论文部分内容阅读
中建中环工程有限公司 210008
摘要：石灰石-石膏湿法脱硫技术由于其技术成熟、运行可靠性高、脱硫效率高、适用煤种范围广等优点被广泛应用在大型火力发电厂中，但是也存在一些问题，本文详细介绍了其运行中存在的问题和改进措施，有其优化运行提供了一定的参考。
关键词：石灰石-石膏；结垢；腐蚀；磨损
一、石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术概述
1 脱硫原理
石灰石的主要成分为CaCO3，属弱酸强碱盐，难溶于水。石灰石作为脱硫剂的循环浆液与含SO2的烟气充分接触，SO2等酸性气体被水吸收，并溶解于水，产生的H+促进难溶于水的石灰石溶解，产生Ca2+和CO2，，CO2在酸性条件下逸出，Ca2+与生成的SO32-结合生成难溶于水的CaSO3·1/2H2O。CaSO3·1/2H2O属于中间产品，不稳定，不宜露天堆放，须对其强制氧化，使之转化为稳定的CaSO4·2H20，从而达到脱硫的目的。
2 工艺流程
石灰石-石膏湿法烟气脱硫的工艺流程见图1-1。
火力发電机组锅炉排放的高温烟气经除尘器后，进入脱硫系统。经烟气加热器（GGH）净化的湿烟气冷却后，进入吸收塔，与含有CaCO3的循环浆液逆流接触充分反应，烟气中的绝大部分S02溶解于循环浆液并被吸收，同时烟气中的灰尘也被洗涤，进入循环液中。烟气经吸收塔上部的气液分离器后出吸收塔，经烟气加热器加热后，从烟囱排出。
循环浆液中的水溶解吸收S02后，产生H+、HSO3-和SO32-，PH值下降，促使其中的CaCO3离解，生成Ca2+ 和CO32-。在酸性条件下，CO32-将转化为HCO3-，随着H+浓度的增加，HCO3-进一步转化为H2CO3，H2CO3不稳定，分解产生CO2气体逸出。Ca2+与HSO3-及SO32-生成不稳定的亚硫酸氢盐和亚硫酸盐。由于烟气中含有O2，部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，但氧化率很小，而且容易在设备、喷咀及管道内表面结垢，因此，为避免二次污染和结垢的发生，必须将其强制氧化，将不稳定的亚硫酸盐转变为稳定的硫酸盐。
二 石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术运行中存在的问题
1.结垢和沉积。结垢主要有3种形式：一是灰垢，主要集中在吸收塔入口干/湿交界处，原因是高温烟气中的灰分在遇到喷淋液的阻力后，与喷淋的石膏浆液一起堆积在入口，且越积越多；二是石膏垢，当吸收塔的石膏浆液中的CaSO4过饱和度大于或等于1.4时，溶液中的CaSO4就会在吸收塔内各组件表面析出结晶形成石膏垢；三是当浆液中CaSO3浓度偏高时就会与CaSO4同时结晶析出，形成混合结晶Ca（SO3）x·（SO4）·1/2H2O，即CCS垢。结垢和沉积将使管道堵塞、磨损、腐蚀，以及系统阻力增加，从而使烟气的流通面积减小，流速增大，烟气与浆液的接触几率减小，导致脱硫效率降低。
2.设备磨损。由于流体（烟气和石灰石浆液）中含有固体颗粒，流速高，当流体流过脱硫设备及管道时对相关部位产生切向切削和法向冲击而造成磨损，特别是当流体中含有剥落的垢块时磨损更加严重。磨损使浆泵等脱硫设备及管道的运行不稳定，从而降低脱硫效率。
3.设备腐蚀。腐蚀主要发生在热交换器、烟道和吸收塔等处。为满足吸收塔的进口烟温要求，流经热交换器的烟气温度可能会降至酸露点，烟气中的硫酸蒸汽凝结并附着于受热面，从而产生低温腐蚀，并会引起受热面粘结烟尘，导致堵塞加重。腐蚀使换热设备的运行可靠性降低，可用率下降，直接影响脱硫系统的运行效果。
三 改进措施
1 防止结垢和堵塞措施
①型式合适。目前用于湿法烟气脱硫系统的典型吸收塔有喷淋塔、填料塔、多孔板塔、液柱塔等，使用最为广泛的是喷淋洗涤塔（塔内无复杂的结构部件）。
②结构简单。内部结构不能复杂，一般采用无浆液停滞的塔结构。如重庆珞璜电厂就选用中空的液柱塔，塔内设置上百个陶瓷喷嘴，喷嘴喷出约6m高的液柱，烟气与脱硫浆液逆流接触，从而使塔内结垢大大减少。
③液气比要适当。注意选用适当的液汽比，设计合适的循环液量、吸收塔液室容量，以控制石膏的饱和度，并确保石膏晶种的生成。
