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摘要: 目前国内火电厂烟气脱硫技术普遍采用“石灰石-石膏”湿法脱硫即FGD技术。本文主要针对该方法脱硫过程中容易出现的问题进行分析,并提供简单的解决办法。
关键词:脱硫技术;问题分析;解决办法
前言
目前国内火电厂烟气脱硫技术普遍采用“石灰石-石膏”湿法脱硫即FGD技术,脱硫系统在保障电力安全生产和环境保护工作中起到了至关重要的作用,做好对脱硫系统运行过程中各种缺陷、故障的检修和维护工作就显得十分重要了。本文将对脱硫效率低、GGH堵塞、吸收塔“中毒”问题的形成原因进行分析,并提供简单的改进措施。
一、脱硫效率低
1.脱硫效率低的原因分析:
(1)设计因素
设计是基础,包括L/G、烟气流速、浆液停留时间、氧化空气量、喷淋层设计等。设计不合理直接影响脱硫效率,目前脱硫设计已经非常成熟,而且都是程序化,由于设计因素导致的脱硫效率低基本不会出现。
(2)烟气因素
考虑烟气方面,包括烟气量、入口SO2浓度、入口烟尘含量、烟气含氧量、烟气中的其他成分等。是否超出脱硫系统的脱硫能力。
(3)脱硫吸收剂
石灰石的纯度、活性等,石灰石中的其他成分,包括SiO2、镁、铝、铁等。特别是白云石等惰性物质。
(4)运行控制因素
运行中吸收塔浆液的控制,起到关键因素。包括吸收塔PH值控制、吸收塔浆液浓度、吸收塔浆液过饱和度、循环浆液量、Ca/S、氧化风量、废水排放量、杂质等。
(5)水的因素相对较小,主要是水的来源以及成分。
(6)其他因素
包括旁路状态、GGH泄露等。
2.改进措施及运行控制要点
从上面的分析看出,影响FGD系统脱硫率的因素很多,各种因素叉相互关联,以下提出了改进FGD系统脱硫效率的一些原则措施,实际生产中可以参考。
(1)FGD系统的设计是关键。目前国内煤炭品质不一,供需矛盾突出,造成很多电厂燃烧煤种严重超出设计值,脱硫系统无法长期稳定运行,同时对脱硫系统造成严重的危害。
(2)控制好锅炉的燃烧和电除尘器的运行,使进入FGD系统的烟气参数在设计范围内。必须从脱硫的源头着手,方能解决问题。
(3)选择高品位、活性好的石灰石作为吸收剂。
(4)保证FGD工艺水水质。
(5)合理使用添加剂。
(6)根据具体情况,调整好FGD各系统的运行控制参数。特别是PH值、浆液浓度、CL/Mg离子等。
(7)做好FGD系统的运行维护、检修、管理等工作。
二、GGH堵塞
1.GGH堵塞的原因分析
GGH的结垢、腐蚀、堵塞是FGD系统运行中常见问题。堵塞使得GGH压损大大增大,系统阻力增加,电耗增大,严重时FGD旁路烟气挡板被迫打开;在一些电厂出现过增压风机喘振现象,甚至威胁到锅炉的安全运行。造成GGH结垢堵塞的因素是多方面的,有设备、运行、设计等各方面的原因。
(1)GGH吹扫/冲洗不正常或故障。
吹扫空气/蒸汽压力不足;吹扫周期太长;高压水压力不足;
(2)净烟气携带浆液的沉积结垢
(3)烟气中的烟尘引起的堵塞
(4)設计不合理引起的GGH堵塞
GGH堵塞与煤种有很大的关系,特别是灰分特性,有些煤种的灰分粘性大,极易粘附,堵塞的可能性就大。
2.GGH堵塞的改进措施
(1)改进设计
①合理的换热面高度、换热片间距、换热片形式等。
②吹枪的布置以及吹扫周期。在GGH上下都设置吹灰器比只设一支吹灰枪效果要好,可以延缓GGH堵塞的趋势。
③吹枪改设计为蒸汽吹灰,蒸汽吹扫时,必须先进行蒸汽疏水。
④改进烟道设计,合理布置烟道导流板,使气流分布均匀。
⑤改进喷淋层、除雾器系统的设计。
(2)正常运行时应采取措施
①加强正常吹灰。
②在线高压水冲洗。
③离线高压水清洗。
④化学清洗。
另外,加强吸收塔浆液控制,包括PH、浓度等,同时确保除雾器正常工作。
(3) 其他
对于部分堵塞严重的电厂,如果采取各种措施后,仍然无法解决,应尝试取消GGH,同时对于净烟道及烟囱采取相应的防腐措施。
三、吸收塔“中毒”
1.吸收塔“中毒”的现象
所谓吸收塔“中毒”,其实是吸收塔反应闭塞,具体现象有:吸收塔PH值无法控制,处于缓慢下降趋势。通过加大供浆,没有明显效果。而加大增压风机开度,PH下降非常迅速;脱硫效率明显下降,低于80%;石膏品质变差,石膏呈泥状,根本无法进行脱水。
