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        脫硫系統(tǒng)亞硫酸鈣含量高的原因及控制措施

        2012-03-29 11:54:09崔鵬飛
        電力安全技術(shù) 2012年10期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        崔鵬飛

        (山西漳澤電力漳澤發(fā)電分公司,山西 長(zhǎng)治 046021)

        漳澤發(fā)電分公司3,4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)采用目前較為成熟的石灰石石膏-濕法脫硫工藝,一爐一塔。設(shè)計(jì)處理煙氣量1 006 810 Nm3/h,煙氣入口SO2濃度為4 914 mg/Nm3。氧化空氣系統(tǒng)采用強(qiáng)制氧化工藝,氧化風(fēng)機(jī)通過氧化裝置向吸收塔反應(yīng)槽中鼓入氧化空氣,在攪拌作用下將亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣,硫酸鈣結(jié)晶析出石膏,從而是控制吸收塔漿液亞硫酸鈣含量不大于1 %。

        2009年1月,3,4號(hào)脫硫系統(tǒng)亞硫酸鈣持續(xù)超標(biāo),4號(hào)脫硫系統(tǒng)亞硫酸鈣含量最高達(dá)9 %,脫水系統(tǒng)無(wú)法正常投運(yùn),系統(tǒng)運(yùn)行主要通過向除灰系統(tǒng)排放不合格漿液連續(xù)置換維持。為了維持脫硫效率,漿液制備系統(tǒng)必須連續(xù)運(yùn)行,系統(tǒng)能耗增加。2010年5月,石膏?;到y(tǒng)投運(yùn)后,由于石膏漿液中的亞硫酸鈣高,造成脫水石膏含水率大,使石膏?;到y(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。為了降低石膏漿液中的亞硫酸鈣含量,保證脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行,從系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整、設(shè)備運(yùn)行狀況等方面入手進(jìn)行分析,提出了調(diào)整建議和改造措施。

        1 亞硫酸鈣含量高對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響

        1.1 對(duì)脫硫效率和石灰石利用率的影響

        吸收塔漿液包裹在石灰石顆粒的表面,當(dāng)漿液中的亞硫酸鈣含量高時(shí),亞硫酸鈣會(huì)析出并沉積在石灰石顆粒表面,形成一層外殼,使石灰石顆粒表面鈍化。鈍化的外殼阻礙了石灰石的繼續(xù)溶解,抑制了吸收反應(yīng)的進(jìn)行,導(dǎo)致脫硫效率和石灰石利用率下降,使石灰石消耗量增大,脫硫耗電率增加。

        1.2 對(duì)脫水系統(tǒng)的影響

        亞硫酸鈣是針狀晶體,顆粒小、粘性大且不易被沖洗。亞硫酸鈣含量高的石膏漿液進(jìn)入脫水機(jī)后會(huì)堵塞濾布孔隙,影響脫水效果。亞硫酸鈣含量超過1 %時(shí),脫水石膏的含水率將逐漸增大,隨著亞硫酸鈣含量的繼續(xù)升高,會(huì)引起濾布過濾通道堵塞,漿液中游離水不易脫去,進(jìn)而使濾布上的濾餅濕度越來越大,致使脫水系統(tǒng)被迫停運(yùn),同時(shí)石膏?;到y(tǒng)也因成球率下降而被迫停運(yùn)。

        1.3 對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢的影響

        亞硫酸鈣溶解度很低,極易達(dá)到過飽和而結(jié)晶在塔壁和部件表面,形成很厚的垢層。若沉積在循環(huán)泵入口濾網(wǎng)上,會(huì)使循環(huán)泵入口流量降低,造成循環(huán)泵氣蝕,有時(shí)還會(huì)把入口管襯膠吸入,堵塞漿液噴淋噴嘴,降低液氣比。若沉積在氧化裝置的噴嘴上,則堵塞氧化噴嘴,影響氧化效果。吸收塔石膏漿液中的亞硫酸鈣含量升高,會(huì)使煙氣中攜帶的亞硫酸鈣增加,亞硫酸鈣會(huì)沉積在除霧器葉片上形成軟垢,并被煙氣中的氧氣慢慢氧化、結(jié)晶,最終形成硬垢,逐漸堵塞除霧器,使系統(tǒng)阻力增大,能耗增加。

