濕式石灰石一石膏法脫硫運行中存在的問題分析與研究

濕式石灰石一石膏法脫硫運行中存在的問題分析與研究1、概述近二十年來，中國的電力工業(yè)取得了迅猛的發(fā)展，僅次于美國，居世界第二位。據國家電力公司的年度報告，截止~2000年，全國火電裝機容量已達3．16億千瓦，全國總發(fā)電量達到13500億KW·h，其中火電裝機容量占總裝機容量的74．9％，火力發(fā)電量占總發(fā)電量的比例為0．8％，根據國家電力公司的規(guī)劃，~2010年，裝機容量可達到450GW；2015年裝機容量可達到550GW。中國燃煤發(fā)電為主的格局在很長的一段時間內不會有很大的變化，中國煤炭一年的產量和消費量高達12億噸，S02的年排放量為2000多萬噸，居世界首位。預計到2010年，隨著裝機容量的增長，中國的煤炭消費量將達到18億噸，如果不采取控制措施，SCh的年排放量將會達~3300萬噸，將會對環(huán)境和人類產生極大的危害，SCh的污染控制問題亟待解決。目前世界范圍內的脫硫技術很多，脫硫技術可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后三種。燃燒前脫硫主要是指選煤、煤氣化、液化和水煤漿技術：燃燒中脫硫指的是低污染、型煤和流化床燃燒技術；燃燒后脫硫即所謂的煙氣脫硫。煙氣脫硫技術又包含了石灰石一石膏法脫硫、旋轉噴霧干燥法脫硫、電子束照射脫硫、爐內噴鈣尾部增濕法脫硫及海水脫硫等脫硫技術。其中又以濕法脫硫技術應用最廣泛，其特點是技術成熟，運行穩(wěn)定可靠，二氧化硫的脫除率最高，可以穩(wěn)定運行在95％以上，適用煤種廣，特別適用于大型機組和脫硫效率要求高的機組脫硫。2、濕法脫硫的工藝系統(tǒng)濕式石灰石．石膏法脫硫采用石灰石作為脫硫劑，脫硫系統(tǒng)包括煙氣換熱系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫劑漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。如圖1所示：圖1濕式石灰石一石膏法脫硫工藝流程圖其基本過程是：鍋爐排除的含有So2的煙氣由脫硫風機增壓后進入熱交換器降溫后，再進入吸收塔，煙氣中的SCh、So3及氯化物被塔內循環(huán)噴淋的石灰石漿液吸收，生成的亞硫酸鈣被不斷鼓入的空氣中的氧氣氧化成硫酸鈣，脫去So2的煙氣再進入除霧器除去煙氣中攜帶的漿霧后，進入再加熱器，用未脫硫的煙氣的熱量通過在熱交換器和再熱器間不斷循環(huán)的熱媒水將脫硫后的煙氣加熱后再經升壓風機送入煙囪，排入大氣。3、運行中存在的問題及完善措施根據我公司多年的經驗證實，影響濕法脫硫主要問題有：其一是設備的腐蝕問題，主要是氣。氣熱交換器、煙道和吸收塔等處的腐蝕較嚴重；其二是設備的磨損問題，主要是系統(tǒng)中的再循環(huán)泵和灰漿泵等：第三是系統(tǒng)的結垢問題，也是困擾濕法脫硫的一個重要問題。3．1設備腐蝕問題濕法脫硫系統(tǒng)中，煙氣降、升溫系統(tǒng)是必不可少的換熱設備，濕法脫硫裝置煙氣加熱裝置目前有兩種，一種是轉式氣．氣熱交換器，另一種是無泄漏管式熱交換器，熱交換器降溫，以達到吸收塔設計的進口溫度有利于吸收過程的進行，換熱器的降溫幅度正常運行為42"C(將142"C的排煙溫度降至100℃)，由于煙溫已降至酸露點溫度130℃以下，換熱器管壁溫度肯定低于酸露點溫度，煙氣中的硫酸蒸汽必然凝結成液態(tài)，腐蝕受熱面，同時會引起受熱面堵灰。據實測，熱交換器煙道內凝結物PH值約為1，估計硫酸濃度高達6O％。珞璜電廠在大修時，明顯地看到MGGH熱交換器管束的鰭片管腐蝕嚴重且大量脫落，管壁明顯減簿，交換器換熱效果明顯降低，在大修時已陸續(xù)對交換器管束的再熱管束進行了更換(國產)，選用防磨耐低溫腐蝕的ND鋼，并減小了壁厚，加大了肋片厚度，增加了肋片間距。