石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统吸收塔喷嘴堵塞分析及对策

1、石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统吸收塔喷嘴堵塞分析及对策华北电力技术N0RTHCHINAELECTRICP0wER4l?故障分析?石灰石一石膏湿法烟气脱硫系统吸收塔喷嘴堵塞分析及对策申卫武(山西大唐国际运城发电有限责任公司,山西运城0446O2)摘要:介绍了山西大唐国际运城发电有限责任公司石灰石一石膏湿法烟气脱硫系统在运行中吸收塔喷淋层堵塞的问题,结合该套设施的设计,运行及维护情况,分析了堵塞的原因,提出了合理的防治措施.关键词:石灰石一石膏湿法烟气脱硫;吸收塔;喷嘴;堵塞;运行优化中图分类号:TM621.8文献标识码:B文章编号:l0O39171(201O)o3041_o3Analysis0fA

2、bs0rberN0zzleBl0ckagef0rWetLimest0ne-gypsumFGDandC0untermeasureShenWeiwu(ShanxiDatangIntemationalYunchengPowerGenerati0nCo.Ltd.,Yuncheng044602,China)Abstract:Thispaperintroducedtheblockageatsh0werlayer0fabsorberduringoperationofwetlimestone-gypsumFGDsysteminShanxiDatangIntemati0nalYunchengP0werGener

3、ationCo.Ltd.,combiningwiththedesign,oper-ationandmaintenanceofthisinsta1lation,theblockingcausewasanalyzedandtheI_easonableprleVentionmeasurewasproposed.KeywOrds:limestone?gypsumFGD;absorber;nozzle;blockage;optimizingoperationl系统介绍一台循环泵供料.山西大唐国际运城发电有限责任公司2×600Mw新建燃煤发电项目于2007年11月建成投运,配套建设的脱硫装置采用

4、石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺(we【limestonegypsumnuegasdesu1phurization,FGD),一炉一塔,每台炉设置一套烟气和二氧化硫吸收系统;石灰石制备系统,石膏脱水系统,脱硫用水系统,浆液排放与回收系统等按两台炉公用考虑.本工程二氧化硫吸收系统按照校核煤质含硫量为1.05设计,石灰石制浆和石膏脱水等公用系统按设计煤质设计,设计脱硫效率不低于95%.每台出力按不低于两台锅炉BMcR工况下,燃用设计煤质(含硫量为1.05%)时石灰石耗量的75%考虑;吸收塔内径为16410mm,浆液循环泵喷淋层主管长为15574mm,支管共7列,其内径分别为300,350,400,40

5、0,40O,350,300,正常运行过程中,烟气自侧面进入吸收塔,然后垂直向上通过三层循环浆液喷淋层,每个喷淋层由2堵塞问题的发现系统自投运以来,基本正常,但随着运行时间的增长,2号脱硫系统吸收塔c浆液循环泵出口压力也随之升高,有可能产生喷淋层堵塞现象.在随后的脱硫系统检修期间,对吸收塔内部进行检查,发现喷淋层喷嘴大量堵塞,其中A喷淋层堵塞0个,B喷淋层堵塞8个,C喷淋层堵塞83个.在随后对1号吸收塔也进行了详细的检查,检查结果发现,内部结垢部位与2号脱硫系统大致相同,其中,喷嘴堵塞情况:A喷淋层堵塞17个,B喷淋层堵塞14个,c喷淋层堵塞10个,如图l所示.经化验分析,垢样主要成分为石膏.3

6、喷嘴堵塞的原因分析分析系统运行过程参数变化情况及锅炉燃烧煤质,负荷等变化情况,认为造成喷淋层已开始大面积堵塞主要有系统设计,设备缺陷,运行不当等方面的原因.42华北电力技术N0RTHCHINAELECTRICPOwER图1喷淋层支管堵塞情况3.1系统设计3.1.1煤种设计锅炉燃煤设计煤种含硫量为1.05%,校核煤种最大含硫量为1.35%,本工程二氧化硫吸收系统是根据校核煤质含硫量1.O5设计的,脱硫效率均应保证不低于95%.但因燃煤紧缺,实际使用的燃煤含硫量为1.5%,远超出脱硫设施原设计承受能力,尤其当锅炉负荷由低急剧升高时,随烟风量的增大,吸收塔的二氧化硫脱除率不能满足要求,为保证脱硫效率

7、达到设计要求,运行时必需大量补充石灰石浆液,维持脱硫浆液高pH运行,使吸收塔浆液中的石灰石,石膏含量经常处于过饱和状态,从而导致浆液中的石灰石,石膏,二氧化硅等固体物质析出,形成难溶的晶体状物质.3.1.2除雾器设计除雾器为z型设计,为使烟气经过除雾器时流速均匀分布,避免了因流速不均匀而影响除雾效果,除雾器上部的吸收塔净烟气引出口设计为圆锥形.但因烟气与吸收塔内壁接触,流速减慢,携带的石膏液滴会沿内壁流下,沉积在除雾器下面的喷淋层的四周,造成了吸收塔喷淋层支管末端外层积物较多.3.1,3喷嘴结构为提高喷淋层喷嘴的喷射压力,保证能形成覆盖吸收塔水平面积的喷淋层,系统设计的喷淋层喷嘴与其相连的喷淋