        2 亞硫酸鈣含量高的原因

        影響吸收塔漿液亞硫酸鈣含量的因素很多,如入爐煤的硫分、吸收塔漿液的pH值、氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間、氧化空氣量、吸收塔液位等。吸收塔漿液濃度以及CRT顯示參數(shù)的準(zhǔn)確性等因素直接影響脫硫系統(tǒng)的調(diào)整,控制好吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)條件和結(jié)晶條件,使之生成合格的石膏晶體,是降低亞硫酸鈣濃度的有效措施??蓮南到y(tǒng)和設(shè)備方面查找造成吸收塔漿液中亞硫酸鈣濃度高的原因,如氧化空氣系統(tǒng)能否滿足氧化要求、攪拌裝置的分配能力能否滿足氧化系統(tǒng)要求等。而保證系統(tǒng)和設(shè)備正常運(yùn)行,也是解決亞硫酸鈣含量高的一個(gè)有效途徑。

        2.1 入爐煤硫分的影響

        由于燃煤價(jià)格偏高,購(gòu)進(jìn)的燃煤質(zhì)量參差不齊,只有合理?yè)綗拍芸刂迫霠t煤硫分在設(shè)計(jì)的4 914 mg/Nm3以下。由于脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,處理能力已達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,當(dāng)摻燒過程中接近或超過設(shè)計(jì)值時(shí),為了保證脫硫效率,運(yùn)行人員不斷向吸收塔中補(bǔ)充大量的石灰石漿液,吸收塔漿液連續(xù)在高pH值的工況下運(yùn)行,抑制了亞硫酸鈣的氧化和碳酸鈣的溶解。

        2.2 吸收塔液位的影響

        吸收塔漿液液位過低時(shí),會(huì)縮短了氧化空間,影響氧化效果。二氧化硫含量大幅增加時(shí),漿液中生成的亞硫酸鈣增多,即使氧化空氣系統(tǒng)正常運(yùn)行,也不能被全部氧化為硫酸鈣。2009年1月,4號(hào)吸收塔亞硫酸鈣持續(xù)超標(biāo),最高時(shí)達(dá)到9 %。此時(shí),吸收塔液位顯示在12 m以上,就地測(cè)量吸收塔實(shí)際液位只有8.4 m。由于吸收塔液位過低,使氧化裝置距液面沒有足夠的深度,導(dǎo)致氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間短,亞硫酸鈣氧化不充分,亞硫酸鈣含量升高。在液位校對(duì)正確后,亞硫酸鈣含量逐漸下降。

        2.3 氧化空氣流量和壓力的影響

        氧化空氣系統(tǒng)的氧化風(fēng)機(jī)吸入的是周圍環(huán)境中的空氣,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)帶入灰塵和雜物,使入口濾網(wǎng)的透氣性變差,氧化風(fēng)機(jī)電流增大,本體溫度升高,氧化空氣流量和壓力下降,近而影響亞硫酸鈣的氧化。

        氧化裝置堵塞使氧化空氣流量減少,壓力降低,氧化效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。氧化裝置設(shè)計(jì)3根配管,每根配管上有38個(gè)噴嘴,當(dāng)有噴嘴堵塞時(shí),噴嘴布置達(dá)不到整個(gè)斷面上3.5個(gè)/m2的要求時(shí),即使氧化空氣系統(tǒng)正常運(yùn)行,也不能把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。

        2.4 吸收塔漿液濃度的影響

        吸收塔漿液濃度持續(xù)升高,會(huì)逐漸減小亞硫酸鈣與氧氣的接觸機(jī)會(huì),壓縮氧化時(shí)間和空間,石膏漿液中亞硫酸鈣含量會(huì)慢慢增加。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)以后,吸收塔漿液濃度保持過高,會(huì)有沉淀物慢慢沉積在氧化裝置的氧化噴嘴內(nèi)。隨著停運(yùn)時(shí)間的延長(zhǎng),會(huì)在氧化裝置內(nèi)形成垢層,堵塞氧化裝置噴嘴,影響下次啟動(dòng)和氧化效果。

