導語:
石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝是目前火電行業(yè)應用為廣泛、技術(shù)成熟的煙氣脫硫技術(shù)之一,主要配置以石灰石為脫硫吸收劑,副產(chǎn)品為石膏。但在實際運行過程中脫硫塔塔壁會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,一般脫落后的垢層分布在脫硫塔底部,會堵塞石膏排出泵入口濾網(wǎng)、循環(huán)漿液泵入口濾網(wǎng)、吸收塔底部排放口。而未脫落的垢層則仍依附在脫硫塔塔壁,對脫硫裝置的安全運行和檢修工作帶來極大安全隱患。
近月,在河北某大型火電廠實際運行維護過程中發(fā)現(xiàn),#2吸收塔內(nèi)壁出現(xiàn)厚度20-40mm質(zhì)地堅硬、黑色的垢層,堵塞入口濾網(wǎng)和吸收塔底部排放口?,F(xiàn)就從該情況首先了解下工藝石膏的行程過程及脫除過程,主要分為以下四個部分:
?、偈沂瘽{液在吸收塔中與煙氣逆流洗滌,脫除煙氣中的二氧化硫,在吸收塔漿液中形成小顆粒的半水亞硫酸鈣;
?、诶醚趸L機提供的氧化風將其強制氧化成二水硫酸鈣,并在漿液中析出結(jié)晶;
?、劾檬嗯懦霰脤⑹酀{液送至石膏旋流器,進行石膏的一級預脫水,細顆粒的石膏漿液溢流返回吸收塔,大顆粒的石膏漿液送至真空皮帶脫水機;
?、軡{液通過真空皮脫水機后,形成含水量小于10%的石膏,輸送至石膏庫外運。
吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢的表現(xiàn)為:在吸收塔內(nèi)壁及其構(gòu)件上形成一層質(zhì)地堅硬、光滑、緊密的黑色垢層。#2塔內(nèi)壁垢主要成分:
三、吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢的危害
1.在吸收塔內(nèi)壁及其構(gòu)件上結(jié)垢,造成構(gòu)件彎曲變形、脫落,降低使用壽命,增加檢修維護工作量。
2.在管道內(nèi)壁結(jié)垢,造成管道堵塞。質(zhì)地較硬的結(jié)垢體加速管道磨損及堵塞,降低設(shè)備使用壽命,增加檢修維護工作量。
3.質(zhì)地堅硬的結(jié)垢層脫落時,損壞防腐涂層,加速設(shè)備腐蝕、造成設(shè)備塔體滲漏。脫落時砸向吸收塔內(nèi)的氧化風管、支架,吸收塔內(nèi)攪拌器葉片及軸,造成設(shè)備損壞,增加檢修維護工作量。
4.脫落的結(jié)垢層散落在吸收塔底部,造成吸收塔石膏排出泵入口濾網(wǎng)堵塞,造成脫水系統(tǒng)無法正常連續(xù)投運,導致吸收塔石膏漿液密度升高。
5.脫落的結(jié)垢層在漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)處堆積,堵塞漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)。在漿液循環(huán)泵抽吸力的作用下,結(jié)垢體會卡死在濾網(wǎng)網(wǎng)上,循環(huán)泵停運后無法通過反沖洗去除。石膏晶體會在漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)生長、沉積,導致濾網(wǎng)流通量下降,造成漿液循環(huán)泵氣蝕無法運行,危及脫硫裝置的安全運行。
6.小的結(jié)垢體會通過漿液循環(huán)泵輸送至漿液噴淋層,在此過程中會加速漿液循環(huán)泵葉輪的磨損,造成噴嘴堵塞堵塞、脫落,噴淋層堵塞等。
一般吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢主要成分是CaSO4•2H2O,為石膏垢。其形成機理為:石膏漿液中的CaSO4過飽和度超過一定值時,石膏晶體就會在懸浮液內(nèi)已經(jīng)存在的石膏晶體上生長。相對過飽和度達到某一更高值時,就會形成晶核,同時石膏晶體會在其他物質(zhì)表面生長,導致吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢,經(jīng)長時間緩慢生長形成石膏垢層。
其具體原因有如下幾點分析:
1.石膏漿液中的CaSO4過飽和度過大
較高的石膏漿液濃度,使溶液中石膏過飽和度過大,是形成石膏垢的主要原因。#2塔石膏漿液濃度要求控制在15%-23%,但實際運行中脫水系統(tǒng)出力不足,#2塔石膏漿液濃度基本維持在25%-28%,電廠燃燒高硫煤時,石膏漿液濃度一度達到30%。
2.石膏漿液停留時間長
#2塔石膏漿液濃度超過控制標準、電廠燃燒高硫煤,加上脫水系統(tǒng)出力不足,石膏漿液濃度高、停留時間長。石膏漿液中的晶體有充足的時間在吸收塔內(nèi)壁及構(gòu)件上形成結(jié)晶,為晶體的生長、形成提供了有力條件。
3.石膏漿液pH值波動大
由于pH值的變化會改變亞硫酸鹽的氧化速率,pH值在4.5時,HSO3-的氧化作用強,這將直接影響漿液中石膏的相對過飽和度。在pH值為7.2時,溶液中存在SO32-和HSO3-離子;pH值為5以下時,溶液中只存在HSO3-離子;當pH值降到足夠低,溶液中存在的只是水化了的SO2分子。同時CaSO3的溶解度隨pH值降低而顯著增大,而CaSO4的溶解度卻隨著pH值降低反而略有減少。
