吸收塔漿液濃度對脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響

1、吸收塔漿液濃度對脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響1 吸收塔漿液濃度高容易引起石膏結(jié)垢 吸收塔漿液濃度一般按設(shè)計控制在 2025左右，但是現(xiàn)場由于種種原因控制不到位，如：石膏排出泵故障、石膏旋流站故障、真空皮帶脫水系統(tǒng)故障、水平衡控制不好、石膏品質(zhì)較差難以脫水等種種原因造成石膏排出困難，因而吸收塔漿液濃度升高，有的吸收塔漿液濃度甚至高達(dá) 50以上。還有的電廠吸收塔漿液密度計頻繁損壞或堵塞，造成運(yùn)行過程中無法準(zhǔn)確觀測漿液密度，從而無法準(zhǔn)確的進(jìn)行石膏排出，也會造成吸收塔漿液濃度升高。 吸收塔漿液濃度升高后會給脫硫系統(tǒng)帶來一系列的影響，下面簡單的進(jìn)行分析。溶解是指溶液中的固體離解成離子的過程，沉淀是指溶液

2、中的離子結(jié)合成固體的過程。 一種物質(zhì)在漿液中是溶解還是沉淀取決于溶液中該種物質(zhì)的離子組分及離子組分濃度。 例如對于石膏來說，其沉淀速率的快慢受如下因素影響：Rg = kaCV (RSG 1)其中： Rg :石膏沉淀速率 K:速率常數(shù) a: 每單位重量石膏的活性表面積 C: 石膏固體的濃度 V: 反應(yīng)槽體積 RSG: 石膏相對飽和度 從石膏沉淀速率來看，石膏濃度直接與沉淀速率成正比，但石膏能不能沉淀，還取決于石膏的相對飽和度 RSG。當(dāng)吸收塔的石膏漿液中的 CaSO4·2H2O 過飽和度大于 1 時，石膏就開始沉淀，但此時沉淀優(yōu)先在自己的晶種上沉淀。但當(dāng)過飽和度大于或等于 1.4 時，

3、溶液中的 CaSO4 就會在吸收塔內(nèi)各組件表面析出結(jié)晶形成石膏垢。石膏過飽和度 為Ca2+、SO42-和H2O2的乘積與 Ksp（石膏濃度積常數(shù)）的比值。石膏過飽和度越大，結(jié)垢形成的速度就越快，僅當(dāng)過飽和度<1.4 時才不容易在吸收塔內(nèi)各組件表面析出結(jié)晶形成石膏垢。要使石膏過飽和度<1.4，需適當(dāng)?shù)卦O(shè)計吸收塔內(nèi)石膏漿液濃度、液氣比和提高氧化率。日本三菱的試驗(yàn)認(rèn)為液氣比越小，石膏過飽和度越高，使石膏過飽和度<1.4 的最低液氣比為 11。2 吸收塔漿液濃度高會引起很多系統(tǒng)問題 2.1 對設(shè)備、管道及電耗的影響 當(dāng)漿液濃度升高時，造成密度大、循環(huán)泵電流增加、電機(jī)線圈溫度升高，從而

4、造成循環(huán)泵、石膏排出泵等工作負(fù)荷增大，電耗增加。漿液濃度升高后對循環(huán)泵、石膏排出泵、吸收塔攪拌器、漿液循環(huán)管道、石膏排出管道等沖刷、磨損增加。 2.2 對石膏脫水、廢水系統(tǒng)的影響 2.2.1吸收塔漿液濃度高，造成石膏旋流站底流必然增高，相應(yīng)的會增加真空皮帶脫水機(jī)的負(fù)荷。如果濃度過高，會造成石膏脫水效果不好，脫出的石膏含水率高。 2.3 對噴淋管組的影響 當(dāng)吸收塔漿液濃度高到一定程度時， 煙氣中攜帶的石膏會沉積在最上層噴淋管上，造成最上層的噴淋管承重增加。中下層的噴淋管由于有上面的噴淋沖刷，一般不會沉積石膏。還有吸收塔漿液濃度升高后也容易在噴淋管組內(nèi)部形成沉積， 噴淋管組內(nèi)部沉積后，造成噴淋管組