        2.5 氧化裝置的影響

        石灰石石膏-濕法脫硫系統(tǒng)的強(qiáng)制氧化方式一般有管網(wǎng)噴射式和攪拌器噴槍組合式2種。3,4號(hào)脫硫氧化裝置在采用管網(wǎng)噴射式的基礎(chǔ)上,在氧化風(fēng)管3根配管的末端分別裝1根1 m長(zhǎng)的向下開口的管子。氧化空氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),大部分氧化空氣從末端的管子跑掉,其中部分氧化空氣會(huì)被循環(huán)泵吸入。當(dāng)吸入氧化空氣超過3 %(體積)時(shí),循環(huán)泵氣蝕加劇(3,4號(hào)脫硫系統(tǒng)停運(yùn)以后檢查循環(huán)泵葉輪磨蝕嚴(yán)重)、液氣比下降,氧化裝置噴嘴因長(zhǎng)期沒有壓力而被結(jié)晶石膏堵塞,氧化空氣流量下降,漿液中不溶性亞硫酸鈣濃度增大。2009年3月,3號(hào)機(jī)組停運(yùn)以后檢查氧化裝置噴嘴,有70 %以上被堵塞。

        2.6 攪拌裝置的影響

        3,4號(hào)脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)2層推進(jìn)式攪拌器,下層4臺(tái)相對(duì)安裝,上層2臺(tái)相對(duì)30°角安裝。在運(yùn)行過程中分別向兩邊擾動(dòng),以增加氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間,增加氧化空氣的均布量和漿液的懸浮能力。但在施工過程中沒有按設(shè)計(jì)要求安裝,2臺(tái)攪拌器相對(duì)安裝沒有任何角度,致使在運(yùn)行過程中沒有安裝攪拌器的兩側(cè)出現(xiàn)盲區(qū),尤其是氧化裝置配管末端的管子處,氧化空氣在漿液中的停留時(shí)間縮短,不能和亞硫酸鈣充分接觸反應(yīng),影響氧化效果。

        3 措施及建議

        3.1 加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整,確保系統(tǒng)正常運(yùn)行

        為了保證吸收塔內(nèi)漿液正常反應(yīng),控制亞硫酸鈣含量在1 %以下,吸收塔漿液pH值維持在5.2~5.6,吸收塔漿液濃度維持在10 %~15 %,控制吸收塔液位在11.5~12.5 m,并盡量維持在12 m以上,以確保有足夠的氧化空間。

        3.2 定期維護(hù)氧化空氣系統(tǒng),確保氧化風(fēng)量充足

        每月定期切換一次氧化風(fēng)機(jī)。清理備用氧化風(fēng)機(jī)的入口濾網(wǎng),使入口濾網(wǎng)清潔、暢通。冬季定期對(duì)備用氧化風(fēng)機(jī)出口管進(jìn)行放水,避免因出口管凝結(jié)水分而使氧化風(fēng)機(jī)吸入的灰塵沉積在母管內(nèi),減小通流面積。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)后,吸收塔漿液濃度降至最低后,停運(yùn)氧化空氣系統(tǒng),定期對(duì)氧化裝置配管進(jìn)行沖洗,防止?jié){液通過噴嘴倒流回配管內(nèi),堵塞氧化風(fēng)配管和噴嘴。脫硫系統(tǒng)停運(yùn)吸收塔放完漿液以后,檢查氧化裝置噴嘴堵塞情況,對(duì)堵塞噴嘴清理后沖洗干凈,確保氧化裝置噴嘴暢通。

        3.3 調(diào)整氧化空氣溫度,定期對(duì)氧化風(fēng)管進(jìn)行沖洗

        調(diào)整氧化空氣溫度的主要手段是向氧化空氣管路中噴入減溫水,降低氧化空氣溫度和增加氧化空氣的濕度,防止氧化空氣管路及噴嘴結(jié)垢。3,4號(hào)吸收塔漿液溫度一般在45 ℃左右,調(diào)整氧化空氣溫度在50 ℃以下。定期用沖洗水對(duì)氧化裝置配管沖洗,沖洗時(shí)分別關(guān)閉配管入口門,保證一定的沖洗壓力和水量。

        3.4 改造氧化空氣系統(tǒng),優(yōu)化運(yùn)行方式

        2009年3月,3號(hào)機(jī)組停運(yùn)后,把氧化裝置末端向下加裝的長(zhǎng)1 m的開口管子進(jìn)行了封堵,封堵后氧化效果明顯好轉(zhuǎn)。2011年3月,3號(hào)機(jī)組停運(yùn)檢修期間對(duì)脫硫氧化空氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造,將氧化風(fēng)管材料更換為不銹鋼,去掉了3根配管末端向下的開口管子,在靠?jī)蓚?cè)的配管上加裝了支管,增加了氧化裝置的噴嘴數(shù)量。改造后氧化效果明顯,達(dá)到了應(yīng)有的效果。