珞璜電廠在第二期FGD安裝時吸取了第一期FGD的經驗，將熱交換器管束設計成光管式，材料為ND鋼，二期的換熱器堵塞較輕些，換熱效果受腐蝕的影響也有所改善。另一方面的腐蝕問題是煙道和吸收塔的腐蝕問題：采用的防腐蝕材料是玻璃鱗片樹脂內襯，在吸收塔內和MGGH再熱器都涂有防腐層，而在MGGH熱交換器以及進出口煙道均無防腐，在運行中這些部位由于溫度低于酸露點而產生的腐蝕現(xiàn)象也比較突出，熱交換器的煙道壁等腐蝕破壞明顯，雖采取多種方法進行防腐處理，但問題未得到根本解決。吸收塔內雖然有防腐層，但由于施工等方面的原因所造成的缺陷，以及漿液的長期沖刷作用等使得內襯時有損壞發(fā)生，在塔壁流束比較集中的地方面漆沖刷脫落尤為明顯，在幾次大、小修中珞璜電，‘對吸收塔內襯作了全面的檢測和修補，并投入了大量的資金更換GGH管束和脫硫煙道防腐等項目。3．2磨損問題由于脫硫裝置運行系統(tǒng)內循環(huán)流動的主要是石灰石和石膏漿液及其它一些雜質，而且這些流體既具有磨損性又有一定的酸性，因此大部分的泵也都采用了襯膠泵，如吸收塔再循環(huán)泵、吸收塔排出泵、棄漿池泵、拋漿泵等。從運行情況來看采用襯膠技術防止磨損效果比較好，但在部分設備和設備的某些部位磨損仍比較嚴重，例如管道的彎頭、三通以及變徑管等。因為流束集中對這些地方沖刷，特別是在系統(tǒng)運行一段時間后開始出現(xiàn)結垢，剝落的垢塊顆粒大且硬度高，此時磨損現(xiàn)象更為突出，這些磨損部位的備件應采用防磨材料制造，便于維修和更換。襯膠泵的磨損也是脫硫裝置運行中的難題，問題主要反應在吸收塔排漿泵以及吸收塔循環(huán)泵和石膏拋漿泵上面。3．3系統(tǒng)的結垢濕法脫硫的一個重要難題就是系統(tǒng)的結垢。設計時FGD系統(tǒng)吸收塔的選擇也是影響系統(tǒng)結垢的一個主要因素。目前用于FGD系統(tǒng)的典型吸收塔有噴霧塔、填料塔、多孔板塔、液柱塔等。以珞璜電廠一期FGD系統(tǒng)為例，吸收塔采用的是順流格柵填料塔，從理論上講在一定的液／氣比下，控制好漿液的濃度和PH值就可以將結垢的情況降低到最小程度，但設計工況和實際工況不可能完全一致，由于循環(huán)泵工況受外界因素的影響，由于鍋爐負荷變化引起煙氣量的改變所帶來的影響使得吸收填料格柵中以及塔壁上結垢增加，格柵中結垢不僅減小了煙氣的通流面積使煙氣流速增加降低了脫硫效率，而且增加了格柵重量，影響了設備的安全經濟運行。圖3所示為珞璜電J一一期FGD系統(tǒng)吸收塔格柵嚴重結垢的情況，在每次設備大修中都要對格柵進行全面清理，嚴重結垢時甚至采用人工機械清除，耗費大量的人力、財力和時間，結垢嚴重的格柵根本無法清除，只能采取更換的方式。珞璜電／一一期FGD系統(tǒng)吸收塔內的填料格柵材料為聚丙烯，每個塔中大約有2萬塊左右的填料格柵，如果是大面積的更換則其耗費的資金將更大。針對系統(tǒng)結垢嚴重的情況，現(xiàn)在廣泛采用的是中空的液柱塔，這種中空的吸收塔使吸收塔內部零件少量化，吸收塔內只設置了上百個陶瓷噴嘴，(如圖4所示)，噴嘴噴出約6米多高的液柱，煙氣與脫硫漿液逆流接觸進行脫硫。這種結構大大減輕了結垢問題，針對結垢問題，除了選擇合適的吸收塔外，在運行時運行人員應根據鍋爐的負荷且U煙氣排放量的多少來進行調節(jié)控制。液的PH值在5．7左右，盡量保證脫硫連續(xù)穩(wěn)定運行，減少啟停次數(shù)，同時控制好送入的氧化空氣量強制氧化使4結束語濕式石灰石一石膏法是目前采用最廣泛的一種煙氣脫硫方法，它具有脫硫效率高，運行穩(wěn)定，適用范圍廣等特點，但是在運行中也存在著一些問題：(1)系統(tǒng)的結垢是困擾濕法