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        石灰石

        2020-03-08 11:48:43張鵬
        理論與創(chuàng)新 2020年23期

        張鵬

        【摘? 要】針對(duì)石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)吸收塔設(shè)備的運(yùn)行和調(diào)整,介紹了影響脫硫效率的幾大要素,包括吸收塔漿液的pH值,液位調(diào)整,漿液濃度控制等因素,以達(dá)到脫硫系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的目的。

        【關(guān)鍵詞】燃煤電力;電解鋁業(yè); 濕法脫硫技術(shù);吸收塔系統(tǒng); 工藝調(diào)整

        引言

        隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,以及對(duì)燃煤電力、電解鋁業(yè)的廢氣處理達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格,特別是減少二氧化硫排放對(duì)大氣污染的重視程度的提高,如何保證煙氣脫硫系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行就成為了各個(gè)企業(yè)重點(diǎn)研究的課題。

        1.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)工藝原理

        石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)以脫除煙氣中的二氧化硫?yàn)楹诵?。吸收塔漿液通過(guò)噴嘴霧化噴入吸收塔,分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個(gè)斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸,發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應(yīng),煙氣中的SO2、SO3被吸收。SO2吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏(CaSO4·2H2O)。

        為了維持吸收液恒定的PH值,石灰石被連續(xù)加入吸收塔,同時(shí)吸收塔內(nèi)的吸收劑漿液被攪拌機(jī)、氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地?cái)噭?dòng),以加快石灰石在漿液中的均布和溶解。

        1.1吸收塔中SO2、SO3的吸收

        煙氣中的 SO2和SO3首先溶解于漿液微滴的水中,進(jìn)行下列反應(yīng):

        SO2+H2O → HSO3-+H+

        SO3+H2O → H2SO4

        為了維持SO2、SO3的吸收,生成的酸性物H2SO4、H2SO3應(yīng)迅速被中和。

        1.2石灰石漿的反應(yīng)

        SO2、SO3及石灰石漿微滴繼續(xù)下落至吸收塔氧化區(qū)中,進(jìn)行下列反應(yīng):

        CaCO3+2H++HSO3-→ Ca2++HSO3-+CO2↑+H2O

        CaCO3+H2SO4 → CaSO4+CO2↑+H2O

        CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2↑+H2O

        上述反應(yīng)是在吸收塔氧化區(qū)中進(jìn)行的離子反應(yīng)。

        1.3吸收塔中CaSO3 的氧化

        CaSO3 的氧化需要向吸收塔中注入氧化劑——空氣,氧化過(guò)程為:

        2Ca2++2HSO3-+O2 → 2CaSO4+2H+

        而氧化是伴隨石膏的結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的,結(jié)晶過(guò)程為:

        CaSO4+2H2O → CaSO4·2H2O

        上述反應(yīng)過(guò)程均在吸收塔中完成。

        2.脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行和調(diào)整

        2.1 SO2脫除效果

        有兩個(gè)因素影響吸收塔脫硫效率,即吸收塔再循環(huán)液體的流量和漿液的PH值。

        (1)吸收塔再循環(huán)漿液流量。為了保持預(yù)定的脫硫效率,要求有一個(gè)合理的液氣比。為了防止噴嘴噴出的漿液分布不均勻以及結(jié)垢等不良現(xiàn)象的發(fā)生,循環(huán)泵都應(yīng)處于運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于低負(fù)荷的情況,即進(jìn)入吸收塔煙氣量和二氧化硫總量都低于設(shè)計(jì)值較多時(shí),可以根據(jù)脫硫效率減泵運(yùn)行。

        (2)吸收塔PH值。當(dāng)吸收塔PH值降低時(shí),SO2的脫硫效率就要降低。相反,增加PH值可以提高脫硫效率,但此時(shí)鈣的利用率就要降低,在吸收塔中未反應(yīng)的石灰石數(shù)量就要增加。考慮到SO2的脫除效率和鈣的利用率,吸收塔應(yīng)在PH值為5.2-5.6的范圍內(nèi)運(yùn)行。各項(xiàng)目由于運(yùn)行條件和輸入?yún)?shù)不同,特別是石灰石活性和成分不同,吸收塔運(yùn)行最佳的PH值是不同的,需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn),化驗(yàn)吸收塔漿液成分和石膏成分,確定最佳的PH值控制范圍。石灰石漿液的補(bǔ)給是根據(jù)PH值進(jìn)行控制。通過(guò)石灰石供漿泵向吸收塔添加石灰石漿液,控制吸收塔漿液的PH值維持在一定范圍。電磁流量計(jì)安裝在石灰石供漿泵的下游,進(jìn)入吸收塔的石灰石漿液量將被顯示、記錄。在每次供漿完成后,都要打開沖洗閥,供漿管道沖洗完成后關(guān)閉。吸收塔的PH計(jì)雖然采用工藝水定期沖洗(沖洗時(shí)間及間隔在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后確認(rèn)),但還是要求對(duì)PH計(jì)進(jìn)行定期檢查、標(biāo)定和調(diào)整。

