影响湿法脱硫装置脱硫效率的主要原因及措施应对

1、影响湿法脱硫装置脱硫效率的主要原因及措施应对王祖涛华电国际邹县发电厂，山东邹城273522;Mai n In flue ncing Factors of Desulphurizati on Effects by Wet Desulphurizatio n andSolutio nsWang Zutao-1 -Huadia n Intern ati onal Zouxia n Power Pla ntABSTRACT： It summerizes the tech nics of limest on e-gypsum wet desulphurizati on tech no logy in l

2、arge coal fuel electric pla nts.Combi ning with the operating situation of fuel gas desulfurization by 2 X1000 MW in Zouxian Power Pla nt in Shandong , and analyzing the parameters of the in flue ncing factors of fuel gas desulfurizati on (FGD), it fidns out the main in flue ncing factors and the re

3、leva nt soluti ons in order to reach the optimalizing desulphurization effects.1湿法脱硫原理及工艺流程1.1脱硫原理湿法烟气脱硫的基本原理主要是利用SO2在水中有中等的溶解度，溶于水后生成H2SO3，然后与碱性物质(石灰石粉)发生反应，在一定条件 下生成稳定的盐，从而脱去烟气中的SO2。主要反应主要有如下几个过程：SO2 + H2O = HSO3+ H + CaCO3+ H = HCO3 + Ca2 HSO3+ 1/2。2= SO42+ H +SO4 + Ca + 2出0= CaSO4?2H2O 经过上述反应后，烟

4、气中的硫分被去除，随 喷淋浆液落入吸收塔底部的沉淀池内；净化后的 烟气经烟囱排入大气。1.2 湿法脱硫工艺流程ZouChe ng in Shandong post code:273522 key WORD： in flue ncing; wet desulphurizati on; desulphurizati on effects; factors; soluti ons摘要：概述大型燃煤火力发电厂石灰石 -石膏湿法脱硫技 术的工艺原理。结合山东省邹县电厂 2 X 1000 MW机组烟 气脱硫系统的运行实际，对影响湿法烟气脱硫 （FGD）装置 脱硫效率的几项参数进行研究分析，查找岀造成脱硫效

5、率 过低的主要原因，并提岀解决的措施，使之达到最优的脱 硫效率。关键词：影响；湿法脱硫；脱硫效率；原因；措施从电除尘器出来的烟气通过增压风机（BUF）加压后进入烟气换热器（GGH），烟气被冷却后进 入吸收塔内部（Abs），并与喷淋而下的石灰石浆 液相混合。浆液中的部分水份被烟气加热后蒸发 带走，烟气进一步冷却。烟气经循环石灰石浆液 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，通常设置23级除雾器，并采用工艺水进行 定期冲洗，反应后的净烟气穿过除雾器Me，除去悬浮水滴。脱硫后的烟气离开吸收塔以后，在进入烟囱 之前，再次穿过GGH换热器，进行

6、升温。吸收塔 出口温度一般为 50-70 C，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 C，无GGH的脱硫，其温度 在50 C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，以使烟气绕过二氧化硫脱 除装置，直接排入烟囱。石灰石-石膏浆液由吸收塔沉淀池中经浆液 循环泵输送至吸收塔上部的喷淋管道中。在石灰 石-石膏浆液沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟 气接触。烟气中的 S02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

7、化硫和氧(空气中的氧)发 生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀池中 从溶液中析出。石膏浆液由石膏排出泵从吸收塔 沉淀池中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起 来，然后再经汽车运走。图一：湿法脱硫工艺流程图(1) S02从气相透过气膜向气液界面传递、扩散；(2) S02在液膜表面溶解；(3) SO?从气液界面透过液膜向液相传递并 随即与钙基吸收剂发生化学反应。吸收塔内的传质过程可用以下双膜模型公式 表示：NTU=K< (L/G) aX (KV 移 +K2) X (K33区 丫 +K4) NTU = (y1-y2) /(y1-y 9y2) in(y1-y 0 y2)H ( %) = (y1-

