备（例如吸收塔喷嘴、泵等），均设计成易于更换、检修和维护。对于FGD系统中磨损严重的部件如吸收塔喷嘴、除雾器、除雾器冲洗系统、吸收塔搅拌设备，所有接触浆液的水力旋流器组等设计选用进口设备。 脱硫装置的主要部件选定国外进口设备，一是保证了脱硫系统能高效、稳定运行，二是延长脱硫装置的使用寿命，提高FGD系统可靠性。其它设备选用国产设备，在满足脱硫系统的工艺要求前提下，部分设备国产化，在一定程度上降低了工程造价。2.1.3 FGD系统采用微处理器为基础的先进的分散式控制系统DCS，并有完善的保护系统，一确保在危急工况下自动安全停机或人工进行停机。2.1.4 严格按照质量管理体系规定的各环节质量控制程序，确保施工、安装工程质量。2.2 化学工艺因素的防治对策2.2.1 提高亚硫酸钙氧化程度 吸收塔采用空塔运行，采用强制氧化工艺，消除塔内结垢对脱硫装置稳定运行的威胁。一个设计较好的FGD系统，其强制氧化程度应接近100%。2.2.2 提高除雾器运行效果2.2.2.1 加强除雾器压差监视，合理控制除雾器冲洗水量和冲洗频次，提高冲洗水水质，避免除雾器结垢而FGD系统运行。2.2.2.2 应尽量避免开启或部分开启烟气旁路挡板运行，避免因烟气再循环引起的FGD烟气量变化导致的吸收塔烟气流速升高，而影响FGD系统运行效果。2.2.2.3 避免一级除雾器冲洗水量的过大或过小，二级除雾器后冲洗频次及水量越低越好。2.2.2.4 保证除尘器处理效果，减轻脱硫系统除雾器冲洗负担。同时也减轻设备磨损。2.3 机械设备上的防治对策2.3.1 提高烟道内衬的防腐质量 根据高温烟道和低温烟道所处的环境条件，选择合理的防腐材料，提高烟道内衬的防腐质量，防止烟道长期被腐蚀而影响FGD安全运行。根据实际情况，选择耐高温的FRP材料，乃高温的鳞片树脂涂料和耐热改性聚脲等防腐材料进行烟道内壁防腐，以达到防腐目的。2.3.2 定期运行烟道旁路挡板开关试验 旁路挡板要求FGD系统正常运行时能隔断原烟气向净烟气侧漏泄，当FGD系统发生故障停运时，能及时、迅速开启旁路挡板，确保不影响发电机组的正常运行。 烟气旁路挡板卡涩的主要原因是用材不当，因锈蚀而引起卡涩。因此，处于低温腐蚀环境的挡板不仅叶片、转轴和密封片要采用耐腐蚀合金，挡板的框架也应采用与叶片相同耐腐蚀合金作结构材料。叶片转轴的轴封设计应能防止腐蚀气体和烟尘等固体颗粒物进入轴承中。为确保旁路挡板操作的可靠性，可将叶片分成2-3组，由各自独立的操作机构进行操作，以降低事故时不能开启的风险。在锅炉低负压时时，试转挡板门，避免长期不操作转到部件卡死。最好定期，如每周或每天开启一次旁路门。如果挡板采用电动操作机构，操作电源应绝对可靠；如果采用气动操作机构，应就地设置一定容量的气罐，在空压机停止供气的情况下也能迅速开启旁路挡板。2.3.3 吸收塔设备2.3.4 的防治对策 合理选择耐腐蚀、耐磨损材料，有适当的备用容量。设计合理的除雾器，保证除雾器有效运行。 为确保浆液循环泵的可靠性，建议使用合金泵。合金泵结构简单，寿命长，维修量小。2.3.5 吸收剂浆液设备2.3.6 防治对策 从FGD系统管理角度来说，在有可靠石灰石粉供应的情况下，还是选择外购石灰石粉为好一是减少了球磨机湿磨设备二是降低了设备噪声。