2.吸收塔“中毒”的原因
(1)石灰石被包裹
亚硫酸钙超标,包裹在石灰石表面,抑制其溶解,烟气中灰尘含量超标或者燃油油污过多,飞灰中的铝、氟等元素形成氟化铝络合物包裹在石灰石和亚硫酸盐晶体表面形成反应闭塞,燃油中的油烟、碳核、沥青质、多环芳烃等也会造成同样后果,由于缺少晶种,新生成的石膏颗粒也会包裹石灰石表面,造成闭塞。
(2)共离子效应
浆液中Cl-含量过高,产生共离子效应,抑制石灰石与硫酸的 化学反应
Mg含量高的镁石灰石因共离子效应而抑制石灰石的溶解和离子的氧化,造成中毒
(3)其它
吸收塔浆液浓度过高,抑制SO2吸收和氧化过程,脱硫率会出现持续下降的现象
Mg含量更高的白云石因其特有特性一般很难溶解,造成”中毒”假象
3.吸收塔“中毒”的对策
(1)吸收塔内浆液抛弃处理,重新注水。
(2)加入氢氧化钠、己二酸、二元酸等增强化学性能的添加剂,逐步提高PH值,并加强脱水和废水排放,逐步恢复浆液的反应活性。特别推荐氢氧化钠,针对石灰石包裹,特别有效。
(3)打开旁路挡板,减少烟气量,逐步供浆,同时加大石膏脱水和废水排放,将影响活性的物质和活性不好的反应剂逐步排出系统,另外可配合事故浆液箱,将一部分浆液临时储存在事故浆液箱静置,待浆液恢复正常后,再慢慢消化。
四、结语
在实际运行中影响脱硫系统的原因比较复杂,通过长时间的运行总结,找出影响脱硫吸收塔系统运行的因素,并进行归纳总结,提出解决方案并实施,设法使脱硫投运率和脱硫效率达到设计要求,确保烟气达标排放。
参考文献
【1】熊放明,曹咏梅.《化工制图》[M].北京:化学工业出版社,2008.(6).
【2】吴卓,王林军.《机械制图》[M].北京:北京理工大学出版社,2005.(8).
【3】韩祥、姜艳华.《火电厂烟气脱硫设备及运行维护 》[M] (中国电力出版社),2016.(9).
【4】汪艳红.《我国火电厂烟气脱硫工艺现状及发展综述》[J],《硫磷设计与粉体工程》.2008.(2).
【5】董陈,乔海勇,牛国平,张波,王晓冰. 《某600MW机组SCR烟气脱硝装置优化设计》[J]. 《热力发电》. 2014(12)
关键词:脱硫技术;问题分析;解决办法
前言
目前国内火电厂烟气脱硫技术普遍采用“石灰石-石膏”湿法脱硫即FGD技术,脱硫系统在保障电力安全生产和环境保护工作中起到了至关重要的作用,做好对脱硫系统运行过程中各种缺陷、故障的检修和维护工作就显得十分重要了。本文将对脱硫效率低、GGH堵塞、吸收塔“中毒”问题的形成原因进行分析,并提供简单的改进措施。
一、脱硫效率低
1.脱硫效率低的原因分析:
(1)设计因素
设计是基础,包括L/G、烟气流速、浆液停留时间、氧化空气量、喷淋层设计等。设计不合理直接影响脱硫效率,目前脱硫设计已经非常成熟,而且都是程序化,由于设计因素导致的脱硫效率低基本不会出现。
(2)烟气因素
考虑烟气方面,包括烟气量、入口SO2浓度、入口烟尘含量、烟气含氧量、烟气中的其他成分等。是否超出脱硫系统的脱硫能力。
(3)脱硫吸收剂
石灰石的纯度、活性等,石灰石中的其他成分,包括SiO2、镁、铝、铁等。特别是白云石等惰性物质。
(4)运行控制因素
运行中吸收塔浆液的控制,起到关键因素。包括吸收塔PH值控制、吸收塔浆液浓度、吸收塔浆液过饱和度、循环浆液量、Ca/S、氧化风量、废水排放量、杂质等。
(5)水的因素相对较小,主要是水的来源以及成分。
(6)其他因素
包括旁路状态、GGH泄露等。
2.改进措施及运行控制要点
从上面的分析看出,影响FGD系统脱硫率的因素很多,各种因素叉相互关联,以下提出了改进FGD系统脱硫效率的一些原则措施,实际生产中可以参考。
(1)FGD系统的设计是关键。目前国内煤炭品质不一,供需矛盾突出,造成很多电厂燃烧煤种严重超出设计值,脱硫系统无法长期稳定运行,同时对脱硫系统造成严重的危害。
(2)控制好锅炉的燃烧和电除尘器的运行,使进入FGD系统的烟气参数在设计范围内。必须从脱硫的源头着手,方能解决问题。
(3)选择高品位、活性好的石灰石作为吸收剂。
(4)保证FGD工艺水水质。