8、y2 ) /y1 100其中：NTU 传质单元数；K1, K2, K3, ,K4 常量；K 喷淋层布置相关系数；(L/G)液气比(L/m3),与流经吸收塔单位 体积烟气量相对应的浆液喷淋量；V 烟气流速(m/s)，烟气在吸收塔内的平 均流速；3C t吸收剂浓度(kg/ m)；a、B、丫 一常数，其相互关系为：1> a > 3 >丫 > 0 ；y1吸收塔入口处SO2浓度(mg/L);y2吸收塔出口处SO2浓度(mg/L);y0吸收塔内SO2平衡浓度(mg/L)；n 吸收塔脱硫效率(% )。2.2传质单元数与脱硫效率的关系2影响脱硫效率的因素分析从湿法脱硫的反应原理及工艺流

9、程中不难看 出，脱硫的化学反应过程主要集中在吸收塔内部， 因此本文着重针对影响吸收塔脱硫效率的主要因 素进行分析。2.1传质理论在吸收塔内，SO?的吸收可用双膜理论描述， 吸收反应经历以下3个过程：ACM ：9B1传屣華无故与脱砺整匏关系图一一传质单兀数与脱硫效率关系湿法脱硫装置中，传质单元数综合表征烟气 中的S02在吸收塔内被吸收和反应的剧烈程度。如 图一所示：随着传质单元数的不断增大，吸收塔 的脱硫效率也不断增高。因此，要提高吸收塔的 脱硫效率，必须先查找出影响传质单元数的主要 因素。2.3 影响脱硫效率的主要因素从式(1) (2)(3)可看出影响传质单元数的主要 因素为：液气比、烟气流速

10、、钙硫比(吸收剂浓 度)、吸收塔的结构等。结合脱硫装置实际运行 状况，进而可分析出影响脱硫效率的八大主要因 素，如下所示：2.3.1 液气比液气比越大，代表气液接触机率增加。新鲜 的石灰石浆液喷淋下来后与烟气接触后， S02等 气体与石灰石浆液充分接触，加大了 CaC03与 S02的反应机会，从而提高了S02的去除率，脱硫效率增大。反之，当吸收塔喷淋喷嘴堵塞或浆 液循环泵投入数量不足时，石灰石浆液循环量降 低，从而导致液气比降低，烟气中的S02会反应不充分，并产生逃逸，从而导致脱硫效率降低。2.3.2 烟气流速在其它参数恒定的情况下，提高烟气流速可 提高气液两相的湍动，降低烟气与液滴间的膜厚

11、度，提高传质系数。另外，喷淋液滴的下降速度 将相对降低，使单位体积内浆液量增大，增大了 传质面积，使传质单元数得以提高，增加了脱硫 效率。当增压风机叶片、GGH换热面或除雾器组 件结垢时，将会降低烟气流速，导致传质单元数 下降，脱硫效率降低。2.3.3 吸收剂质量吸收剂的质量主要由石灰石粒度及纯度来表 示。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。当石灰石浆液粒度大、纯度低时，石灰石浆液与S02间的反应就会产生阻碍，导致脱硫效率下降。2.3.4 吸收液的pH值由吸收塔内反应历程不难发现，低pH的浆液 环境影响S02的吸收，高pH则不利于Ca2+的析 出，二者

12、互相对立。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过低时，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， 影响脱硫效率。而当加入的石灰石粉过多，浆液 PH过高时，吸收剂(CaC03)的溶解度较低，会 引起吸收剂的过饱和凝聚，最终使反应的表面积 减少，也会降低脱硫效率。2.3.5 氧化空气量02参与烟气脱硫的化学过程，使 4HS03一氧 化为S042一，是吸收塔内化学反应的有效催化剂。 氧化空气量过少时，浆液中 CaS04?2H20的形成 会变慢，脱硫效率也会呈下降趋势。2.3.6 烟尘浓度原烟气中的飞灰含量过高时

13、，将在一定程度 上阻碍S02与脱硫剂的接触，降低石灰石中 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HS0J的反应。烟气中粉尘含量持 续超过设计允许量，将使脱硫效率大为下降，喷 嘴堵塞。2.3.7 烟气温度当入口烟温过高时，不利于 S02气体溶于浆 液，形成HS03,并会使吸收塔内除雾器叶片等部 件高温变形损坏。同时，出口烟气中的水蒸汽含 量过高，对烟道、膨胀节及烟囱等设备造成腐蚀， 在一定程度上增加了系统缺陷，降低了脱硫效率。2.3.8烟气与脱硫剂接触时间原烟气自GGH换热器进入吸收塔后，自下而 上流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应， 接触时间过短，会使反应