5、噴淋通流量不夠，或者噴淋管噴淋的覆蓋面積不夠，影響吸收塔的脫硫效率。因此在循環(huán)泵停運(yùn)時，必須用清水將循環(huán)泵和噴淋管組進(jìn)行沖洗。如果噴淋管組的管道或噴嘴堵塞后，還會造成循環(huán)泵的阻力增加，循環(huán)泵對噴淋管組的壓力增大。總之綜合上述幾個原因：漿液濃度高后漿液的重量會增大，濃度高容易造成石膏在最上層噴淋管沉積，濃度高同時還會造成噴淋管內(nèi)石膏沉積，循環(huán)泵對噴淋管的壓力大等。由于上述幾種原因的綜合作用導(dǎo)致噴淋管組承載力加大，當(dāng)承載力大到一定程度后，會導(dǎo)致噴淋管組坍塌。噴淋管上堆積石膏過多造成石膏噴淋管組坍塌2.4 對循環(huán)泵入口濾網(wǎng)及循環(huán)泵的影響 石膏濃度超過了石膏的過飽和度，造成石膏在塔壁、塔底、循環(huán)泵入口

6、濾網(wǎng)等部位大量沉積，慢慢的，尤其是循環(huán)泵入口濾網(wǎng)，石膏大量沉積，堵住了循環(huán)泵的入口濾網(wǎng)，見下面照片。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵住后，循環(huán)漿液量下降，從而循環(huán)流量減少，造成循環(huán)泵容易氣蝕，循環(huán)泵氣蝕后容易造成循環(huán)泵葉輪損壞，再加上漿液的腐蝕，使循環(huán)泵葉輪損壞很快。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵塞加上葉輪損壞，造成漿液循環(huán)量下降，循環(huán)量下降后，液氣比降低，脫硫效率降低，液氣比降低后，按照日本三菱的試驗(yàn)結(jié)論，液氣比越低，石膏過飽和度越高，越容易造成石膏在各處沉降，從而造成惡性循環(huán)，問題越來越嚴(yán)重。圖一、循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵塞圖二、循環(huán)泵葉輪氣蝕、腐蝕循環(huán)泵氣蝕還容易引起循環(huán)泵震動，循環(huán)泵震動又會帶動循環(huán)管道震動、帶動循環(huán)泵入口

7、濾網(wǎng)震動，循環(huán)泵堵塞后，還會造成循環(huán)泵入口濾網(wǎng)差壓大，循環(huán)泵濾網(wǎng)在承受壓力較大的情況下加上震動，當(dāng)承受力達(dá)到一定極限時會出現(xiàn)損壞。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)壞后，破碎的碎片會通過循環(huán)泵進(jìn)入循環(huán)管道，破壞循環(huán)管道襯膠，再加上循環(huán)管道震動，襯膠更容易脫落。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)碎片加上襯膠碎片又容易堵塞噴淋管組噴嘴，引起更大的系統(tǒng)問題。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)損壞 2.5 漿液濃度高對除霧器、入口煙道和 GGH 的影響吸收塔漿液濃度高，容易造成石膏沉積，石膏不但容易在吸收塔內(nèi)沉積，同時也容易隨著煙氣在除霧器、入口煙道和 GGH處沉積，從而造成整個煙氣系統(tǒng)阻力增大，電耗增加，頻繁的進(jìn)行除霧器、入口煙道及 GGH 沖洗，一方面增加

