石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题1
石灰石_石膏湿法脱硫真空皮带脱水机常见问题探讨及处理方法

石灰石/石膏湿法脱硫真空皮带脱水机常见问题探讨及处理方法发布时间:2021-07-20T10:54:09.863Z 来源:《当代电力文化》2021年9期作者:刘彬[导读] 真空皮带脱水机主要是依靠真空吸力在石膏浆液中对水进行刘彬大唐滨州发电有限公司山东滨州 256600摘要:真空皮带脱水机主要是依靠真空吸力在石膏浆液中对水进行抽吸,使固液分离。
真空脱水机适合应用在粒度小、不容易沉淀的物料,其滤料厚度能够达到3mm以上,具有液面自动控制和滤布自动调偏的特征,脱水性能良好。
但因为脱硫工艺系统非常复杂,真空皮带脱水机会出现一些问题,本文就对石灰石/石膏湿法脱硫真空皮带脱水机的常见问题以及处理方法进行探讨。
关键词:真空皮带脱水机;常见问题;处理方法;脱硫工艺前言真空皮带脱水机主要由结构支架、主动轮、从动轮、驱动装置、橡胶皮带、皮带支撑、真空箱、皮带浮动板、滤布、滤布的纠偏、滤布冲洗、轴承、加料器和滤饼清洗装置等构成。
在具体工作流程中,石灰石浆液与塔内进行吸收并同烟气中的二氧化硫和三氧化硫发生化学反应,产生硫酸钙和亚硫酸钙,再在氧化风的氧化下产生二水硫酸钙,二水硫酸钙是石膏的主要成分。
真空皮带脱水机的目的就是依靠真空吸力在石膏浆液中对水进行抽吸,达到固液分离的目的。
虽然真空皮带脱水机的脱水性能较好,在工艺流程中,经过脱水,可以形成含水量小于15%的石膏产品,可是在具体应用过程中,仍然会出现很多问题。
本文主要针对石灰石/石膏湿法脱硫真空皮带脱水机的常见问题和处理方法两个方面进行探讨。
1 石灰石/石膏湿法脱硫真空皮带脱水机的常见问题以及处理方法1.1滤布跑偏通常真空皮带脱水机都会设置滤布跑偏报警装置和自动纠偏装置,一旦滤布跑偏,就会发生警报,以此提醒工作人员。
自动纠偏装置有电动和气动两种方式,气动自动纠偏装置由传感器、调节气囊和气源分配器构成,当滤布出现跑偏情况,气源分配器会按照滤布跑偏的方向向两个调节气囊分配压缩空气,调整辊筒角度,及时纠正滤布走向,让滤布回到正确位置。
脱硫系统运行中常见问题及处理

脱硫系统运行中常见问题及处理1 引言石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前较为成熟的脱硫工艺,被广泛应用于火电厂烟气净化处理系统中,我公司三四期脱硫系统陆续投入运行,在调试及运行过程中出现了一些问题,也是其它电厂经常遇到的问题。
2 吸收塔溢流问题2.1 吸收塔溢流现象调试及运行中吸收塔会发生浆液溢流现象,而且此现象很普遍。
溢流现象不是连续的,而且有一定的规律性,表面现象来看,很不好解释。
例如我公司#5吸收塔溢流管线标高为11150mm,溢流排水管线位置13110mm,上面呼吸孔标高为14000mm。
系统停运时液位正常,运行中液位显示10000mm时溢流口开始间歇性溢流,并从呼吸孔排出泡沫。
对液位计、溢流口几何高度进行校验,没有发现问题。
当液位降低到8.5米左右,烟气会从塔体溢流口冒出,造成浆液从呼吸孔喷出。
2.2 原因分析DCS显示的液位是根据差压变送器测得的差压与吸收塔内浆液密度计算得来的值,而不是吸收塔内真实液位。
由于循环泵、氧化风机的运行,而且水中杂质(有机物,盐类等)、氧量较大,而引起浆液中含有大量气泡、或泡沫,从而造成吸收塔内浆液的不均匀性,由于浆液密度表计取样来自吸收塔底部,底部浆液密度大于氧化区上部浆液密度,造成仪表显示偏低。
我公司脱硫用水采自机组循环水排污水,水质较差,有机物较高可达30~40,CL-含量超过1100 mg/l。
此时吸收塔内液位超过了表计显示液位,此时塔内液位已经达到了溢流口的高度,再加上脉冲扰动、氧化空气鼓入、浆液的喷淋等因素的综合影响而引起的液位波动,并且浆液液面随时发生变化,导致吸收塔间歇性溢流。