2.3.7 固体副产物处理设备2.3.8 的防治对策 对于一级脱水设备通常采用聚氨酯树脂内衬，降低设备的磨损和腐蚀。旋流分离器的进浆阀必须采用耐劳腐蚀、耐磨损的材质，降低或减轻阀芯腐蚀、磨损或生锈卡涩的故障机率，确保设备安全、稳定运行。 严格执行二级脱水设备的操作规程，定期巡检设备，对皮带和布带定期维护，确保二级脱水设备在设计工况下运行。如有可能，取消滤饼冲洗水罐，改用工业水冲洗滤饼。2.4 FGD系统运行管理的防治对策2.4.1 加强对运行人员的技术培训，严格执行操作规程和相关制度，充分发挥质量管理体系的职能作用。2.4.2 加强对脱硫设施的维护，尽可能的减少设备的磨损、结垢、腐蚀，防治因此而引起脱硫设施停运事件。2.4.3 加强烟气排放在线检测系统的维护，并定期进行设备定量检定，确保烟气排放在线监测系统的可靠性、稳定性。2.4.4 加强脱硫副产品脱硫石膏的管理工作，并做好脱硫副产品脱硫石膏不能及时外运的事件处理方案。2.4.5 做好除尘脱硫设施备品备件的管理工作，保证设施故障时及时处理。2.4.6 同行业间的经验交流，互通有无，全面提高FGD系统运行的可靠性。三 结束语 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是一个成熟、高效的烟气脱硫工艺，它可大大减少火电厂二氧化硫的排放量，具有一定环境效益、经济效益、社会效益。但同时FGD系统比较庞大，子系统也比较多，为确保FGD的安全稳定运行，应从设计条件、化学工艺过程、机器设备和运行管理等几个方面重点防护，全面提高FGD系统的可靠性。电-袋复合型除尘器的技术特点和应用一 前沿 在我国经济高速发展的今天，大量燃煤烟气排放，尤其可吸入性粉尘直径小（一般小于10um）并能在空气中长久悬浮，对人的健康带来危害，国家对汽车尾气排放的可吸入性粉尘提高了要求。实际上，国外很多国家对锅炉排放的可吸入性粉尘也很关注。美国在这方面就开展了许多研究。为更好的捕集细颗粒粉尘，电和滤袋相结合不失为一种好而可行的方法。电-袋复合型除尘器是近几年发展起来的一种除尘设备。尤其适应高灰浓度烟气除尘，并满足现行国家排放标准的要求。兰州电力修造厂在今年研发这种新型除尘器，进行了一系列科研性试验工作，如电-袋结合气流分布模拟试验，特殊脉冲喷吹管试验研究，电-袋复合除尘器热态性能试验研究等。在进行诸多试验研究的基础上，对山西灵石电厂配电除尘器进行了电-袋复合除尘器改造。确保达到50mg/m3的排放标准。奠定了电-袋复合型除尘器的理论基础。二 电-袋复合型除尘器的工作原理 电-袋复合型除尘器由两个单元组成，即电除尘单元和布袋除尘单元。一般情况下，电除尘单元布置一个电场。这种电-袋复合型除尘器前电后袋，即发挥了电除尘器可将烟气中80%-90%的粉尘收集，使进入滤袋的浓度大大降低，滤袋的阻力降低、清灰周期加大，从而延长布袋的寿命。有发挥了布袋除尘器对煤种不敏感，微细粉尘收集效率高（99.9%）等优点，能确保达到50mg/m3的排放标准。 电-袋复合除尘器前级电场的预除尘作用和荷电作用为提高电袋除尘器的性能起了重要作用。电场预除尘作用一：预除尘降低滤袋的粉尘复合量即降低了阻力上升率。电场预除尘作用二：预除尘延长滤袋的清灰周期、节省清灰能耗、延长滤袋使用寿命。电场预除尘作用三：避免烟气粉尘中粗颗粒磨损滤袋。