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石灰石-石膏湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨

2015-07-07 11:38 来源:学术参考网 作者:未知

摘 要:阐述了石灰石-石膏湿法脱硫工艺原理及存在的技术 问题 和处理 方法 ,并对 影响 脱硫效率的主要因素进行了探讨。

关键词:湿法脱硫;技术问题 ;脱硫效率

当前脱硫技术在新建、扩建、或改建的大型燃煤工矿 企业 ,特别是燃煤电厂正得到广泛的推广 应用 ,而石灰石-石膏湿法脱硫是技术最成熟、适合我国国情且国内应用最多的高效脱硫工艺,但在实际应用中如果不能针对具体情况正确处理结垢、堵塞、腐蚀等的技术问题,将达不到预期的脱硫效果。本文就该法的工艺原理、实践中存在的技术问题、处理方法及影响脱硫效率的主要因素做如下简要探讨。

1. 石灰石-石膏湿法脱硫工艺及脱硫原理
从电除尘器出来的烟气通过增压风机buf进入换热器ggh,烟气被冷却后进入吸收塔abs,并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉,烟气进一步冷却。烟气经循环石灰石稀浆的洗涤,可将烟气中95%以上的硫脱除。同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。在吸收器的顶部,烟道气穿过除雾器me,除去悬浮水滴。
离开吸收塔以后,在进入烟囱之前,烟气再次穿过换热器,进行升温。吸收塔出口温度一般为50-70℃,这主要取决于燃烧的燃料类型。烟囱的最低气体温度常常按国家排放标准规定下来。在我国,有ggh的脱硫,烟囱的最低气温一般是80℃,无ggh的脱硫,其温度在50℃左右。大部分脱硫烟道都配备有旁路挡板(正常情况下处于关闭状态)。wwW.lw881.com在紧急情况下或启动时,旁路挡板打开,以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置,直接排入烟囱。
石灰石—石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中。在石灰石—石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。烟气中的so2溶入水溶液中,并被其中的碱性物质中和,从而使烟气中的硫脱除。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧(空气中的氧)发生反应,并最终生成石膏,这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出,经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来,然后再从当地运走。

2. 脱硫系统的结垢、堵塞与解决办法
2. 1结垢、堵塞机理
1)石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限,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,石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长,当饱和度达到更高值时,就会形成晶核,同时,晶体也会在其它各种物体表面上生长,导致吸收塔内壁结垢。
2)在系统的氧化程度低下,甚至无氧化发生的条件下,可生成一种反应物为ca(so3)0.8(so4)0.21/2h2o,称为 css-软垢,使系统发生结垢,甚至堵塞。
3)吸收液ph值的剧烈变化,低ph值时,亚硫酸盐溶解度急剧上升,硫酸盐溶解度略有下降,会有石膏在很短时间内大量产生并析出,产生硬垢。而高ph值亚硫酸盐溶解度降低,会引起亚硫酸盐析出,产生软垢。在碱性ph值运行会产生碳酸钙硬垢。
2.2 解决办法
1)采用强制氧化工艺,使氧化反应趋于完全,控制亚硫酸钙的氧化率在95%以上,保持浆液中有足够密度的石膏晶种。
2)严格除尘,严防喷嘴堵塞。
3)控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量,运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130%。
4)控制溶液的ph值,尤其避免运行中ph值的急剧变化。
5)吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种。
6)向吸收液中加入添加剂如:镁离子、乙二酸。
7)适当的增大液气比也是系统结垢、堵塞的重要技术措施。
3.硫系统的腐蚀与防腐
3.1 腐蚀机理
  1)烟气中的so2、hcl、hf等酸性气体在与液体接触时,生成相应的酸液,其so32-、cl-、so42-对金属有很强的腐蚀性,对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。
  2)金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀,在焊缝处比较明显。
  3)结晶腐蚀,溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内,当系统停运后,吸收塔内逐渐变干,溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶,随后体积发生膨胀,使防腐内衬产生应力,产生剥离损坏。