2.3 处理方案2.3.1 确定合理液位调试期间确定合理的运行液位,根据现场运行条件,人为降低运行控制液位计显示液位,使塔内实际液位仅高于塔体溢流口高度,防止烟气泄露。
修正吸收塔浆液密度来提高液位计显示液位,控制液位在塔体溢流口至溢流排水口标高之间。
2.3.2 加入消泡剂尽管确定液位仅高于塔体溢流口高度,也难免吸收塔浆液泡沫从呼吸孔冒出。
火电厂脱硫吸收塔运行中产生结垢的原因和解决办法

火电厂脱硫吸收塔运行中产生结垢的原因和解决办法摘要:介绍了火电厂烟气脱硫鼓泡塔系统结垢的问题,分析了运行中发生结垢原因及其产生的机理,提出了脱硫运行中解决结垢的办法。
关键词:结垢;冲洗水管;溶解度;解决办法引言:国家发展改革委和国家环保总局联合会下发了《燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施运行管理办法(试行)》以来,有力的加快了燃煤机组烟气脱硫设施的投运率,极大的减少了二氧化硫排放量。
随着脱硫设施的投运,脱硫系统均出现了系统结垢问题,吸收塔系统结垢已成为影响脱硫系统安全稳定运行的关键因素之一,系统内部结垢会严重影响脱硫系统的运行稳定性,必要时需停机处理。
本文以台山电厂4号机组鼓泡式吸收塔(以下简称鼓泡塔)为例,讲解鼓泡塔系统结垢产生的原因和解决办法。
1. 脱硫系统垢的形成机理1.1 “湿-干”界面结垢的形成“湿-干”界面结垢主要是吸收塔浆液在高温烟气的作用下,浆液中的水分蒸发导致浆液迅速的固化,这些含有硅、铁、铝以及钙等物质,且有一定粘性的固化后的浆液在遇到塔里部件后会粘附沉降下来,随着高温继续作用,致使沉降后的层面浆液逐渐成为结垢类似水泥的硬垢。
在鼓泡式吸收塔中烟气冷却器入口烟道、烟气冷却器喷嘴、吸收塔升气管外壁、吸收塔鼓泡管内部、氧化风喷嘴喷口位置均易形成此类结垢。
如图1所示:图1:鼓泡管内壁结垢1.2 结晶结垢的形成物质从液态到固态的转变过程统称为凝固,如果通过凝固能形成晶体结构,即为结晶。
(1)结晶硬垢在鼓泡式吸收塔内,当塔内石膏浆液过饱和度大于或等于140%时,浆液中的CaSO4将会在塔内各部件表面析出而形成结晶石膏垢,此类石膏垢以吸收塔内壁面和烟气冷却泵、石膏排出泵入口滤网侧居多,以硬垢为主。
(2)结晶软垢当脱硫系统自然氧量和强制氧量不能满足CaSO3●1/2H2O的氧化成CaSO4●2H2O时,CaSO3●1/2H2O的浓度就会上升而同硫酸钙一同结晶析出形成结晶石膏软垢。
软垢在塔内各部件表面逐渐长大形成片状垢层,但当氧化风量足够时软垢很少发生。
湿法脱硫存在的主要问题与技术探讨

湿法脱硫存在的主要问题与技术探讨摘要:经济的发展,城市化进程的加快,人们对电能的需求也逐渐增加。
在我国现代化建设阶段,燃煤电厂发挥着重要作用,也是国民经济的支柱性产业之一。
燃煤电厂的生产运作有效地满足了广大群体日常生活、生产中对电力的需求,对我国经济发展进步起到推动型作用。
燃煤发电阶段形成废水、废气等污染物,其中废水的类型较多,脱硫废水便是其中的典范。
化学沉淀是处理脱硫废水的常用方法,尽管其费用支出较少,但经该工艺处理后的污水,很难保证整体达标,污水内含盐量偏高,若未经处理直接排放很可能导致二次污染。
湿法脱硫废水零排放处理能解除如上问题,具有能耗低、环保等诸多优势。
本文就湿法脱硫存在的主要问题与技术展开探讨。
关键词:脱硫系统;问题;技术探讨;经验分享;经济运行;节能与减排引言随着环保形势的日益严格,以及《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》发布与执行,燃煤电厂脱硫废水零排放也成为关注重点。
脱硫废水零排放工艺是指将脱硫废水进行预处理后对废水进行采用蒸发、结晶等方法进行深度处理,达到废水零排放的目的。
1燃煤电厂脱硫废水的来源及特点在燃煤电厂,烟气污染物主要包括了二氧化硫、硫化物、氯化物、氟化物、重金属离子和烟尘等,为了防止硫化物的污染,要对含硫烟气进行脱硫处理。