pH值越低,亞硫酸鹽溶解度越大,SO32-濃度越高,則系統(tǒng)中硫酸鹽的生成量會大增。但隨著pH值的降低,CaSO4的溶解度越來越小,所以會有大量的CaSO4析出,形成硫酸鹽硬垢。pH值高時,CaSO3的溶解度較小,SO32-濃度較低,CaSO4的生成速率小,不會生成CaSO4硬垢,但因CaSO3的溶解度較小,易形成亞硫酸鹽軟垢。#2塔在運行過程中石膏漿液pH值基本控制在4.5-5.0,也是造成吸收塔形成硫酸鹽硬垢的原因。
4.吸收塔防腐內(nèi)壁較粗糙
吸收塔內(nèi)壁防腐層表面粗糙,光滑度較低,利于吸收塔內(nèi)漿液結(jié)晶、生長。#2塔內(nèi)壁存在大量的石膏垢層,粗糙的表面利于晶體生長、形成。
1.控制石膏漿液密度及停留時間
漿液密度是一個綜合性的參數(shù),是反映系統(tǒng)是否決定脫水出石膏、使塔體內(nèi)漿液保持一個較佳的反應環(huán)境的重要參數(shù)。當石膏漿液密度大于1085kg/m³時,混合漿液中CaSO4的濃度已經(jīng)趨于飽和,石膏漿液密度小于1075kg/m³時,混合漿液中CaSO3的含量較低,CaCO3的含量相對較高。正常運行中應根據(jù)系統(tǒng)工況調(diào)整脫水系統(tǒng),確保石膏漿液過飽和度控制在110%-130%,避免過飽和的石膏漿液長時間在吸收塔內(nèi)停留,避免結(jié)垢。
2.控制石膏漿液pH值在一定范圍平穩(wěn)運行
在石膏結(jié)晶過程中,pH值高有利于硫酸鈣的生成,有利于石膏結(jié)晶,但當過飽和度過高時,使石膏結(jié)晶向小顆粒方向發(fā)展,不利于生成高品質(zhì)的石膏。當石膏漿液pH值控制在6.2以下,就足以避免形成CaSO3軟垢,但pH值太低,又會產(chǎn)生CaSO4硬垢。結(jié)合亞硫酸氫根和硫酸根的氧化反應以及塔內(nèi)結(jié)垢情況,pH值一般控制在5.2-5.6范圍,并避免pH值的劇烈波動,可以有效避免結(jié)垢。
3.投加石膏晶種
由于溶解的鹽類在同一鹽的晶體上結(jié)晶比在異類粒子上結(jié)晶要快的多,故在石膏漿液中添加CaSO4晶種,使CaSO4過飽和度降至正常濃度,同時加大氧化力度確保將CaSO3充分氧化成CaSO4,不干擾CaSO4結(jié)晶,使結(jié)晶沉積在晶種表面,減少向吸收塔內(nèi)設(shè)備結(jié)晶、生長。
4.提高吸收塔內(nèi)壁表面光滑度
提高吸收塔內(nèi)部防腐層施工水平,使防腐層表面光滑度達到設(shè)計要求。吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢后應及時清理,提高吸收塔內(nèi)壁表面光滑度。
5.投加添加劑
向吸收塔石膏漿液中投加含有Mg2+、CaCl2或己二酸等添加劑,可降低CaSO3和CaSO4的過飽和度。不僅可以防止結(jié)垢,而且可以提高石灰石活性,提高脫硫效率。
6.加強在線表計檢測與管理
加強在線檢測表計維護與校準,定期開展化驗檢測,確保測量數(shù)據(jù)的準確性,加強運行人員技術(shù)培訓,提高運行調(diào)整水平。
石灰石-石膏濕法脫硫裝置吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢,是石灰石-石膏濕法脫硫工藝中的常見問題。吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢如不盡早采取解決措施,不但會造成吸收塔設(shè)備的損壞,降低設(shè)備運行壽命并危及脫硫裝置的安全運行,同時還會給脫硫裝置的安全檢修帶來極大的安全隱患。通過對結(jié)垢成分分析的案例,推測脫硫塔內(nèi)壁結(jié)垢的原因,并提出了相應的解決措施,希望對脫硫系統(tǒng)的設(shè)計、工藝運行調(diào)整及異常分析起到一定的參考作用。
煙氣排放監(jiān)測系統(tǒng)廠商與產(chǎn)品推薦
單位名稱:四方光電(武漢)儀器有限公司
產(chǎn)品推薦:固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)Gasboard-9050(CEMS)
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?、蹨y量準確度高
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?、芄ぷ餍阅芊€(wěn)定
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?、輸?shù)據(jù)遠程實時監(jiān)測
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?。ㄎ恼聛碓矗簭埑蛾P(guān)于脫硫吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢的危害分析及措施》)
(來源:工業(yè)過程氣體監(jiān)測技術(shù))
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