石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)存在的主要問題與解決辦法

1、石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)存在的主要問題與解決辦法1石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)工藝流程石灰石一石膏濕法脫硫工藝采用石灰石作為SO2吸收劑，用球磨機(jī)將石灰石磨制成粉與水混合制成石灰石漿液。煙氣經(jīng)除塵 器后，從引風(fēng)機(jī)出口排出進(jìn)入吸收塔，煙氣中的 SO2被石灰石漿 液所吸收，被凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧后離開吸收塔，由煙道 進(jìn)入煙囪排入大氣中，同時(shí)生成可以利用的副產(chǎn)物石膏。燃煤煙氣濕法脫硫系統(tǒng)包括吸收劑制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸 收及氧化系統(tǒng)、副產(chǎn)品脫水系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、工藝水系 統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等子系統(tǒng)。吸收塔中涉及到復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，具體反應(yīng)方程式如下所述：SO2的吸收：SO2+H2O一H2SO3H2

2、SO3一H+HSO3 -（低 pH 時(shí)）H2SO3一2H+SO32 -（高 pH 時(shí)）石灰石的溶解與中和：CaCO3 （固）一CaCO3（液）CaCO3 （液）一Ca2+ CO32 -CO32-+ H+-HCO3 -HCO3-+ H+-CO2 （液）+H2OCO2 （液）一CO2 （氣）亞硫酸鹽的氧化：SO32-+H+-HSO3-HSO3-+1/2 O2一H+SO42 -SO42-+H+一 HSO4-Ca2+HSO3- 一Ca（ HSO3 ） 2Ca2+ SO42- 一CaSO4（固）石膏結(jié)晶：Ca2+SO42- +2H2O一CaSO42H2O（固）總反應(yīng)式：SO2 （氣）+CaCO3 （固）

3、+1/2 O2 （氣）+2H2O一CaSO42H2O（固）+CO2 （氣）2脫硫系統(tǒng)常見問題2.1脫硫效率低脫硫系統(tǒng)效率低下主要有石灰石活性不足，石灰石雜質(zhì)過高，吸收漿液pH過低，Ca/S低，有效液氣比低，石灰石漿液在吸收 塔中的停留時(shí)間短，脫硫塔入口煙氣溫度過高，脫硫塔入口煙氣 含塵量大等原因3。本文主要介紹各種離子濃度對(duì)脫硫效率的影 響。Cl-的影響CaCO3 的分解式是：CaCO3+H+HSO3- 一Ca2+ SO32-+H2O+CO2L 若漿液中含有大量的氯離子，會(huì)形成氯化鈣，氯化鈣會(huì)電離生成Ca2+,由于同離子效應(yīng)導(dǎo)致液相的離子強(qiáng)度增大，抑制H+的擴(kuò)散， 會(huì)造成上述反應(yīng)向左移動(dòng)，使C

4、aCO3分解速率下降，降低系統(tǒng)脫 硫效率；漿液中含氯離子的量過高，會(huì)增大石膏脫水的難以程度， 改變石膏晶型，使石膏晶格發(fā)生畸形改變；另外，氯離子可與多 種金屬離子，如Fe3+、Al、Zn形成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物會(huì)包裹在 CaCO3顆粒表面，使參與反應(yīng)的CaCO3減少，進(jìn)而影響系統(tǒng)脫硫 效率。SO32-的影響氧化空氣量不足會(huì)導(dǎo)致漿液中SO32-含量過高，當(dāng)其超過一定 值時(shí)，由于同離子效應(yīng)CaCO3溶解度降低，造成“石灰石屏蔽現(xiàn) 象”，使脫硫效率下降；另外，石灰石漿液吸收SO2可用雙模理論解釋，當(dāng)液相主體中SO32 -含量過高，液相傳質(zhì)阻力會(huì)很大， 降低總傳質(zhì)系數(shù)，使脫硫效率降低。F-、Al3+ 的

