烟尘浓度对湿法脱硫系统运行的影响及对策_图文

1、第32卷第2期2011年6月电 站 辅 机Power Station Auxiliary EquipmentV ol.32N o.2Jun.2011文章编号:1672 0210(201102 0039 04烟尘浓度对湿法脱硫系统运行的影响及对策邹斯诣1,孟驰伟2,陈崇明11.河北省电力研究院,石家庄050021;2.神华河北国华定洲发电有限责任公司,保定073000摘 要:湿法烟气脱硫是目前应用广泛的脱硫工艺,由于烟尘中具有的化学成分均以晶态物质的形式存在,所以,脱硫系统入口的烟尘浓度对系统运行有较大的影响。对烟尘浓度及其溶出物对脱硫系统所产生的化学反应进行了分析,并对影响系统脱硫效率及设备使

2、用寿命方面的问题进行了论述。针对这些问题提出了相应对策,为脱硫系统的安全稳定运行提供参考。关键词:烟尘;浓度;湿法;石膏;脱硫;设备;影响;对策中图分类号:X701.3 文献标识码:AThe Influence of the Flue gas Concentration against the Operation ofWet Desulfurization S ystem and Its Countermeasure(ZO U Si y i 1,M EN G Chi w ei 2,CH EN Chong ming 1(1.Hebei Pr ov incial Electr ic Po wer

3、Institut e,Shijiazhuang 050021,China;2.Guohua D ingzho u Pow er G ener ation Co.Ltd.Shenhua H ebei,.Baoding 073000,ChinaAbstract:T he w et flue g as desulfurization is w idely applied as the desulphur ized pro cedure.Fo r the chemical co mpo sitio n in the flue g as ex ists in the form of cry stalli

4、ne,the g as flue co ncentrat ion at the inlet of the desulfurization sy stem w ill ser iously affect the o per atio n o f the system.T he chemical reactio n pr oduced fro m the desulfurization system has been analyzed because o f the g as f lue concent ratio n and it s dissolved matter and the pr ob

5、lems of the desulfurizatio n system efficiency and t he equipment life have been discussed in the paper.T he co unter measures have been put forw ard ag ainst t hese pro blems so as to pro vide the r efer ence fo r the safe and stable operatio n o f the sy stem.Key words:flue gas;co ncentration;w et

6、 way ;g ypsum;desulfurization;equipment;influence;count ermeasur e收稿日期:2011 03 02作者简介:邹斯诣(1982 ,工学学士,毕业于河北工业大学环境工程专业。现在河北省电力研究院从事燃煤发电厂脱硫、脱硝技术方面的研究工作。1 概 述石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前应用最广泛的一种脱硫技术,其原理是采用石灰石制成浆液作为脱硫吸收剂,与进入吸收塔的烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气完成化学反应,最后生成石膏。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,烟气经烟囱排入大气。石灰石-石膏湿法脱硫系统吸收塔为

7、逆流喷淋空塔,当吸收塔循环浆液与烟气接触时,烟气中所携带的大部分烟尘将随循环浆液落入浆液池中,因此,吸收塔具备一定的 除尘 作用,其除尘效率一般在38%70%。吸收塔内主要的化学反应:吸收反应区:SO 2+H 2O H 2SO 3;H 2SO 3 H +H SO -3;39电站辅机总第117期(2011N o.2H SO3- H+SO2-3;CaCO3+2H+ Ca2+CO2+H2O;Ca2+SO2-3+2H2O CaSO3 1/2H2O;Ca2+2H SO3- Ca(H SO32;氧化反应区:SO2-3+1/2O2 SO2-4;2H SO-3+O2 2SO2-4+2H+;Ca2+SO2-4+

8、2H2O CaSO42H2O;2 烟尘的化学成分烟尘中所有化学成分以晶态物质的形式存在,以石英( SiO2为主,其次含有莫来石(3Al2O3 2SiO2、赤铁矿(Fe2O3、钛磁铁矿(T iO2 FeO Fe2O3、硅石灰(CaO2 SiO2等。烟尘主要成分为硅、铝围绕颗粒成一定规律的分布,同时含有大量的F、Cl等元素。经电除尘器净化后,进入吸收塔的烟尘颗粒直径为1 m15 m,平均几何粒径小于10 m,烟尘主要化学成分含量详见表1。表1 烟尘主要化学成分含量% SiO2A l2O3F e2O3CaO2M gO N a2O K2O T iO2 5060232869460.510.5112123

