论电厂湿法脱硫石灰石闭塞原因及预防措施论文_杨学志

论电厂湿法脱硫石灰石闭塞原因及预防措施论文_杨学志

石灰石-石膏湿法烟气脱硫是我国燃煤电厂烟气脱硫中广泛采用的一种工艺,石灰石作为SO2的吸收剂,在脱硫反应工艺中相当重要,由于废浆液排放不及时或燃煤SO2含量长期超过设计值运行,会出现石灰石耗量不正常增加,pH值先上升后不断下降的现象,石灰石的利用率降低甚至丧失,这就是所谓的石灰石晶种被“闭塞”现象。“闭塞”石灰石的物质主要有亚硫酸钙、石膏、粉尘、Al2O3生成的络合物,目前解决闭塞的主要方法有二个:一是提高亚硫酸盐的氧化率(降低燃煤中SO2含量是关键),增加氧化空气量和降低PH值;二是置换石膏浆液,即向吸收塔内大量补水,把已经被石灰石闭塞的浆液抛弃外排。第二种虽然是一种阻止吸收塔浆液进一步恶化的有效应急方法,但是不能长时间维持系统运行。因为,浆液外排不仅打破了脱硫系统闭式循环的稳定性,系统中物料输入量和输出量不能保持平衡,将造成现场污染,而且成本费用增加。同时由于高浓度浆液腐蚀性强,极易对输送它的渣浆泵及相关设备系统造成腐蚀磨损。本文就如何避免石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统运行中“闭塞”现象的发生进行初浅探讨。

1 工艺系统简介

采用石灰石粉或石灰粉作为脱硫吸收剂,加水混合、搅拌制成石灰石浆液,经供浆泵打入吸收塔内,与烟气充分混合接触,产生一系列化学反应,从而使SO2被从烟气中吸收。脱硫后的烟气,再经除雾器清洗后从烟囱排出。

吸收塔中的化学反应过程为:

CaCO3+SO2+H2O = CaSO3(1/2H2O)+1/2H2O+CO2

CaSO3(1/2H2O)+1/2O2+H2O = CaSO4(2H2O)+1/2H2O

反应生成的浆液经泵送至旋流分离器进行分离,密度小的(大约含3%的固态物)经过溢流管回到吸收塔再循环利用;密度大的回流至石膏浆液罐,经浓缩、脱水成为石膏,可作为建筑材料等进行综合利用。

2 石灰石闭塞成因分析

燃煤中含硫量增加或由于锅炉负荷增加引起燃煤量烟气量增加,造成补浆量增大,浆液中石灰石形成过饱和状态。

2.1 烟气中含硫量大

燃煤中的含硫量增加或由于锅炉负荷增加引起燃煤量、烟气量增加,使吸收塔入口烟气SO2浓度高于设计值。

2.2 氧化风量不足

烟气SO2浓度增大后,氧化风量也应随之增加,如果没有及时补给氧气量,使吸收塔浆液因氧化不充分导致亚硫酸盐过剩,就会闭塞在石灰石的表面,抑制了石灰石的溶解。

2.3 烟尘浓度高

当除尘器由于某种原因效率下降后,进入脱硫系统入口烟气浓度会升高,由于烟尘中含有氟化物和铝化物,随着浆液中灰尘量的增加,浆液中的氟化物和铝化物也会增加,尤其是在高pH值下更易形成氟铝络合物,由于这些络合物的表面积很小,很容易闭塞在CaCO3表面而阻止CaCO3的溶解。

2.4 石灰石品质差或粒度不当

当石灰石粉中的CaCO3成分含量低于90%,氧化镁及碳酸镁的质量就会超标或石灰石的粒度太细或太粗,都容易造成闭塞。

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3 石灰石闭塞的预防

根据原烟气SO2排放浓度及负荷的变化,及时调整石灰石浆液的加入量,必要时增开一台氧化风机,进入吸收塔的氧化空气温度控制在40~50℃;使吸收塔出口净烟气SO2排放浓度控制在35mg/Nm3;吸收塔浆液pH值控制在5.0~5.6;塔内浆液密度值控制在1100~1120kg/m3;同时加大废水的排放量。

当原烟气SO2浓度增高,过量加浆导致石灰石闭塞发生时,最快捷有效的方法是降低锅炉负荷,其次是改换含硫量少的燃用煤种,进而降低烟气SO2浓度和烟气流量。减少补浆量降低浆液PH值,重新使得浆液活性恢复。

加强对电除尘器的维护,防止出现电场跳闸,尤其应避免电场跳闸时高浓度的烟尘进入吸收塔。

要根据氧化风机出口压力和温度变化,及时清理氧化风机的进气过滤器,防止氧化风管结垢,同时要做好对氧化风机的维护,确保氧化风机正常运行和备用氧化风机可随时投运。

加强石灰石来料品质的监督,石灰石中碳酸钙含量不得低于90%,石灰石粒度不能太粗或太细,要求通过250目筛(61μm)在90%以上。

注意锅炉燃用煤种的优化配置,白天发电负荷高时,少用高硫煤,夜间发电负荷低时和非供暖期,可适当增加高硫煤的投配量;春秋两季尽量多储备一些低硫煤,专供夏冬两季用电高峰期配煤用,使原烟气SO2浓度稳定在正常工况。

各项指标的控制调整由原来的人工改为连锁自动化,如氧化风量、石灰石浆液的加入量、锅炉负荷等均可根据烟气中SO2和粉尘浓度、含量等指标变化,实现实时在线跟踪自动调整。

4 结语

在采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的火电厂普遍存在石灰石闭塞问题,造成这一现象的因素很多,但根本原因是燃用煤种的含硫量太高的和波动变化太大。如果短时间内无法改变燃用煤种的话,需要从煤种配置、生产调度、检修维护、运行操作控制、现场管理、设备改造等多方面入手,有的放矢地采取相应的措施,恢复浆液活性,避免石膏浆液外排。

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论文作者:杨学志

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期

论文发表时间:2020/3/16

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