按工艺特点目前主要可分湿法、半干法和干法3种烟气脱硫技术,中国烟气脱硫技术和其应用比例如图1所示,大部分燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。
湿法脱硫工艺为避免系统内污染物富集,须排放一部分废水以维持系统内污染物浓度,这部分废水主要含有大量悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属等污染物。
脱硫废水水质特点及其可能危害影响见表1。
图1中国烟气脱硫技术与其应用占比表1脱硫废水水质特点及可能危害影响2湿法脱硫存在的主要问题某公司2×330MW机组采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置,每台机组对应一座脱硫塔,烟气系统不设GGH和旁路烟道,增压风机与引风机合并设置,脱硫系统压降通过引风机克服,两台机组共用一座210m高内衬钛钢烟囱,每台机组脱硫设施原设计配置三台脱硫浆液循环泵,原脱硫设施设计脱硫出口二氧化硫排放浓度200mg/Nm3以下,为了进一步满足日益严格的污染物排放标准,2015年,通过对脱硫设施实施提效改造,目前,每座脱硫塔配置五台脱硫浆液循环泵,设计脱硫效率98.99%,在脱硫设施出口新增湿式除尘器,经过改造后,净烟气二氧化硫排放浓度达到35mg/Nm3以下,满足超低排放指标要求。
火电厂脱硫吸收塔结垢原因分析及防治措施

火电厂脱硫吸收塔结垢原因分析及防治措施发布时间:2021-12-22T04:02:42.323Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第15期作者:胡云龙周志忠[导读] 石灰石-石膏湿法脱硫是目前我国火电厂常用的一种脱硫方式,华能沁北电厂#3机组脱硫超净改造后采用双塔湿法脱硫。
华能沁北发电有限责任公司河南济源 459012摘要:石灰石-石膏湿法脱硫是目前我国火电厂常用的一种脱硫方式,华能沁北电厂#3机组脱硫超净改造后采用双塔湿法脱硫。
吸收塔结垢为湿法脱硫中常见的问题之一,吸收塔结垢不仅影响脱硫吸收塔的运行效率,还会加速吸收塔相关设备的磨损,危机脱硫系统的安全稳定运行。
本文以华能沁北电厂#3机组脱硫系统为例,对吸收塔结垢成分进行化验分析,并采集#3机组脱硫系统运行参数,结合数据分析归纳总结吸收塔结垢原因,并提出防治措施。
希望能够对脱硫系统的运行调整起到一定的参考作用。
关键词:燃煤发电;湿法脱硫;吸收塔结垢1 华能沁北电厂#3脱硫系统简介我厂超净改造后,#3脱硫吸收塔采用湿法脱硫,双塔运行方式。
吸收塔布置如图所示。
从锅炉排出的烟气通过引风机先后进入一级吸收塔、二级吸收塔,烟气经过吸收塔时,烟气中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性成分被吸收,经过除雾器时,除去烟气中携带的雾滴,防止因雾滴沉降造成设备腐蚀,每层喷淋装置对应1台浆液循环泵,经洗涤和净化的烟气流出二级吸收塔,经烟道除雾器后进经烟囱排放。
吸收塔浆液池中的石灰石/石膏浆液由循环泵送至浆液喷雾系统的喷嘴,产生细小的液滴沿吸收塔横截面均匀向下喷淋。
SO2、SO3与浆液中石灰石反应,生成亚硫酸钙和硫酸钙。
在吸收塔浆池中鼓入空气将生成的亚硫酸钙氧化成硫酸钙,硫酸钙结晶生成石膏。
经过脱水机脱水得到副产品石膏。
2 吸收塔结垢原因分析2.1脱硫吸收塔结垢成分分析在#3脱硫系统检修期间,发现#3脱硫一级塔内部烟气进出口处以及氧化风出口处有严重的结垢现象,对垢样化验,成分占比如下:氢氧化钙亚硫酸钙硫酸钙碳酸钙氧化镁二氧化硅三氧化二铝三氧化二铁1.22% 2.05% 47.59% 21.28% 8.08% 10.38 6.76 0.38对半年内#3脱硫一级塔吸收塔浆液分析报告汇总归纳,其成分如下:pH值密度碳酸钙亚硫酸钙酸性不溶物5.8 1180Kg/m3 1.88% 1.12% 18.25%2.2结垢原因分析:通过日常运行情况得知,我厂#3脱硫一级塔pH值波动范围较大,在4.5值6.0之间,而当pH值较低时,亚硫酸钙溶解度明显提高,随着吸收塔浆液pH值的上升,亚硫酸钙溶解度下降,在吸收塔内部烟气进出口处以及氧化风出口处等干湿交界处极易形成亚硫酸钙软垢,随着烟气和氧化风的作用最终形成硫酸钙硬垢。