9、 烟尘对脱硫系统的影响3.1 对吸收塔浆液的影响3.1.1Cl-的影响当浆液中可溶性Cl-浓度增加时,Cl-主要以CaCl2的形式溶解于浆液中。浆液中Ca2+浓度的增大,由于同离子效应,将抑制CaCO3的溶解,降低浆液的碱度。同时,Cl-浓度的增大,由于离子强度和溶液粘度的增大,液膜中离子扩散变慢,致使液膜中有较高浓度的SO2-3,使得平衡蒸汽压增大,降低了气相至液膜的SO2传质推动力,从而使脱硫效率下降。当Cl-浓度过高时,浆液的沉降性能将减弱,影响石膏的结晶,导致结晶缺陷,造成生成的石膏不稳定,使大的石膏晶体在不饱和条件下溶解加快而生成大量的细小晶体。由于烟气中含有多种具有较强腐蚀性的酸性

10、气体:SO2、SO3、H Cl、H F等。酸性气体与烟气中的水分结合形成极具腐蚀性的酸冷凝液。在系统的不同部位造成不同的低pH值腐蚀环境,而Cl-的存在恶化了系统的运行环境。Cl-的存在还会引起金属点蚀,低pH值将会加剧点蚀的发展。3.1.2 F-的影响F-将与浆液中Ca2+反应生成CaF2沉淀,CaF2的溶解度比石膏更小且是一种十分致密的固体,在吸收塔内环境下非常不容易去除,若含量较大时,会与其他沉淀物形成成片的共沉淀物。3.1.3 Al2O3和Fe2O3的影响由于烟尘中Al2O3和Fe2O3的含量较高,溶解的Al3+、Fe3+与Cl-生成(FeCl4-、(AlCl4-络合物,这些络合物覆盖

11、在CaCO3的表面,使能够参加反应的CaCO3减少。特别是Al3+及F-,均有很强的活性,极易配对形成不溶性A lF X胶状络合物,当AlF x浓度达到一定程度时会抑制石灰石的溶解速度,降低石灰石的反应活性,及所谓 封闭 石灰石,出现脱硫 盲区 。其特征为在机组负荷及入口SO2浓度不变的情况下,尽管加入过量的石灰石浆液, pH值依然保持不变或者呈下降趋势,使pH值失去控制,脱硫效率也随之下降,石膏中CO2-3的含量增大,系统运行的经济性较差,加入的石灰石未完全反应,会造成脱硫剂的浪费。3.2 对脱硫系统设备的影响3.2.1 对除雾器及GGH的影响烟气中烟尘含量过高时,粘附在除雾器板片上的烟尘也

12、相应增加,飞灰与烟气中残留的SO2、SO3及浆液相互作用后形成硅酸盐硬垢,飞灰本身所含有的SiO2、A l2O3及可溶性盐也形成硬垢,附着在除雾器板面上,造成板片结垢和堵塞,导致除雾器局部区域烟气流速超过临界流速,撕裂板片上已经形成的液膜,使烟气中夹带的液量骤然增大,并且其中大粒径的液滴明显增多,即所谓的 二次带水 ,破坏除雾器的正常工作。这种结垢和堵塞现象的发生,使得与结垢和堵塞部位相邻区域的烟气流速增大,从而更助长了堵塞和结垢的蔓延,加速恶化了除雾器设备的性能。当除雾器积灰和结垢现象达到一定程度时,将造成部分变形、坍塌,从而导致整个脱硫系统的停运。除雾器虽设置有冲洗水系统,但其投运需综合考

13、虑各方面因素,特别是在吸收塔消耗的水量与补充的水量不能保持平衡,吸收塔出现溢流时,不适宜对除雾器进行冲洗,因此防止除雾器堵塞及结垢,需严格控制进入脱硫系统中烟尘浓度。某电厂试运期间,由于锅炉从首次点火至机组40烟尘浓度对湿法脱硫系统运行的影响及对策电站辅机总第117期(2011N o.2整套启动期间未进行任何形式的吹灰,在锅炉本体及烟道内积存大量烟尘,当脱硫系统投运且旁路挡板关闭后,锅炉本体进行首次吹灰,虽然电除尘器正常投运,由于除尘器入口烟尘含量大大超过设计值,致使大量烟尘进入吸收塔,不仅浆液被污染,部分烟尘附着在除雾器板片表面,短时间内即恶化了除雾器性能,导致烟气携浆严重。为了保证吸收塔浆

14、液品质,在脱硫系统仅投运3小时后即退出,并对除雾器进行彻底冲洗,进入吸收塔内部进行检查,发现吸收塔内部除雾器平台有大量烟尘沉积。见图1所示。最后只能将吸收塔的浆液全部导出后,打开人口门进行检查,发现吸收塔地板处堆积有30mm 厚灰白色沉积物,其主要物质为烟尘。 图1 除雾器平台积灰情况高烟尘浓度的原烟气经过GGH 换热片时,烟尘就会在换热片上沉积。当回转到净烟气侧时,换热片与除雾后的湿饱和烟气接触,换热片上沉积的烟尘与湿饱和净烟气中的石膏混合物接触,使干、湿物质相互吸附,在换热片表面形成很大的吸附力,粉尘和石膏混合物颗粒继续混合,吸附在换热片表面上,逐步形成硬垢,导致换热器换热效果变差。随着运