(5)合理使用添加剂。
(6)根据具体情况,调整好FGD各系统的运行控制参数。特别是PH值、浆液浓度、CL/Mg离子等。
(7)做好FGD系统的运行维护、检修、管理等工作。
二、GGH堵塞
1.GGH堵塞的原因分析
GGH的结垢、腐蚀、堵塞是FGD系统运行中常见问题。堵塞使得GGH压损大大增大,系统阻力增加,电耗增大,严重时FGD旁路烟气挡板被迫打开;在一些电厂出现过增压风机喘振现象,甚至威胁到锅炉的安全运行。造成GGH结垢堵塞的因素是多方面的,有设备、运行、设计等各方面的原因。
(1)GGH吹扫/冲洗不正常或故障。
吹扫空气/蒸汽压力不足;吹扫周期太长;高压水压力不足;
(2)净烟气携带浆液的沉积结垢
(3)烟气中的烟尘引起的堵塞
(4)設计不合理引起的GGH堵塞
GGH堵塞与煤种有很大的关系,特别是灰分特性,有些煤种的灰分粘性大,极易粘附,堵塞的可能性就大。
2.GGH堵塞的改进措施
(1)改进设计
①合理的换热面高度、换热片间距、换热片形式等。
②吹枪的布置以及吹扫周期。在GGH上下都设置吹灰器比只设一支吹灰枪效果要好,可以延缓GGH堵塞的趋势。
③吹枪改设计为蒸汽吹灰,蒸汽吹扫时,必须先进行蒸汽疏水。
④改进烟道设计,合理布置烟道导流板,使气流分布均匀。
⑤改进喷淋层、除雾器系统的设计。
(2)正常运行时应采取措施
①加强正常吹灰。
②在线高压水冲洗。
③离线高压水清洗。
④化学清洗。
另外,加强吸收塔浆液控制,包括PH、浓度等,同时确保除雾器正常工作。
(3) 其他
对于部分堵塞严重的电厂,如果采取各种措施后,仍然无法解决,应尝试取消GGH,同时对于净烟道及烟囱采取相应的防腐措施。
三、吸收塔“中毒”
1.吸收塔“中毒”的现象
所谓吸收塔“中毒”,其实是吸收塔反应闭塞,具体现象有:吸收塔PH值无法控制,处于缓慢下降趋势。通过加大供浆,没有明显效果。而加大增压风机开度,PH下降非常迅速;脱硫效率明显下降,低于80%;石膏品质变差,石膏呈泥状,根本无法进行脱水。
2.吸收塔“中毒”的原因
(1)石灰石被包裹
亚硫酸钙超标,包裹在石灰石表面,抑制其溶解,烟气中灰尘含量超标或者燃油油污过多,飞灰中的铝、氟等元素形成氟化铝络合物包裹在石灰石和亚硫酸盐晶体表面形成反应闭塞,燃油中的油烟、碳核、沥青质、多环芳烃等也会造成同样后果,由于缺少晶种,新生成的石膏颗粒也会包裹石灰石表面,造成闭塞。
(2)共离子效应
浆液中Cl-含量过高,产生共离子效应,抑制石灰石与硫酸的 化学反应
Mg含量高的镁石灰石因共离子效应而抑制石灰石的溶解和离子的氧化,造成中毒
(3)其它
吸收塔浆液浓度过高,抑制SO2吸收和氧化过程,脱硫率会出现持续下降的现象
Mg含量更高的白云石因其特有特性一般很难溶解,造成”中毒”假象
3.吸收塔“中毒”的对策
(1)吸收塔内浆液抛弃处理,重新注水。
(2)加入氢氧化钠、己二酸、二元酸等增强化学性能的添加剂,逐步提高PH值,并加强脱水和废水排放,逐步恢复浆液的反应活性。特别推荐氢氧化钠,针对石灰石包裹,特别有效。
(3)打开旁路挡板,减少烟气量,逐步供浆,同时加大石膏脱水和废水排放,将影响活性的物质和活性不好的反应剂逐步排出系统,另外可配合事故浆液箱,将一部分浆液临时储存在事故浆液箱静置,待浆液恢复正常后,再慢慢消化。
四、结语
在实际运行中影响脱硫系统的原因比较复杂,通过长时间的运行总结,找出影响脱硫吸收塔系统运行的因素,并进行归纳总结,提出解决方案并实施,设法使脱硫投运率和脱硫效率达到设计要求,确保烟气达标排放。
参考文献
【1】熊放明,曹咏梅.《化工制图》[M].北京:化学工业出版社,2008.(6).
【2】吴卓,王林军.《机械制图》[M].北京:北京理工大学出版社,2005.(8).
【3】韩祥、姜艳华.《火电厂烟气脱硫设备及运行维护 》[M] (中国电力出版社),2016.(9).
【4】汪艳红.《我国火电厂烟气脱硫工艺现状及发展综述》[J],《硫磷设计与粉体工程》.2008.(2).
【5】董陈,乔海勇,牛国平,张波,王晓冰. 《某600MW机组SCR烟气脱硝装置优化设计》[J]. 《热力发电》. 2014(12)