        3.5 增加上層攪拌器,增加氧化空氣停留時(shí)間

        2011年3月,3號(hào)機(jī)組停運(yùn)后,在3號(hào)吸收塔上層增加安裝了2臺(tái)攪拌器,解決了上層攪拌裝置懸浮和分配能力不足的問題,增加了漿液懸浮濃度和氧化空氣停留時(shí)間,使氧化空氣和亞硫酸鈣充分接觸,漿液中的亞硫酸鈣氧化充分。

        3.6 入爐煤合理?yè)綗?,穩(wěn)定調(diào)整供漿量,控制亞硫酸鈣在正常范圍內(nèi)

        根據(jù)每日的來煤情況,制定摻配措施,合理制定摻配比例,保證入爐煤硫分符合脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值,避免硫分大幅波動(dòng)而影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。

        脫硫運(yùn)行值班人員在供漿調(diào)整中,控制漿液pH值在5.4~5.6,避免pH值大幅波動(dòng),影響吸收和氧化反應(yīng)的正常進(jìn)行。

        當(dāng)吸收塔亞硫酸鈣含量升高時(shí),調(diào)整漿液PH值,控制出口二氧化硫濃度在合格排放范圍內(nèi)。按設(shè)計(jì),3號(hào)、4號(hào)脫硫裝置之間可以通過漿液抽出泵相互輸送漿液,當(dāng)亞硫酸鈣濃度超過1 %時(shí),可以把不合格的漿液輸送至另一臺(tái)脫硫系統(tǒng)的吸收塔進(jìn)行氧化反應(yīng)??刂茲{液亞硫酸鈣含量在1 %以下,當(dāng)亞硫酸鈣含量超過1 %且無(wú)法控制時(shí),還可以通過向除灰系統(tǒng)排放漿液進(jìn)行置換,直到吸收塔漿液亞硫酸鈣含量合格。

        3.7 定期對(duì)氧化裝置進(jìn)行沖洗,確保氧化裝置噴嘴暢通

        3,4號(hào)脫硫氧化空氣系統(tǒng)靠近東側(cè)的氧化風(fēng)配管處沒有設(shè)計(jì)平臺(tái),正常運(yùn)行中和系統(tǒng)停運(yùn)后不能對(duì)氧化風(fēng)配管進(jìn)行沖洗。2009年3月,3號(hào)機(jī)組停運(yùn)以后加裝了平臺(tái),并制定了氧化裝置沖洗制度,規(guī)定每日白班和中班對(duì)氧化裝置3根配管分別沖洗15~20 min,沖洗時(shí)保證沖洗水量和沖洗水壓力,確保管路和噴嘴通暢。如果在運(yùn)行中漿液的亞硫酸鈣偏高,則每班對(duì)氧化裝置配管分別沖洗1次,時(shí)間5~10 min,直到亞硫酸鈣含量合格。

        3.8 制定定期化驗(yàn)制度,減小CRT與實(shí)際值的偏差

        在煙氣脫硫系統(tǒng)改造后,組建了專業(yè)的化驗(yàn)室,并逐步完善了日、周、月化驗(yàn)制度。通過實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果與CRT顯示值進(jìn)行比對(duì),確保吸收塔漿液pH值、濃度顯示準(zhǔn)確,漿液中亞硫酸鈣濃度、氯離子濃度以及脫水石膏含水率在規(guī)定范圍內(nèi),減小CRT顯示與實(shí)際值的偏差,起到正確指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整的作用。

        4 結(jié)論

        脫硫系統(tǒng)工藝復(fù)雜,影響漿液亞硫酸鈣含量的因素較多,各種因素之間又互相影響。只有在運(yùn)行調(diào)整中不斷摸索,總結(jié)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)、相互交流,把好的經(jīng)驗(yàn)加以推廣,才能起到應(yīng)有的效果。要長(zhǎng)期控制漿液亞硫酸鈣含量在1 %以下,并對(duì)運(yùn)行人員加強(qiáng)理論知識(shí)和運(yùn)行調(diào)整技能的培訓(xùn),針對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、研究、總結(jié),對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行合理改造,使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行。

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