石灰石—石膏湿法 烟气脱硫工艺影响因素

石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺的影响因素分析摘要:本文主要讲述了工业石灰石—石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺的影响因素分析,通过对石灰石—石膏法分析开辟了新运用前景。
0前言二氧化硫是主要大气污染物之一,严重影响环境,威胁人们的生活健康。
削减二氧化硫的排放量,保护大气环境质量,是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。
目前,国内外处理低浓度SO2烟气的方法有许多,钙法是采用石灰石水或石灰石乳洗涤含二氧化硫的烟气,技术成熟,生产成本低,但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。
针对传统脱硫方法存在的缺陷,本文阐述了主要钙法在处理低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺的影响因素分析,这些影响因素分析解决资源合理利用问题。
获得了良好的社会效益和经济效益。
1常用湿法烟气脱硫技术介绍1.1石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺原理该法是将石灰石粉磨成小于250目的细粉,配成料浆作SO2吸收剂。
在吸收塔中,烟气与石灰石浆并流而下,烟气中的SO2与石灰石发生化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙,在吸收塔低槽内鼓入大量空气,使亚硫酸钙氧化成硫酸钙,结晶分离得副产品石膏。
因此过程主要分为吸收和氧化两个步骤:(1)SO2的吸收石灰石料降在吸收塔内生成石膏降,主要反应如下:CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2(2)亚硫酸钙氧化由于烟气中含有O2,因此在吸收过程中会有氧化副反应发生。
在氧化过程中,主要是将吸收过程中所生成的CaSO3·1/2H2O氧化生成CaSO4·2H2O。
2CaSO3·1/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO4·2H2O由于在吸收过程中生成了部分Ca(HSO3)2,在氧化过程中,亚硫酸氢钙也被氧化,分解出少量的SO2:Ca(HSO3)2+1/2O2+ H2O=CaSO4·2H2O+ SO2亚硫酸钙氧化时,其离子反应可表达为:CaSO3·1/2H2O+H+ Ca2++ HSO3—+1/2H2OHSO3—+1/2O2 SO42—+H+Ca2++ SO42—+2H2O CaSO4·2H2O由以上反应可见,氧化反应必须有H+存在,浆液的PH值在6以上时,反应就不能进行。
影响石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统可靠性的原因及防治对策

收 稿 日期 : 0 8 0 — 8 2 0 —80
作 者 简 介 : 春 华 (9 8 ) 男 , 吴 1 6一 , 高级 工程 师 , 事 电力 环 保 工 程 及 职 业 卫 生评 价 _ 作 。 从 T -
影 响
表示 为装 置运 行 时间扣 除装 置强 迫 降负荷 和强 迫 带
负 荷 运行 时 间 的差 值 与实 际要 求 装 置 运 行 时 间之 比。本文 就相关 问题作 以分 析 , 出 防治对 策 。 提
1 影响 F GD 系 统 可 靠 性 的 因 素
1 1 设计 条件 对 F . GD系统 可靠 性 的影 响 1 1 1 烟气 特性 对脱 硫 系统 可靠性 的影 响 . .