8、层支管内径不相等,且喷嘴内径较小.在携带杂质内径较大,喷嘴流量较小或循环浆液泵停运时,容易结垢堵塞,且石膏浆液沉积量将很快增多,淤积的石膏垢最后能堵塞整个喷淋层支管.3.1.4液气导流板为使喷下的浆液能更好地和烟气发生混合接触,提高了烟气二氧化硫脱除率,在吸收塔喷淋层处四周设计有一圈浆液导流板,其与吸收塔内壁角度为70.但在运行过程中发现,上升的烟气流经此处,在导流板和吸收塔内壁所形成的空间发生扰动,因温度较高,且烟气湿度较小,其携带的石膏液滴很容易在此处析出,沉积在吸收塔内壁上.从而造成在吸收塔内壁四周喷淋层处大量积垢,如图2所示.图2结垢部位图3.1.5吸收塔烟气入口设计为使原烟气在吸收塔

9、内有效扩散,延长烟气在塔内冷却停留时间,原烟气人口设计成向下倾斜的矩形接口,与吸收塔液面成45.角的喷射角度,但由于烟气入口距离喷淋层的垂直高度有限,所以烟气在吸收塔横截面的分布为,烟气人口处少,烟气人口对面处较多的分布格局,从而使烟气人口对面参与液气交换的烟气量比较多,更容易形成过饱和石膏,造成喷淋层烟气人口对面喷嘴堵塞相对严重.3.2设备缺陷3.2.1球磨机内衬磨损本工程设置两台炉公用的左,右旋磨机制浆系统,运行发现两台石灰石球磨机经常同时运行,也很难维持吸收塔pH在55.5运行,对球磨机解体检查发现球磨机带动钢球旋转的橡胶衬板磨损严重,严重影响球磨机出力和成品石灰石浆液品质,造成石灰石浆

10、液的粒径偏大,石灰石颗粒的溶解速率减小,为维持脱硫浆液的pH,运行时必华北电力技术N0RTHCHINAELECTRICP0WER43需大量补充石灰石浆液,使吸收塔浆液中的石灰石,石膏含量经常处于过饱和状态,从而导致浆液中的石灰石,石膏,二氧化硅等固体物质析出.3.2.2喷嘴与支管相连的法兰处不严喷嘴与支管相连的法兰螺栓松动或脱落,致使部分浆液发生短路,从法兰处流出,而不通过喷嘴,引起喷嘴堵塞.3.2.3石灰石浆液箱搅拌叶片磨损球磨机衬板磨损,致使参与循环的石灰石增多,石灰石浆液箱搅拌叶片被严重磨损,叶片几乎全部被磨损.大颗粒的石灰石不能有效参与循环而被直接输入吸收塔系统.3.2.4浆液循环泵叶

11、轮磨损因吸收塔底部浆液大颗粒度物质含量多,造成浆液循环泵叶轮磨损严重,叶轮叶片间距增大,根部和顶部有腐蚀,磨损.引起循环泵的出力不够,压头下降,喷淋层喷嘴压力不够,造成喷嘴处的浆液结垢,堵塞,如图3所示.图3浆液循环泵叶轮磨损图3.3运行条件,控制参数3.3.I烟气流量和品质研究系统人口,出口烟气中烟尘含量,系统人口烟尘含量为l00mg/Nm左右,脱硫系统出口为45mg/Nm左右,烟气中50%左右的烟尘被带到吸收塔浆液循环系统中,造成浆液品质固含量增大,增加浆液的结垢倾向.3.3.2石灰石品质由于系统所用的石灰石为本地所产,其石灰石含量达标,但反应速率较设计值低,从而导则吸收塔浆液pH不能达到

12、设计要求,使石灰石颗粒不能充分反应,细小颗粒被浆液携带,在喷淋层结垢堵塞.3.3.3浆液pH浆液pH是控制系统运行的重要参数,高的pH能提高sO:的除去率,但pH过高会造成石灰石钙盐有形成饱和溶液的较强趋向,增加结垢的可能性.在系统实际运行时,由于原烟气含硫量增大,石灰石品质活性受限,为保证合格的脱硫效率,保持高pH运行条件,增加新鲜浆液的补充量,造成浆液固含量增加,烟气携带颗粒增多,导致喷嘴堵塞的可能性增加.3.3.4浆液固含量系统运行时需合理控制浆液固含量,固体含量太低会导致沉淀出现,而太高又会造成循环泵磨损增加等问题.在本系统的运行中,由于监测固含量的密度计变化较大,不能满足生产要求,运

13、行人员只能根据循环泵的电流值大小来进行调节,导致吸收塔浆液品质恶化.进入的高温烟气使落在喷淋层上的浆液更易结垢,导致喷嘴的堵塞.4结论与建议(1)实际运行参数与设计参数的偏差,设备缺陷,运行条件及控制参数的不当都将引起脱硫系统喷淋层的结垢堵塞.(2)为适应不同煤种的变化,可对现有脱硫系统进行扩容改造.(3)为防止石膏沉积,吸收塔或浆液罐内的搅拌器应持续运行.(4)加强监视各级除雾器的压差,若出现高压差,则说明存在结垢堵塞现场,应及时采取措施.(5)及时调整,控制吸收塔浆液pH,固含量等运行参数,为运行人员提供可靠的调整数据.参考文献1钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例M.北京:化工出版社,2002.2刘广兵,刘伟京,徐婧静,等.粉煤灰对脱硫用石灰石溶解特性的影响研究J.环境科技.2OO9,(2).3罗春,马立实,吴坚,等.火电厂湿法烟