烟气粉尘中的粗大颗粒经过前级电场沉降和预除尘后，进入后级布袋的粉尘颗粒小，对滤袋的磨损影响小。当烟气中含有粗颗粒粉尘时（如循环流化床烟气），使用电袋可以完全避免滤袋的不正常磨损损坏。电场荷电作用一：改善滤袋表面的粉尘结构： 烟气粉尘通过前级电场电晕荷电后，荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列的规则有序，同级电荷相互排斥使形成的粉尘层空隙率高、通气性好，易于剥落。电场荷电作用二：可降低滤袋阻力 电-电复合型除尘器的工作过程是，含尘烟气进入除尘器后，烟气中的粉尘大约80%-90%在电除尘器内被收集下来，剩余10%-20%的细粉尘由水平流动折向电场下部，然后从下向上运动，进入布袋收尘室。含尘烟气通过滤袋外表面，粉尘被阻留在滤袋的外表面，干净气体从滤袋的内腔进入上部净气室，然后经引风机由烟囱排向大气。三 电-袋复合型除尘器技术性能特点3.1 适用高比阻粉尘收集，除尘效率具有高效性和稳定性。电袋除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响，不受煤种、烟灰特性影响，排放浓度容易实现在50mg/Nm3以下，且长期稳定。3.2 运行阻力不纯布袋低500Pa，可以减少引风机功率消耗。运行阻力不纯布袋低500Pa，每10000m3/h风量引风机功率可减少1.74KW。3.3 清灰周期长、气源能耗小。由于滤袋收集的粉尘量少，阻力上升缓慢，其清灰周期时间是纯布袋除尘器的2倍以上，压缩空气消耗量不到纯布袋的1/3。3.4 延长滤袋使用寿命。运行阻力地、滤袋的负荷差压下延长了滤袋的使用寿命。清灰周期长、清灰次数少延长了滤袋使用寿命。在相同运行条件下电袋的使用寿命比纯布袋除尘器的寿命延长2-3年。3.5 一次性投资少，运行维护费用低适当提高过滤风速可减少滤袋、阀件等数量以降低设备成本及费用，运行能耗低和滤袋使用寿命长降低了运行及维护成本。综上所述，电袋复合除尘器着重解决了当前除尘器常见的三大难题：电除尘器的排放难题。布袋除尘器的阻力大的难题。布袋除尘器袋使用寿命短难题。四 电-袋复合型除尘器技术开发创新点4.1 高效、低耗的喷吹清灰系统喷吹系统采用安全可靠、清灰效果最佳的喷吹技术，沿喷吹方向选用特殊布置曲线喷嘴，曲线喷嘴具有喷射距离远，喷射角度可控制等特点；使清灰彻底、阻力损失小（800Pa），喷吹气源压力低（0.1-0.35Mpa）能耗低；喷吹周期长、脉冲宽度窄。4.2 气流分布装置电袋除尘器进气口及电-袋结合部分采用特殊型的气流均布装置，使气流分布既保证不降低电除尘效率，又能满足了布袋除尘器对气流分布的要求。一举两得。为延长滤袋使用寿命奠定了基础。4.3 特殊对滤袋骨架滤袋骨架上口采用保护套结构，防止喷吹气流偏斜冲刷滤袋，有机硅防腐处理、充分对保护滤袋，延长滤袋使用寿命。4.4 电除尘依据粉尘特性，选择合理的极配形式及振打结构，采用分区供电最大可能的提高电除尘对效率和运行对安全性。五 电袋除尘器注意对问题及防范措施5.1 过滤风速（或比负荷）是反映袋式除尘器处理气体能力的重要技术经济指标，工程上通过滤袋总面积来调节过滤风速、5.2 涂灰保护给新滤袋或每次停炉后点火前对滤袋进行预涂灰，利用滤袋表面的灰层在锅炉燃油点或低温燃烧时保护