④选择合理的工艺。如在吸收塔入口烟道增加冲洗水喷嘴，定期冲洗结尘，以减少结垢。
2 防止磨损
①设计时设备采用耐磨材料，并加内衬（如泵采用衬胶技术）或涂敷耐磨损材料；磨损严重部位（如管道的弯头、三通以及变径管等），可采取特殊防护措施，其备件应采用防磨材料制造，以便维修和更换。
②运行时采用合理的流速（金属磨损与流速的3～3.5次方成正比关系）；并控制流体中的固体颗粒含量（撞击次数越多磨损越多），如对进入吸收塔前的烟气进行高效除尘（静电除尘）；还要加强运行监控，以减少进入泵内的空气量，调整好吸入侧护板与叶轮之间的间隙，以减少气蚀磨损。
③检修时应加强对磨损严重部位的检测和修复。
3 防止腐蚀
①优化设计 根据流体的组成、温度和浓度等使用耐腐材料，并考虑防腐内衬的施工。如重庆珞璜电厂二期脱硫系统热交换器采用ND钢，并设计成光管式，减小壁厚，加大肋片厚度，增加肋片间距；吸收塔采用内衬玻璃鳞片树脂技术，不但基本解决了低腐问题，减少了维护费用，而且提高了运行的可靠性。又如连州电厂采用不锈钢、氯丁基橡胶、玻璃鳞片涂层和玻璃钢等防腐材料，有效地解决了腐蚀问题。
②加强运行监测和维护 如pH值范围的监测，因为控制pH值对脱硫效率和防止氧化皮有重大作用，但不适当地降低pH值也会导致加速腐蚀。因此，运行时要及时清理沉积物和氧化皮，否则会增加点蚀和缝隙腐蚀。
四 结束语：石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术鉴于其技术成熟、运行可靠性高、脱硫效率高等优点被广泛应用在火力发电厂的烟气脱硫，本文从实际运行中存在的问题作了深刻的阐述和分析，总结和提炼了对应的防止措施，可供有关单位参考也借鉴。
参考文献
[1]贾立军，刘炳光.我国烟气脱硫技术综述.盐业与化工.2006，35.
[2]王富勇.湿式石灰石-石膏法脱硫技术及分析.上海电力学院学报.2005，21.
[3]黄松荣，王刚.燃煤脱硫技术.工业安全与环保.2005，31.
[4]许红，刘尧祥.燃煤电厂烟气脱硫现状及其工艺.中国煤炭.2006，32.
[5]张扬帆，李定龙，王晋.我国烟气脱硫技术的发展现状与趋势.环境科学与管理.2006，31.
摘要：石灰石-石膏湿法脱硫技术由于其技术成熟、运行可靠性高、脱硫效率高、适用煤种范围广等优点被广泛应用在大型火力发电厂中，但是也存在一些问题，本文详细介绍了其运行中存在的问题和改进措施，有其优化运行提供了一定的参考。
关键词：石灰石-石膏；结垢；腐蚀；磨损
一、石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术概述
1 脱硫原理
石灰石的主要成分为CaCO3，属弱酸强碱盐，难溶于水。石灰石作为脱硫剂的循环浆液与含SO2的烟气充分接触，SO2等酸性气体被水吸收，并溶解于水，产生的H+促进难溶于水的石灰石溶解，产生Ca2+和CO2，，CO2在酸性条件下逸出，Ca2+与生成的SO32-结合生成难溶于水的CaSO3·1/2H2O。CaSO3·1/2H2O属于中间产品，不稳定，不宜露天堆放，须对其强制氧化，使之转化为稳定的CaSO4·2H20，从而达到脱硫的目的。
2 工艺流程
石灰石-石膏湿法烟气脱硫的工艺流程见图1-1。
火力发電机组锅炉排放的高温烟气经除尘器后，进入脱硫系统。经烟气加热器（GGH）净化的湿烟气冷却后，进入吸收塔，与含有CaCO3的循环浆液逆流接触充分反应，烟气中的绝大部分S02溶解于循环浆液并被吸收，同时烟气中的灰尘也被洗涤，进入循环液中。烟气经吸收塔上部的气液分离器后出吸收塔，经烟气加热器加热后，从烟囱排出。
循环浆液中的水溶解吸收S02后，产生H+、HSO3-和SO32-，PH值下降，促使其中的CaCO3离解，生成Ca2+ 和CO32-。在酸性条件下，CO32-将转化为HCO3-，随着H+浓度的增加，HCO3-进一步转化为H2CO3，H2CO3不稳定，分解产生CO2气体逸出。Ca2+与HSO3-及SO32-生成不稳定的亚硫酸氢盐和亚硫酸盐。由于烟气中含有O2，部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，但氧化率很小，而且容易在设备、喷咀及管道内表面结垢，因此，为避免二次污染和结垢的发生，必须将其强制氧化，将不稳定的亚硫酸盐转变为稳定的硫酸盐。