由于氧 化装 置设 计不 合理 , 反应罐 直 径较 大 , 如 氧化
空 气分 布 不 均匀 , 反 应 罐 区域 的设 备 布置 不 合 理 或 等 因素使 氧化 不充 分 , 而 发生 大量 结垢 , 块堵 塞 从 垢
硫 固体产 物 , 要增 大设 备 容量 , 需 同时 给 固体 副产物
学工 艺参 数也 比较 高 , 任何 设 计失误 或 设备 容量 、 类 型选择 不 当都 将影 响脱 硫 系统 的可靠 性 。如 强制 氧 化 装 置会 由 于设 计不 当造 成 氧 化不 充 分 , 不 仅 会 这 发 生结 垢 , 还会 影 响脱硫 效 率 和石膏 纯度 , 使脱 硫装
An lsso a t r n le cn me l tn e GD ay i fF co sI f n igLi /i S o eW tF u me
Sy t m la lt n e a i n s e Re i bi y a d Pr c uto i
湿法烟气脱硫系统中石灰石品质的要求.

石灰石贮仓:直径 15 米,高 21 米,填料到 17 米左右,即有效,石灰石料粒密度为 1.2-1.4t/m ,自填坡 800m ,填到 17 米需要物料
4000t。
2- SO3
+
SO2+
H2O→
-
2HSO3
2、MgCO 3 含量过高容易阻碍石灰石的溶解从而降低脱硫效率,这主要是 2+
因为 Mg 的存在对氟-铝钝化膜的形成有很强的促进作用,这种钝化膜 的包裹引起石灰石的溶解速率降低,也就降低了石灰石的利用率。另一方 面,易溶的镁盐在吸收塔内累积,浆液中高浓度的镁离子和亚硫酸根离子 将降低石灰石的溶解速率,从而增加石灰石耗量。
二、 其它(主要包括 SiO2、Al 2O3 和 Fe2O3 等惰性物质)
浆液中的惰性物质通过石膏旋流器的顶流,大部分都返回了吸收塔,因此惰性 物质在 FGD 系统内有一个累积的过程。过高的飞灰浓度对 FGD 系统是不利的,主 要有以下影响:
1、惰性物质含量过低将降低石膏品质和石灰石反应活性(与白云石类似)。
3、高含量可溶性盐在塔内浆液中的浓度富集,会导致循环浆液浓度过 高,致使系统运行负荷增大,耗电量也增加。
4、镁离子在结晶过程中也是一种晶体污染物,它将显著地降低副产物地 结晶性能。碳酸镁最终可以转化为硫酸镁影响石膏的纯度,同时也需要更 多的冲洗水。
5、MgCO3 的另一种形态是白云石,其中含有 1:1 的 Ca 和 Mg 。白云石通常 在 FGD 系统中是不可溶解的,常作为一种惰性物质排放。石灰石中白云石的含量 十分重要,因为白云石中将带走与 Mg 等量的 CaCO3,从而增加了石灰石的消耗 量,降低了石膏品质。同时白云石对石灰石的溶解活性是有害的,因此白云石含量 越高,石灰石的反应活性越低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第20卷第5期电站系统工程V ol.20 No.5 2004年9月Power System Engineering Sep., 2004 文章编号:1005-006X(2004)05-0041-03石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题哈尔滨工业大学杜 谦 吴少华 朱群益 秦裕琨 摘要:结垢是影响石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统运行安全性的主要问题之一。