15、行时间的增长,吸附在换热片上的硬垢越积越多,最终堵塞换热片间隙,导致系统总压降上升。由于高烟尘烟气恶化了除雾器的性能,烟气中的石膏浆液颗粒无法被有效捕捉,附着在GGH 换热片上,加剧了GGH 结垢堵塞。3.2.2 对系统设备的磨损由于烟尘含量中的80%物质是Al 2O 3和SiO 2,这两种物质相当于磨具的材料,非常坚硬,而且是表面粗糙的不规则颗粒,在高速流动中会增大对浆液泵、喷嘴、旋流子、搅拌器、浆液管道的磨损。浆液循环泵和吸收塔搅拌器在电化学腐蚀和冲刷磨损的共同作用下,加速了泵的金属过流件和搅拌器叶片的磨蚀,特别当烟气中含尘量较大以及浆液中Cl -浓度较高时,将大大缩短磨损件的使用寿命。另

16、外,烟尘浓度过大时,对增压风机叶片也将造成较大程度的磨损。落入浆液中的烟尘过多,对旋流子的磨损是致命的,由于口径的变大,会影响旋流子的旋流作用,达不到预期的旋流效果。并且,由于烟尘比重过轻,使旋流器的旋流效果不是很明显,底流密度相对过小,同时溢流密度又相对过高,也影响了后续脱水和废水处理等相关系统的正常运行。3.2.3 对石膏及真空皮带机的影响烟气中的烟尘是吸收塔系统杂质的主要来源。成品石膏粒径大小为20100 m,10 m 以下小粒径石膏晶体十分少,而烟尘粒径常在20 m 左右。浆液中的烟尘不仅会夹杂在石膏晶体中,阻塞结晶水通道,造成石膏含水率过高。另外,飞灰还会堵塞滤布滤空,造成脱水困难,

17、使真空泵的电流增大。若石膏中Cl -含量超标,为了使石膏品质达到商业级,还需加大滤饼冲洗水的流量。4 对 策4.1 严格控制脱硫系统入口烟尘浓度小于200mg/Nm 3,对于除尘效果较差的除尘器,需及时进行改造。同时,对于机组燃用与设计灰分不匹配的燃煤时,应对除尘器的运行参数进行及时调整,以满足机组在不同工况下运行的要求。4.2 对于已被大量烟尘 污染 的吸收塔浆液,需加大废水排放量,以使浆液中的杂质被迅速排出系统。若石灰石已出现 封闭 现象,短时间内应减小石灰石浆液供给量,降低浆液pH 值运行,加大废水排放量,待pH 值降到一定值并稳定一段时间后,再开始正常供给石灰石浆液。4.3 加强脱硫系

18、统运行期间的化验分析,若浆液中Cl -含量、酸性不溶物含量偏高,加大废水排放量,减弱浆液对设备的磨损与腐蚀。4.4 对于设有GGH 的系统,当烟尘浓度过大时,应加大GGH 吹灰器的吹灰频率,密切监视压差变化,必要时投入高压水冲洗,减少GGH 设备堵塞现象的发生。5 结 语严格控制脱硫系统入口烟尘浓度,按系统运行情41电站辅机总第117期(2011N o.2况,适时加大废水排放量,在脱硫系统运行期间,加强对烟尘的化验分析,防止设备堵塞现象的发生,更有利于提高系统的脱硫效率并延长设备的使用寿命。参考文献:1祁君田等.烟尘浓度对湿法脱硫吸收塔的影响及对策J.热力发电.2009(8:76 78.2胡秀

19、丽.脱硫石膏含水率超标原因分析及控制措施J.电力设备.2005(7:50 53.3岳焕玲,原永涛,宏哲.石灰石-石膏湿法烟气脱硫喷淋塔除尘机理分析J.电力环境保护.2006(6:13 15.4北京博奇电力科技科技有限公司.湿法脱硫系统安全运行与节能降耗M.北京:中国电力出版社,2010.简讯2011年青海将投资100亿加大对太阳能风能等新能源建设2011年,青海省将加大推进太阳能、风能等新能源建设步伐,力争完成投资100亿元。十一五 期间,青海省以水电为核心,水、火、新能源发电并举,实现了装机突破千万千瓦的目标。2011年乃至 十二五 期间,青海省将继续创新思路,加快电源建设。同时,将加快火电项目建设,全力推动西宁火电建设,加快格尔木热电联产项目工程进度等;加大推进太阳能、风能等新能源建设步伐,力争2011年完成投资100亿元。据悉,青海省在 十二五 期间,经济建设需要大量的电力支撑,水电企业将成为青海电力建设骨干企业,成为 十二五 电源建设的主力军。为此,青海省将继续大力支持和帮助水电企业发展,推动电源建设迈上新台阶,以保障新能源项目建设的 后方能量 。摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部 信息简讯 第151期中法两国核电合作