摘要:石灰石/石灰-石膏法是我国应用最广的烟气脱硫技术,吸收塔是该工艺的核心组件。本文探讨了吸收塔在实际运行过程中存在的浆液恶化、腐蚀和结垢等常见问题,并针对性地提出了对策和安全管控措施。
关键词:脱硫;吸收塔;石膏;对策
1 前言
我国是世界煤炭大国,煤炭在我国能源结构中占据重要地位。然而,煤炭燃烧带来的二氧化硫释放问题,备受关注。二氧化硫易溶于水,进而生成亚硫酸、硫酸等酸性物质,通过人体接触吸收后,会对人眼以及呼吸道粘膜产生强烈的刺激作用,长期积累还会引起肺水肿等内部疾病,危害人体健康。另外,由二氧化硫引发的酸沉降问题,会造成植物生长不良、建筑物腐蚀和水体酸碱性异常等不良影响。热电厂是我国重要的二氧化硫排放源之一,因此,做好热电厂的烟气脱硫工作,对于减少二氧化硫污染和保护生态环境具有极为重要的意义。
2石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫
烟气脱硫技术是二氧化硫排放的有效手段之一。按照吸收剂和脱硫产物的状态不同,可分为三种:干法烟气脱硫、湿法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。其中,湿法脱硫的处理率最高,是目前乃至今后相当长时间内,占据市场主导地位的脱硫方法。
湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂洗涤烟气脱除SO2,最为常用的湿法脱硫工艺为石灰石/石灰-石膏法。尽管该工艺存在腐蚀、结垢、废液后处理和一次性投资大等不足,但因其具有反应速度快、脱硫效率高、技术成熟、副产物经济收益大等优点,成为我国应用最广的烟气脱硫方法。
图1 石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺流程图
石灰石/石灰-石膏法的工艺流程如图1所示。锅炉烟气经过除尘、冷却后进入吸收塔,吸收塔内含有已经配置好的石灰浆液,烟气先在吸收塔内进行SO2和SO3吸收;然后经过吸收塔内的除雾器将烟气中的液滴去除,防止对吸收塔的内壁产生腐蚀;再传递至热交换器提升烟气的温度,增强烟气向烟囱的扩散能力,进而通过烟囱向大气排放。石灰浆液在与SO2反应后可通过脱水处理得到石膏。石膏可制造墙板或水泥出售,或者用于土地回填。
吸收塔是实现烟气脱硫的核心部件之一,含硫烟气在吸收塔内通过一系列的化学反应实现了含硫成分的去除。在石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺中,吸收塔具有不可替代的地位和作用。吸收塔内气液两相的流动方式可以逆流也可并流,通常采用逆流操作,烟气从喷淋区下部进入吸收塔,与均匀喷出的石灰浆液逆流接触,可以实现烟气与吸收液的充分接触[1]。由于脱硫涉及的化学反应和传质过程,多在吸收塔内部完成,长期运行过程中吸收塔内部必然会出现一些问题,需要及时发现并加以维护管理。
3 吸收塔常见问题
3.1 吸收塔浆液恶化
吸收液与含硫气体作用过程中,会出现浆液恶化现象,其主要表现为浆液的浓度、碳酸盐与亚硫酸盐含量严重超标,从而出现石膏浆液脱水困难、石膏品质差、脱硫效率大幅下降等现象。导致浆液恶化的主要原因包括[2]:1)工艺水多为循环水,重复利用率较高,致使重金属离子、氯离子、悬浮物等有害成分富集甚至超标,抑制石灰石溶解和亚硫酸盐氧化;2)进气烟尘表面吸附的重金属会与浆液中的Ca2+竞争同HSO3—结合的机会,甚至出现浆液“中毒”现象;3)进气杂质的抑制作用或SO2浓度突变,势必造成供浆量增加,若浆液浓度过高,会促使大量晶种趋于形成微细颗粒,难以脱水,甚至难以自然沉降[3];3)设备消缺不及时,未能检查出真正问题所在。
3.2 吸收塔内部腐蚀
吸收塔内部的腐蚀主要是因为进气中部分SO2被氧化成SO3,SO3与水蒸汽作用形成的硫酸雾沉积;其次,脱硫系统的反应温度促使浆液中的H2SO3和稀H2SO4处于活化状态,渗透能力增强,加速设备腐蚀;再者,烟气和工艺水中含有的Cl—在浆液中累积,逐步破坏塔体金属表面的钝化膜,加之金属内壁会与水及电解质形成原电池结构,导致的电化学作用亦加剧吸收塔腐蚀。
4 对策
吸收塔能否稳定运行,受到烟气特性、原料品质、工艺特点、人员培训和日常管控等诸多因素影响。因此,针对常见的浆液恶化、腐蚀和结垢等问题,我们提出了一些针对性的预防和处理方法。
1)做好脱硫前的除尘工作。吸收塔进气的烟尘成分受煤炭品质、锅炉燃烧方式、电除尘器运行效率等多种因素影响。因此,通过调换煤种、采用低NOx燃烧系统、改进锅炉点火方式、调节电除尘器运行参数等途径,减少燃煤灰分,促进完全燃烧,降低电除尘器的出口含尘浓度,提高吸收塔的运行效率。
2)强化脱硫剂的品质监管。结合定期的、规范的成分化验报告制度,保证石灰石/石灰的质量符合脱硫工艺指标要求。
3)合理调控吸收塔的浆液pH值。pH值>6时,SO2的吸收效果较好,但大量存在的CaSO3易造成结垢、堵塞;pH值<4.5时,虽然有助于CaSO3向石膏转化,但SO2的吸收反应几乎停滞,且存在设备腐蚀问题。因此,湿式脱硫系统中,一般控制pH值在4.5~6.0之间[5],可通过添加氢氧化钠、己二酸等酸碱药剂加以调节。
4)加强工艺水、滤液水的水质监测,通过规范循环水杀菌剂的投加方式、调节系统废水排放量等手段,控制悬浮物、金属离子、氯离子等杂质含量。
5)制定标准化管理措施和常见故障问题的应对方案,定期对管理人员和操作人员进行安全意识教育、操作技术培训和突发事故演练,签订责任状,确保责任落实到人。
参考文献:
[1]蒋展鹏.环境工程学[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]况延良.脱硫吸收塔浆液品质恶化原因分析[J].东北电力技术,2013(8):46-49.
[3]曾庭华,杨华,廖永进,郭斌.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京:中国电力出版社,2008.
[4]支宝贵.火电厂脱硫吸收塔运行中产生结垢的原因和解决办法[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(27).
[5]卢飚.浅析电厂烟气湿法脱硫技术问题及脱硫效率[J].中国电力教育,2008,1.
作者简介:
姓名:蔡薇 1965年,女,汉,工程技术人员 研究方向:火力发电。
论文作者:蔡薇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/29
标签:吸收塔论文; 烟气论文; 浆液论文; 石膏论文; 石灰石论文; 石灰论文; 湿法论文; 《电力设备》2017年第25期论文;