14、进行的不完全，部分S02 气体甚至来不及反应就被带出吸收塔，导致脱硫 效率下降。3提高湿法脱硫装置效率的措施湿法FGD是一个复杂的系统装置。 虽然由于 燃煤特性、机组特性、场地条件及用户要求等诸 多原始条件的影响，每一套湿法FGD装置都存在 一定差异，但由于脱硫原理相同，处理措施也都 相似。本文结合邹县发电厂 2X1000 MW机组烟气 脱硫系统的运行实际。针对影响脱硫效率的最主 要因素，提出具体措施进行解决，从而提高火电 厂二氧化硫减排水平。3.1 提高液气比液气比决定酸性气体吸收所需要的吸收表 面。在其它参数恒定的情况下，提高液气比相当 于增大了吸收塔内的喷淋密度使液气间的接触面 积增大，

15、传质单元数将随之增大，脱硫效率也将 增大。提高液气比、增大浆液量，主要可从以下 两方面入手：3.1.1 确保浆液循环泵投入率浆液循环泵是循环浆液的重要输送设备，一 般不应低于2台运行。因此，在日常维护中要密 切监控浆液循环泵的运行状况，并定期对备用泵 进行切换试验，确保浆液循环泵的投入率，增大 浆液循环量，提高脱硫效率。3.1.2 确保喷淋喷嘴畅通喷淋喷嘴是循环浆液的唯一出口，如有堵塞 将直接影响浆液循环量。在实际应用中，喷淋喷 嘴内径一般玄100mm，并将浆液输送管道设计为 内衬陶瓷管道，从而避免橡胶管道内衬脱落造成 的喷淋喷嘴堵塞，从而确保喷淋喷嘴完好率，提 高吸收塔内浆液覆盖率，增大液气

16、比。3.2保障烟气流速提高烟气流速，在一定程度上能提高烟气与 浆液的化学反应。在湿法脱硫工艺流程中可以看 出，烟气通过的设备主要有增压风机、GGH换热 器和吸收塔，因此，结合实际情况，可通过采取 以下措施保障烟气流速。3.2.1定期清理增压风机叶片增压风机叶片积垢会降低增压风机出力，使 除尘后的烟气不能获得足够的动能，从而降低烟 气流速，影响脱硫效率。因此必须定期对增压风 机叶片进行清理。3.2.2 及时冲洗GGH换热面由于吸收塔反应后的出口烟气温度较低，一 部分浆液会凝固沉积在 GGH换热面上，降低换热 效果，并堵塞流道。可间隔适当时间开启高压冲 洗水对换热面进行清洗，减少换热面的积垢，提

17、高烟气流速。3.2.3 保障除雾器冲洗水稳定运行为确保充分去除掉烟气中的雾滴，除雾器组 件的流道一般设计为 S型，流动阻力较大。浆液 中的不溶颗粒很容易就附着在除雾器叶片上，阻 塞通道，降低烟气流速。因此必须时刻监视除雾 器冲洗水系统的运行状况，避免出现因冲洗水压 力不足、管道喷嘴堵塞等缺陷引起的除雾器组件 结垢。3.3提高吸收剂质量为增强吸收塔内的脱硫反应效果，必须提高 吸收剂的质量。一般对吸收剂（石灰石粉）有着 严格的要求。通常为：纯度在 90%以上，不准掺 杂砂粒、沙石等杂质；粒度达到90%通过325目筛或250目筛的标准要求，从而有利于产生优质 脱硫石膏，有利于提高脱硫效率。3.4 保

18、持吸收液的pH值在最优值总结脱硫系统的运行经验发现：pH值在5.56之间时，二氧化硫吸收效果最佳。具体方法 可根据吸收塔内pH的变化调整石灰石供浆调节 门的开度，增大或减少石灰石浆液量。3.5 保障氧化空气量一般吸收塔氧化风机应每半月清理一次入口 滤网，并对阀门、管道进行检查，确保一台氧化 风机运行，保持吸收塔内氧化区内氧量的充足， 从而使CaSO4?2H2O的形成加快，提高脱硫效率。3.6 控制烟气中的粉尘浓度一般湿法脱硫装置的入口烟道处都装有烟气 测量系统，要求FGD入口粉尘含量小于 200mg/m3。降低烟气中的粉尘浓度，可以通过减 少燃煤中的灰分含量、增加电除尘电场投入率、 提咼电除尘振打性能、避免粉尘二次飞扬等措施 来控制。3.7 降低烟气温度进入吸收塔烟气温