  4)环境温度的 影响 。由于ggh(蓄热式换热器)故障或循环液系统故障,导致塔内烟温升高,其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低。
  5)浆液中由于含有固态物,落下时对塔内物质有一定的冲刷作用.
3.2 防腐技术
1)合理控制浆液的ph值。
  2)选择合理的fgd(脱硫设备)烟气入口温度,并选择与之相配套的防腐内衬,选择与入口烟温,塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。
3)严把防腐内衬的施工质量。
  4)吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊,焊缝光滑平整无缺陷,内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢, 应用 圆钢、方钢为主,外接管不能用焊接,要用法兰连接。
  5)选择合理的防腐材料。
4. 影响脱硫效率的因素 分析
4.1 吸收液的ph值
烟气中so2与吸收塔浆液接触后发生如下一些化学反应:
so2+h2o=hso3-+h+
caco3+h+=hco3-+ca2+
hso3-+1/2o2=so42-+h+
so42-+ca2++2h2o=caso4•2h2o
从以上反应历程不难发现,高ph的浆液环境有利于so2的吸收,而低ph则有助于ca2+的析出,二者互相对立。
ph值=6时,二氧化硫吸收效果最佳,但此时易发生结垢,堵塞现象。而低的ph值有利于亚硫酸钙的氧化,石灰石溶解度增加,却使二氧化硫的吸收受到抑制,脱硫效率大大降低,当ph=4时,二氧化硫的吸收几乎无法进行,且吸收液呈酸性,对设备也有腐蚀。具体最合适的ph值应在调试后得出,但一般ph在4—6之间。
4.2 液气比及浆液循环量
  液气比增大,代表气液接触机率增加,脱硫率增大。但二氧化硫与吸收液有一个气液平衡,液气比超过一定值后,脱硫率将不在增加。新鲜的石灰石浆液喷淋下来后与烟气接触后,so2等气体与石灰石的反应并不完全,需要不断地循环反应,增加浆液的循环量,也就加大了caco3与so2的接触反应机会,从而提高了so2的去除率。
4.3 烟气与脱硫剂接触时间
烟气自气-气加热器进入吸收塔后,自下而上流动,与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应,接触时间越长,反应进行得越完全。因此长期投运对应高位喷淋盘的循环泵,有利于烟气和脱硫剂充分反应,相应的脱硫率也高。
4.4 石灰石粒度及纯度
  石灰石颗粒越细,其表面积越大,反应越充分,吸收速率越快,石灰石的利用率越高。一般要求为:90%通过325目筛或250目筛,石灰石纯度一般要求为大于90%。
4.5 氧化空气量
o2参与烟气脱硫的化学过程,使4hso3-氧化为so42- ,随着烟气中o2含量的增加,caso4•2h2o的形成加快,脱硫率也呈上升趋势。多投运氧化风机可提高脱硫率。
4.6 烟尘
原烟气中的飞灰在一定程度上阻碍了so2与脱硫剂的接触,降低了石灰石中ca2+的溶解速率,同时飞灰中不断溶出的一些重金属会抑制ca2+与hso3-的反应。烟气中粉尘含量持续超过设计允许量,将使脱硫率大为下降,喷头堵塞。一般要求fgd入口粉尘含量小于200mg/m3
4. 7烟气温度
进入吸收塔烟气温度越低,越利于so2气体溶于浆液,形成hso3-,即:低温有利于吸收,高温有利于解吸。通常,将烟气冷却到60。c左右再进行吸收操作最为适宜,较高的吸收操作温度,会使so2的吸收效率降低。
4.8 cl-含量
  氯在系统中主要以氯化钙形式存在,去除困难,影响脱硫效率,后续处理工艺复杂,在运行中应严格控制系统中cl--含量(一般控制在20000 ppm以内),确保其在设计(一般设计在40000 ppm左右)允许范围内。

5. 结束语
通过以上 方法 可基本解决实践中的脱硫技术 问题 ,使脱硫效率达到设计要求,确保我国在 发展 经济 的同时有效地保护好生存环境、确保人民生活水平的全面提高!

参考 文献 :

[1]. 《环境工程》,成都 科技 大学出版社
[2]. 《 工业 脱硫技术》化学工业出版社


[3]. 《洁净煤发电技术》,
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