5、影響脫硫塔入口煙氣HF、鋁鹽中含量過高，會(huì)導(dǎo)致石灰石漿液中 F-、Al3+含量高。煙氣中的HF溶解于漿液后，會(huì)與漿液中的Ca2+ 生成難溶性CaF2，CaF2會(huì)包裹吸收劑，阻止CaCO3進(jìn)一步溶解， 影響了吸收劑的利用率，降低脫硫效率；煙氣中的Al3+也會(huì)與Ca 結(jié)合生成絡(luò)合物AlFx，也能影響CaCO3的離子化，使?jié){液中的pH 降低，影響SO2的吸收。2.2石膏脫水困難2.2. 1脫硫系統(tǒng)石膏脫水真空皮帶機(jī)異常設(shè)備運(yùn)行故障可導(dǎo)致真空度下降，石膏脫水動(dòng)力不足，進(jìn)而 導(dǎo)致石膏含水率升高。其原因有：真空泵故障；摩擦帶有損 壞；真空系統(tǒng)不嚴(yán)密；皮帶機(jī)運(yùn)行軌跡不平；真空箱密封 水失控；皮帶與真空箱之間

6、有空隙：濾布破損。2.2.2除塵設(shè)備運(yùn)行效果不好若除塵器運(yùn)行效果不好，會(huì)造成大量飛灰進(jìn)入脫硫系統(tǒng)漿液 中，這些飛灰會(huì)包裹未被氧化的CaSO31/2H2O,使其氧化受阻。 CaSO31/2H2O為膠體物質(zhì)，透氣性差，若其進(jìn)入真空皮帶機(jī)， 即使增加真空泵的出力也未必達(dá)到很好的脫水效果，根據(jù)實(shí)際運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn)可知，若濾餅含水率較高、粘度較大，可初步判定 CaSO31/2H2O含量較高，飛灰含量對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。Cl-含量過高由圖1可知，石膏含水率隨著石灰石漿液中氯離子含量的升 高而升高，可以表明隨著石灰石漿液中氯離子含量的升高，石膏 脫水性能越差。由于漿液中存在大量的氯離子，石膏在結(jié)晶的過 程中會(huì)

7、包裹氯離子，被包裹的氯離子會(huì)與漿液中的鈣離子結(jié)合， 從而生成含有6個(gè)結(jié)晶水的化合物，使石膏含水率增加，脫水效 果變差；另外，氯離子的大量存在會(huì)影響石膏結(jié)晶的過程，使石 膏晶體發(fā)生晶變，產(chǎn)生更多種類的晶核，不利于石膏脫水。0IQQW SWQ -axxw圖1石膏含水率隨石膏漿液中氯離子變化2.3.4漿液品質(zhì)惡化石膏漿液中的雜質(zhì)主要來自于三個(gè)方面：煤燃燒后煙氣中 的灰分；石灰石中所含的雜質(zhì)；來自其他系統(tǒng)中，綜合利用 的補(bǔ)充水中所含雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在石灰石漿液中不參加任何的反 應(yīng)，一般都是通過廢水系統(tǒng)排除，表1為某電廠石膏-石灰石濕法 脫硫系統(tǒng)中石膏的成分，由表1可知：隨著石膏中雜質(zhì)含量越高， 石膏脫水

8、性能越差。表1不同雜質(zhì)下石膏含水率項(xiàng)目-“擊 4七“石膏晰 3。菖 還3 M猝 Mm(%) IL5S7iJ 0 史九 3 IS /只他朵原# 3/瀏-并.蜥叫4.842.3結(jié)垢問題FGD系統(tǒng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的積漿結(jié)垢現(xiàn)象，會(huì)引起管道堵塞、磨損、 腐蝕，引起局部或整體坍塌等一系列問題，其中除霧器的積漿結(jié) 垢現(xiàn)象更為常見。（1）脫硫系統(tǒng)中水平衡出現(xiàn)問題很多設(shè)備的冷卻水、密封水 全部進(jìn)入系統(tǒng)，而在低負(fù)荷時(shí)，煙氣量較少，煙氣對(duì)水分的攜帶 量減少，使得吸收塔中漿液液位一直維持在較高的水位，致使除 霧器沖洗次數(shù)減少，甚至運(yùn)行人員只能停止除霧器的沖洗，才能防止吸收塔溢流。在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行（60%）時(shí)，吸收塔的液位