分析了湿法烟气脱系统中各类垢体的形成机理,并阐述了系统结垢的主要防治方法。
关键词:石灰石;石灰;湿法烟气脱硫;结垢中图分类号:X511文献标识码:AScaling Problem of Wet Limestone/Lime Flue Gas DesulfurizationDU Qian, WU Shao-hua, ZHU Qun-yi, QIN Yu-kunAbstract:Scaling is one of the main problems which relate the operation reliability of wet limestone/lime FGD. The mechanisms of scale formation of different types are analyzed, and the main methods of anti-scaling and scale removing are introduced.Key words:limestone; lime; wet FGD; scaling石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统中各工艺过程均采用浆状物料,脱硫系统特别是脱硫塔易结垢而影响系统的运行。
美国20世纪80年代中期以前建设的湿式石灰石脱硫系统中,许多在吸收塔内部、除雾器和浆液管路内出现了不同程度的结垢,高硫煤电厂尤其严重[1]。
80年代后,通过对结垢问题的研究,采用了一系列的措施,结垢问题得到一定的解决,但仍是影响脱硫系统的安全性和稳定性的重要因素。
脱硫系统结垢会给系统的运行带来一系列危害。
垢体影响脱硫系统的物理过程和化学过程,造成系统阻力增加、脱硫效率下降,甚至还会影响脱硫产物中脱硫剂的含量及系统的氧化效果;垢层达到一定厚度后,可能脱落,砸伤喷嘴和防腐内衬;而结垢现象严重时甚至造成设备堵塞、系统停运。
本文对湿法脱硫系统结垢的原因进行了分析,并对具体的防垢措施进行了综述。
1 垢的形成机理1.1 “湿-干”结垢的形成在吸收塔烟气入口处至第一层喷嘴之间,以及最后一层喷嘴与烟气出口之间的塔壁面,属于“湿-干”交界区,这些部分最容易结垢,属于“湿-干”结垢。
由于浆液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飞灰中含有硅、铁、铝等物质,这些物质具有较大的粘度,当浆液碰撞到塔壁时,它们中的部分便会粘附于塔壁而沉降下来。
同时,由于烟气具有较高的温度,加快沉积层水分的蒸发,使沉积层逐渐形成结构致密,类似于水泥的硬垢。
连州电厂[3]的吸收塔“干-湿”界面区域严重的洗涤液富集、积垢现象,属于此类垢体。
气水分离器的结垢类型也属于“湿-干”结垢,它是由于雾滴所携带的浆液碰到折板而形成的[2]。
香港南丫电厂除雾器出现过堵塞现象[4]。
收稿日期: 2004-01-16杜谦(1973-),男,博士生。
能源科学与工程学院,150001另外,湿法脱硫装置中强制氧化系统的氧化空气管内也可能出现“湿-干”结垢。
氧化风机运行时,其出口风温可高达100 ℃,这使得由于氧化空气的冲击而附着在氧化风管内壁的石膏浆液很快脱水结块,随着运行时间的增加,也就逐渐形成了氧化空气管的大面积堵塞。
香港南丫电厂[4]和重庆电厂[5]湿法脱硫装置的氧化风机出口喷嘴都有被石膏堵住的现象。