8、電耗，同時也增加水耗，這與目前國家提出的節(jié)能減排嚴(yán)重背道而馳。另外頻繁的進(jìn)行沖洗，導(dǎo)致的后果是水平衡不好控制，各個漿液罐不是溢流就是液位太低，給運(yùn)行調(diào)整帶來很大困難。 除霧器上的石膏沉積GGH 上的石膏沉積3 吸收塔漿液濃度高與其他因素混在一起，問題更為嚴(yán)重。 3.1 漿液濃度高與氧化效果不好 吸收塔漿液氧化不充分，造成漿液中亞硫酸鈣含量高，亞硫酸鈣比較粘，比較粘的亞硫酸鈣如果再加上石膏濃度高，其結(jié)果石膏更容易在四處沉積，上面章節(jié) 2 介紹的情況都會發(fā)生，而且情況會更為嚴(yán)重。當(dāng)然如果亞硫酸鈣濃度高到一定程度，還會引起吸收塔漿液亞硫酸鈣中毒。 3.2 漿液濃度高與漿液中 AIF3、CaF2含量高

9、 漿液中氟離子含量高， 再加上 FGD 入口粉塵含量高等造成漿液中 AIF3、CaF2含量高，而 AIF3、CaF2比較粘，這時如果吸收塔漿液濃度高后會造成石膏更容易沉積、粘結(jié)，嚴(yán)重時會吸收塔漿液會形成 AIF3中毒。 3.3 漿液濃度高與 PH 值控制過高 3.3.1漿液濃度高加上 PH 控制過高導(dǎo)致堵塞噴嘴 漿液中 PH 值控制過高，會導(dǎo)致漿液中 CaCO3 含量超標(biāo)，碳酸鈣本身微溶于水，但在酸性條件下溶解度增大，碳酸鈣本身也是非常粘的漿液，容易四處粘結(jié)，這時遇上吸收塔漿液濃度高，也會造成石膏四處沉積、粘結(jié)。下面是堵塞噴淋管組噴嘴后引起系統(tǒng)惡化的一個例子。 一般情況下，石膏沉積在噴淋管組噴

10、嘴處的概率很低，由于噴淋漿液一直沖刷的作用，即使?jié)舛雀邥r也不容易沉積，濃度高時石膏最多只會慢慢的在噴淋管組內(nèi)沉積，石膏沉積后會導(dǎo)致循環(huán)泵阻力增加，循環(huán)漿液流量減少，慢慢的時間長以后最后也有可能在噴嘴處堵塞。但是漿液濃度高如果遇上氧化不好，或遇上ALF3濃度高后，會容易在噴嘴處堵塞。尤其是在漿液中碳酸鈣含量高時，一是碳酸鈣本身比較粘，二是碳酸鈣能夠與煙氣繼續(xù)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中由于煙氣溫度較高，反應(yīng)產(chǎn)生的石膏會快速析出，因此容易堵塞噴嘴。 噴淋管組噴嘴堵塞后，會造成液氣比降低，脫硫效率下降，經(jīng)過噴淋管組堵塞噴嘴的煙氣溫度較高，嚴(yán)重威脅噴淋管組后除霧器和凈煙道的玻璃鱗片防腐，由于除霧器一般是 PP

11、材料的，耐溫很差，因此，噴淋管組噴嘴堵塞后對除霧器影響很大。另外由于液氣比降低，噴淋管組對煙氣的降溫幅度小，必然導(dǎo)致事故噴淋系統(tǒng)的大量噴水，由于噴淋系統(tǒng)的事故噴水是直接從工藝水來的，其結(jié)果必然是系統(tǒng)水平衡破壞，吸收塔液位升高，氧化風(fēng)機(jī)出口阻力增大，對于鼓泡塔其增壓風(fēng)機(jī)阻力增大，在負(fù)荷不是很高時還容易引起增壓風(fēng)機(jī)失速。吸收塔液位不斷上漲的壓力還會導(dǎo)致吸收塔溢流，溢流后的漿液通過地溝排向地坑， 地坑中的漿液不能往吸收塔中排放，嚴(yán)重時會引起地溝溢流，弄得滿地跑漿。噴淋管噴嘴被沉積的石膏堵塞3.3.2漿液濃度高加上 PH 控制過高導(dǎo)致堵塞循環(huán)泵入口濾網(wǎng)吸收塔漿液中 PH 值過高，石膏中含有大量碳酸鈣吸