9、就 很難維持，根本無(wú)法進(jìn)行除霧器清洗，基本上一周沖洗一次。（2）沖洗水壓力不足一般情況下，除霧器沖洗水頭的壓力一 般要求是：沖洗時(shí)入口母管壓力大于0.2MPa，但由于閥門安裝不 嚴(yán)密、閥門定位不準(zhǔn)確、內(nèi)漏量較大，造成沖洗壓力減少，沖洗 壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)值，沖洗效果達(dá)不到保證。（3）漿液密度較大在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員為追求 脫硫效率，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或者滿足超低排放，向吸收塔中加入石 灰石漿液遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，煙氣與漿液接觸后攜帶固體顆粒量大大增 加，與除霧器碰撞后部分附著在除霧器表面，逐漸形成垢物。（4）除塵器運(yùn)行效果不好若除塵器的運(yùn)行效果不好，大量的 飛灰會(huì)在除霧器表面沉積，由于飛灰中含有的金屬

10、氧化物粘附性 很強(qiáng)，一旦沉積結(jié)垢，不易沖洗。2.3.2吸收塔內(nèi)部結(jié)垢吸收塔系統(tǒng)結(jié)垢主要發(fā)生在漿液循環(huán)泵噴嘴、漿液循環(huán)泵進(jìn) 口濾網(wǎng)、吸收塔進(jìn)出口煙道、吸收塔底部及支撐梁處。由于漿液 中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及硅、鋁等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有較 大的粘度，當(dāng)漿液碰到吸收塔壁時(shí)，漿液中部分物質(zhì)會(huì)粘附在吸收塔壁上；同時(shí)，由于煙氣具有較高的溫度，會(huì)加快沉積層中水 分的蒸發(fā)，使沉積層結(jié)垢更加致密。2.4石膏雨問題“石膏雨”中的其他物質(zhì)主要由煙氣在吸收塔中未被除去的 物質(zhì)、凈煙氣攜帶者的漿液和煙氣因溫度降低而形成的冷凝水組 成。造成“石膏雨”的主要原因有：出口煙溫低；吸收塔除 霧器性能低下；煙囪中

11、“二次夾帶”。2.4.1出口煙溫低若凈煙氣煙溫過低，飽和的濕煙氣經(jīng)過煙囪飄向大氣，在此 過程中會(huì)冷凝成水，形成石膏雨。煙氣經(jīng)過噴淋洗滌后，盡管經(jīng) 過除霧器除霧，但是凈煙氣仍然是飽和的濕煙氣，飽和濕煙氣中 水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水滴，假設(shè)煙氣在除霧器出口時(shí)溫度為 51C，而 到煙囪出口處溫度為50C，煙氣析出冷凝水的量約為5g/Nm3。為 解決這個(gè)問題，只能提高煙囪出口煙氣溫度，一般脫硫系統(tǒng)之后 會(huì)安裝GGH或者M(jìn)GGH。2.4.2除霧器性能降低石膏漿液霧化后，霧滴的直徑一般在 920 um，霧滴與霧滴發(fā) 生碰撞會(huì)產(chǎn)生少量15um左右的更小液滴，99.99%的22um以上 的霧滴以及50%的15-22um的霧滴能夠被除霧器除去，但仍有部 分液滴會(huì)進(jìn)入煙囪。通過安裝屋脊型和防水滴型管式除霧器可提 高除霧器的流通面積，提高除霧器的效率，可以使除霧器后的煙 氣中的霧滴含量小于50mg/Nm3,可以改善“石膏雨”中的現(xiàn)象改進(jìn)除霧器。2.4.3煙囪中“二次夾帶”經(jīng)脫硫塔后的凈煙氣處于濕飽和狀態(tài)，在通過煙囪時(shí)，會(huì)在 煙囪內(nèi)壁產(chǎn)生冷凝水，單爐單塔 600MW機(jī)組冷凝水約為15t/h， 單爐單塔1000MW機(jī)組冷凝水約為20t/h，一部分會(huì)