1.2 结晶成垢1.2.1 硬垢的形成对于有石膏生成的浆液,当石膏终产物超过悬浮液的吸收极限,石膏就会以晶体的形式开始沉积。
当相对饱和浓度达到一定值时,石膏将按异相成核作用在悬浮液中已有的晶体表面上生长。
当饱和度达到更高值,即大于引起均相成核作用的临界饱和度时,就会在浆液中形成新的晶核,此时,微小晶核也会在塔内表面上生成并逐步成长结成坚硬垢淀,从而析出作为石膏结晶的垢[6]。
石膏产生均相成核作用的临界相对饱和度为140%[7]。
对于石灰石/石灰湿法脱硫系统,无论是采用自然氧化,还是采用强制氧化,都有石膏产生,在吸收塔脱硫浆液吸收SO2而产生的亚硫酸钙经氧化会生成硫酸钙。
电厂烟气中的氧量一般为6%左右,可氧化部分的亚硫酸钙,这种烟气自身含氧发生的氧化称为自然氧化。
自然氧化因锅炉和脱硫系统设计运行参数不同而程度各异[1]。
某一系统在操作时,因自然氧化浆液回路中浆液的氧化比例(CaSO4/CaSO4+CaSO3摩尔比)小于15%,亚硫酸钙在结晶沉淀的过程中会由于表面吸附作用吸附硫酸钙而引起共沉淀,使得脱硫浆液能始终使硫酸钙(石膏)低于或保持在饱和状态。
氧化比例超过这一水平,浆液回路会产生多于共沉淀而减少的硫酸钙。
这就使硫酸盐浓度增加,使系统处于过饱和状态,从而使得硫酸钙构晶离子的水平有可能大于临界饱和度。
对于湿法脱硫系统,也可在浆液槽内鼓入空气而将浆液中的亚硫酸钙氧化成42 电 站 系 统 工 程 2004年第20卷石膏,这种由于外界鼓入空气而发生的氧化为强制氧化。
某一系统采用强制氧化、固含物一定时,如果系统浆液的氧化比例达不到95%时,由于石膏晶种不够,浆液中石膏晶粒的异相成核作用将不能全部消耗掉所产生的硫酸钙,从而使得硫酸盐浓度超过临界饱和度。
如上所述,某一系统当浆液的氧化比例处于15%~95%之间时,硫酸钙构晶离子水平有可能大于临界饱和度,从而使得系统结垢。
对于湿法脱硫系统,产生石膏垢淀的临界氧化比例随系统浆液的固含量、系统运行参数的变化而改变。
1.2.2 软垢的形成CaSO 3・1/2H 2O 在水中的溶解度只有0.0043 g/100 g H 2O(18 ℃)。
湿法脱硫装置在较高的pH 值下运行时,由于吸收塔内吸收的SO 2在浆液中所存在S IV 离子主要以SO 32-形式存在,极易使亚硫酸钙的饱和度达到并超过其形成均相成核作用所需的临界饱和度,而在塔壁和部件表面上结晶,随着晶核长大,形成很厚的垢层,很快就会造成设备堵塞而无法运行下去。
这种垢物呈叶状,柔软,形状易变,称为软垢。
美国EPA 和TVA 的中试结果表明,对于利用石灰石作为脱硫剂的湿式脱硫系统,当pH >6.2时,仍会发生软垢堵塞。
在大多数实际的石灰石脱硫系统中,气液接触后的pH 值很少超过6.0,故石灰石脱硫系统比较少发生软垢堵塞[8]。
1.2.3 石灰系统中的再碳酸化问题在石灰系统中,较高pH 值下烟气中的CO 2的再碳酸化,使得CaCO 3过饱和,生成石灰石沉积物,总反应式为:O H CaCO Ca(OH)CO 2322+↓⇔+一般烟气中,CO 2的浓度达10%以上,是SO 2浓度的50~100倍。
美国EPA 和TVA 的实验证明,当进口浆液的pH ≥9时,CO 2的再碳酸化作用是显著的。
所以,无论从生成软垢的角度还是从CO 2的再碳酸化作用的角度,石灰系统浆液的进口pH ≥9时一定会结垢。
石灰石系统不存在CO 2的再碳酸化问题[8]。