12、收塔漿液中漿液濃度過高，PH 值控制過高，引起循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵塞。3.3.3漿液濃度高加上 PH 控制過高導(dǎo)致堵塞除霧器和 GGH如上面所述，噴淋管組噴嘴堵塞以后，被堵塞的噴嘴對煙氣不能降溫，在局部會形成煙氣逃逸，如果除霧器內(nèi)置，逃逸的煙氣會很快到達(dá)除霧器，同時攜帶石膏漿液的煙氣也會到達(dá)除霧器，由于 PH 值較高，石膏漿液中含有大量的石灰石，石灰石本身很粘，易粘在除霧器上，這時如果有高溫?zé)煔膺^來，會形成局部干濕界面，造成結(jié)垢，同時石膏中的石灰石也會和沒有經(jīng)過噴淋或經(jīng)過很少噴淋的煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，在除霧器上沉積下來。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，漿液濃度高加上控制的 PH 值高，很容易造成除霧器結(jié)垢堵塞，

13、在這種情況下，沖洗的作用有限。例如有一個電廠，在我們的見證下，將除霧器清理的非常干凈，而且按照我們要求定期沖洗，但啟動后不到二十天，除霧器又堵的非常嚴(yán)重?，F(xiàn)場停來下檢查，發(fā)現(xiàn)漿液濃度很高，檢查運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn) PH 值控制高達(dá) 6.3。完全清理后啟動后不到二十天的除霧器 漿液濃度高加上 PH 值高，不僅讓除霧器很容易堵塞，而且也很容易引起 GGH 堵塞，在 GGH 中由于高溫原煙氣和攜帶大量石灰石漿液的凈煙氣來回交換， 導(dǎo)致漿液中石灰石顆粒和煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，結(jié)成很硬的垢，沖洗、清理起來更加困難。3.3.4漿液濃度高加上 PH 控制過高導(dǎo)致石膏脫水系統(tǒng)困難 漿液濃度高加上 PH 值高，還會導(dǎo)

14、致石膏脫水困難。如果吸收塔漿液 PH 值控制過高，漿液中必然含有大量碳酸鈣，這種含有大量碳酸鈣的吸收塔漿液比較粘，很難分層，造成在真空皮帶機(jī)上不容易成型，脫水很困難，最終導(dǎo)致的結(jié)果是石膏跟稀泥一樣，脫除的石膏含水率很高，含石灰石量很大。 3.4 吸收塔漿液濃度高與漿液中鎂離子含量高 某電廠煙氣脫硫裝置 168 試運(yùn)后一年多了運(yùn)行一直非常正常，最近出現(xiàn)吸收塔漿液中毒現(xiàn)象，PH 值調(diào)整不上去，很難提高到 4.5 以上，脫硫效率在 50-60%之間，經(jīng)現(xiàn)場取樣化驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，漿液中 Mg2-含量過高，石灰石中的 MgCO3 嚴(yán)重超過設(shè)計值。Mg2-含量過高，形成 MgSO4 溶液。硫酸鎂易溶于水，但在漿液濃度比較高時，由于化學(xué)反應(yīng)的可逆行，一旦漿液濃度超過 MgSO4 的相對飽和度，硫酸鎂仍然會沉積下來，見上面石膏沉淀速率影響因素，硫酸鎂在沉淀理論上與石膏沉淀類似。由于硫酸鎂與石膏相比，相對較粘，所以，一旦漿液濃度過高以后，再加上漿液中 Mg2-含量高，便會出現(xiàn)上面的中毒現(xiàn)象，因此要求現(xiàn)場嚴(yán)格控制吸收塔漿液濃度，不能超過 25運(yùn)行，吸收塔漿液濃度控制住以后，到目前為止將近一個月的時間，現(xiàn)場再沒有發(fā)生吸收塔漿液鎂中毒現(xiàn)象。4 分析結(jié)論 4.1 經(jīng)過上述分析，吸收塔漿液濃度控制過高，會帶來一系列問題，如果不對這些問題加以重視，小問題會逐漸演變成大問題，最后會造成比較嚴(yán)重