二 石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术运行中存在的问题
1.结垢和沉积。结垢主要有3种形式：一是灰垢，主要集中在吸收塔入口干/湿交界处，原因是高温烟气中的灰分在遇到喷淋液的阻力后，与喷淋的石膏浆液一起堆积在入口，且越积越多；二是石膏垢，当吸收塔的石膏浆液中的CaSO4过饱和度大于或等于1.4时，溶液中的CaSO4就会在吸收塔内各组件表面析出结晶形成石膏垢；三是当浆液中CaSO3浓度偏高时就会与CaSO4同时结晶析出，形成混合结晶Ca（SO3）x·（SO4）·1/2H2O，即CCS垢。结垢和沉积将使管道堵塞、磨损、腐蚀，以及系统阻力增加，从而使烟气的流通面积减小，流速增大，烟气与浆液的接触几率减小，导致脱硫效率降低。
2.设备磨损。由于流体（烟气和石灰石浆液）中含有固体颗粒，流速高，当流体流过脱硫设备及管道时对相关部位产生切向切削和法向冲击而造成磨损，特别是当流体中含有剥落的垢块时磨损更加严重。磨损使浆泵等脱硫设备及管道的运行不稳定，从而降低脱硫效率。
3.设备腐蚀。腐蚀主要发生在热交换器、烟道和吸收塔等处。为满足吸收塔的进口烟温要求，流经热交换器的烟气温度可能会降至酸露点，烟气中的硫酸蒸汽凝结并附着于受热面，从而产生低温腐蚀，并会引起受热面粘结烟尘，导致堵塞加重。腐蚀使换热设备的运行可靠性降低，可用率下降，直接影响脱硫系统的运行效果。
三 改进措施
1 防止结垢和堵塞措施
①型式合适。目前用于湿法烟气脱硫系统的典型吸收塔有喷淋塔、填料塔、多孔板塔、液柱塔等，使用最为广泛的是喷淋洗涤塔（塔内无复杂的结构部件）。
②结构简单。内部结构不能复杂，一般采用无浆液停滞的塔结构。如重庆珞璜电厂就选用中空的液柱塔，塔内设置上百个陶瓷喷嘴，喷嘴喷出约6m高的液柱，烟气与脱硫浆液逆流接触，从而使塔内结垢大大减少。
③液气比要适当。注意选用适当的液汽比，设计合适的循环液量、吸收塔液室容量，以控制石膏的饱和度，并确保石膏晶种的生成。
④选择合理的工艺。如在吸收塔入口烟道增加冲洗水喷嘴，定期冲洗结尘，以减少结垢。
2 防止磨损
①设计时设备采用耐磨材料，并加内衬（如泵采用衬胶技术）或涂敷耐磨损材料；磨损严重部位（如管道的弯头、三通以及变径管等），可采取特殊防护措施，其备件应采用防磨材料制造，以便维修和更换。
②运行时采用合理的流速（金属磨损与流速的3～3.5次方成正比关系）；并控制流体中的固体颗粒含量（撞击次数越多磨损越多），如对进入吸收塔前的烟气进行高效除尘（静电除尘）；还要加强运行监控，以减少进入泵内的空气量，调整好吸入侧护板与叶轮之间的间隙，以减少气蚀磨损。
③检修时应加强对磨损严重部位的检测和修复。
3 防止腐蚀
①优化设计 根据流体的组成、温度和浓度等使用耐腐材料，并考虑防腐内衬的施工。如重庆珞璜电厂二期脱硫系统热交换器采用ND钢，并设计成光管式，减小壁厚，加大肋片厚度，增加肋片间距；吸收塔采用内衬玻璃鳞片树脂技术，不但基本解决了低腐问题，减少了维护费用，而且提高了运行的可靠性。又如连州电厂采用不锈钢、氯丁基橡胶、玻璃鳞片涂层和玻璃钢等防腐材料，有效地解决了腐蚀问题。
②加强运行监测和维护 如pH值范围的监测，因为控制pH值对脱硫效率和防止氧化皮有重大作用，但不适当地降低pH值也会导致加速腐蚀。因此，运行时要及时清理沉积物和氧化皮，否则会增加点蚀和缝隙腐蚀。
四 结束语：石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术鉴于其技术成熟、运行可靠性高、脱硫效率高等优点被广泛应用在火力发电厂的烟气脱硫，本文从实际运行中存在的问题作了深刻的阐述和分析，总结和提炼了对应的防止措施，可供有关单位参考也借鉴。
参考文献
[1]贾立军，刘炳光.我国烟气脱硫技术综述.盐业与化工.2006，35.
[2]王富勇.湿式石灰石-石膏法脱硫技术及分析.上海电力学院学报.2005，21.
[3]黄松荣，王刚.燃煤脱硫技术.工业安全与环保.2005，31.
[4]许红，刘尧祥.燃煤电厂烟气脱硫现状及其工艺.中国煤炭.2006，32.
[5]张扬帆，李定龙，王晋.我国烟气脱硫技术的发展现状与趋势.环境科学与管理.2006，31.