1.3 沉积结垢的形成石灰石/石灰湿法脱硫浆液是一种含有固体颗粒的悬浮液,如果由于结构设计不合理、搅拌不充分、管道内流速过低等原因,造成浆液流速过低,不足以夹带其中的颗粒,就会引起固体颗粒沉积而堆积在容器底部或管道上。
2 垢体的防治湿法脱硫系统易结垢堵塞,故在脱硫塔的总体设计方面,应尽量使塔体简化,吸收塔设计越复杂,结垢的危险就越大。
因此,云石床不用再添加填料,吸收塔填料隔栅也不用布置那么复杂。
喷淋塔不设置隔栅,或者最好采用隔栅和测杆交叉布置。
同时对于各类垢型,在了解其形成机理的基础上,应相应采取适当的措施。
2.1 “湿-干”结垢防治“湿-干”结垢需要及时冲洗,冲洗结构一般选用喷嘴装置。
塔壁面处“干-湿”交界区的冲洗方式可采用连续冲洗或间隔冲洗,间隔冲洗的周期一般应小于30 min 。
气水分离器采用间隔冲洗,冲洗周期一般为30~60min 。
冲洗时应注意水的压力不宜过大,尤其是向下冲洗的喷嘴,否则容易发生飞溅而使烟气的含湿量增加。
具体的水压应根据喷嘴性能及其与气水分离器的距离来确定[2]。
对于氧化空气管内的“湿-干”结垢,可在氧化空气各支管上加装冷却水管,并在氧化风机运行时开启各冷却水门。
这样由于氧化空气温度将有一定程度的下降,加之氧化空气中含有大量水分,因而使附着在氧化风管内的石膏浆液水分难以蒸发,从而保持了一种相对湿润状态。
当氧化空气流过时,这些石膏浆液随之被重新带回吸收塔内[5]。
为确保不堵塞,同时可对氧化管道采用0.1~0.3 MPa 的水进行间隔的冲洗,间隔冲洗周期不大于20 min 。
对于整个冲洗系统,冲洗水量既要满足冲洗部位不结垢、不堵塞,又要保证吸收塔内液位的稳定。
如所有维持循环槽液位的补充水都用做冲洗水,还是不能保证冲洗部分不结垢,则要考虑冲洗装置的设计问题。
一般,对于清洗水的喷射问题,采用小角度多喷嘴方式不仅可以获得较好清洗效果,而且即使在出现喷嘴堵塞的情况时,所影响到未清洗面也比采用宽角度喷射清洗方式要小得多。
另外,对于清洗水还必须保证其质量,清洗用水必须没有可能造成喷嘴堵塞的悬浮物或小碎片[9]。
为满足要求,可在清洗水水泵入口处加装滤网。
2.2 结晶成垢的防治2.2.1 硬垢的防治要防止石灰石/石灰湿法脱硫系统石膏垢淀形成,就要充分和连续地限制整个脱硫系统流通回路脱硫介质中硫酸钙(CaSO 4)的饱和度不超过石膏结垢的临界饱和度。
2.2.1.1 选择合适的氧化方式对石灰石/石灰湿法脱硫系统,氧化比例小于共沉淀临界值和大于强制氧化临界值时,能使石膏维持一定的饱和度而不致结硬垢。
相应地为使系统不结垢,有两种方法:一种是抑制氧化,使系统的氧化率小于共沉淀临界值;另一种是强制氧化使系统氧化率大于强制氧化临界值。
(1) 抑制氧化。
通过向脱硫浆液添加抑制氧化物质(如硫乳剂)抑制氧化,控制浆液的氧化比例低于共沉淀临界值。
亚硫酸盐的氧化是一个复杂的自由基反应。
脱硫系统最早采用的抑制氧化添加剂是S 2O 32-,它是自由基接受体,可消耗自由基,阻止SO 32-的氧化。
后来实验发现S 2O 32-可通过在浆液中直接添加单质硫形成:S +SO 32-→S 2O 32- (1)元素S 以乳化硫形式加入,较S 2O 32-便宜得多,添加S 2O 32-的方法不再采用。
通过式(1)转化成S 2O 32-的量正比于添加乳化硫的数量。
所需乳化硫的数量主要取决于自然氧化程度,自然氧化取决于锅炉运行工况,主要为过剩空气量。
美国电厂脱硫抑制氧化系统浆液S 2O 32-浓度为100~4000ppm ,典型值为1 000ppm 。