        2.2吸收塔液位調(diào)整

        吸收塔液位設(shè)置有液位傳感器進(jìn)行測(cè)量。在PLC中顯示、記錄和接收每個(gè)儀表的液位信號(hào)。需注意:液位傳感器顯示的液位由壓力轉(zhuǎn)換而來(lái),并與漿液密度直接相關(guān)。液位計(jì)應(yīng)定期清洗,如果液位計(jì)出現(xiàn)較大偏差,則必須對(duì)它們交替清洗或通過(guò)人工檢查進(jìn)行校準(zhǔn)。正常運(yùn)行時(shí),吸收塔的進(jìn)水量主要由除霧器沖洗決定,通過(guò)除霧器沖洗之間的等候時(shí)間,吸收塔的進(jìn)水量得以控制基本穩(wěn)定。所以吸收塔的液位主要與煙氣帶走的蒸發(fā)水、吸收塔的供漿量、石膏排出泵的排漿量相關(guān),當(dāng)吸收塔液位低過(guò)吸收塔液位下限設(shè)定值時(shí),開除霧器沖洗水進(jìn)行補(bǔ)充。所有這些吸收塔液位控制功能動(dòng)作,不要求值班人員直接操作。建議進(jìn)行吸收塔液位監(jiān)控,值班人員才會(huì)熟悉正常系統(tǒng)參數(shù)。運(yùn)行中維持吸收塔液位正常。當(dāng)液位低時(shí),應(yīng)確認(rèn)吸收塔補(bǔ)充水管路無(wú)泄漏或堵塞,除霧器沖洗水噴霧正常,同時(shí)開大除霧器沖洗水閥門。

        2.3吸收塔漿液濃度控制

        吸收塔漿液密度如果調(diào)整不當(dāng),會(huì)對(duì)脫硫裝置產(chǎn)生較大的影響。密度太高,可能造成管道及泵的磨損、腐蝕結(jié)垢及堵塞,從而影響脫硫裝置的正常運(yùn)行。若密度太低,會(huì)影響石膏品質(zhì)。吸收塔密度計(jì)應(yīng)采用工藝水定期沖洗,沖洗時(shí)間及間隔在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后確認(rèn)。旋流器正確地進(jìn)行分離效果主要取決于至石膏旋流器的供漿壓力。為了觀察正確的供漿壓力,在旋流器的入口裝有就地壓力指示。值班人員應(yīng)定期檢查旋流器入口壓力,觀察和記錄其變化,可以更有效的監(jiān)視旋流器的工作情況。

        2.4吸收塔漿液成分

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果,將實(shí)際漿液成分與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較:若漿液中CaCO3過(guò)多,應(yīng)及時(shí)調(diào)整供漿量,并連續(xù)化驗(yàn)石灰石漿液品質(zhì)及石灰石原料品質(zhì)。若漿液中CaSO3過(guò)多,應(yīng)及時(shí)檢查氧化空氣量是否正常,以保證吸收塔氧化池中CaSO3充分氧化。

        2.5除霧器沖洗系統(tǒng)

        為防止吸收塔除霧器堵塞,應(yīng)提供沖洗水,除霧器沖洗水量由流量計(jì)監(jiān)測(cè),對(duì)應(yīng)的信號(hào)將會(huì)顯示、記錄、趨勢(shì)記錄和累計(jì)。當(dāng)一個(gè)沖洗閥打開或所有的閥門都關(guān)閉時(shí),如果高于設(shè)定流量意味著通過(guò)關(guān)閉的除霧器沖洗閥可能發(fā)生泄漏、破裂或沖洗噴嘴丟失;水量低于設(shè)定值意味著閥門未打開或噴嘴可能部分堵塞。除霧器沖洗母管的水壓由一個(gè)壓力控制閥來(lái)維持。 正常運(yùn)行時(shí),值班人員應(yīng)密切監(jiān)視除霧器壓差,當(dāng)壓差接近或達(dá)到高值時(shí),需要強(qiáng)制沖洗;值班人員應(yīng)密切監(jiān)視除霧器沖洗水流量、壓力,根據(jù)流量和壓力數(shù)值的變化,可以判斷沖洗系統(tǒng)是否正常;除霧器要求至少4小時(shí)沖洗一次;除霧器沖洗程序也可手動(dòng)操作。

        2.6漿液循環(huán)泵

        脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),至少需要1臺(tái)循環(huán)泵在線運(yùn)行。工作的循環(huán)泵使?jié){液在吸收塔內(nèi)不間斷地再循環(huán)。除了核查泵的運(yùn)行狀態(tài)之外,不要求值班人員進(jìn)行操作。值班人員應(yīng)關(guān)注泵、電動(dòng)機(jī)軸承、電動(dòng)機(jī)繞組溫度來(lái)熟悉正常運(yùn)行工況,這樣能在事故或泵跳閘發(fā)生之前意識(shí)到潛在的問(wèn)題。值班人員應(yīng)定期檢查泵的運(yùn)行電流并記錄。

        2.7吸收塔攪拌器

        吸收塔攪拌器為側(cè)進(jìn)式攪拌器,如果吸收塔液位過(guò)低而攪拌器運(yùn)行,將會(huì)對(duì)機(jī)械密封造成損壞。只要吸收塔內(nèi)漿液高于2.3m,所有攪拌器都應(yīng)運(yùn)行,防止?jié){液堆積。如果吸收塔液位低于2.1m,所有攪拌器停運(yùn),重新啟動(dòng)時(shí),必須用工藝水將葉輪處的漿液沖開,避免啟動(dòng)荷載過(guò)大,對(duì)設(shè)備造成損壞。

        2.8氧化風(fēng)機(jī)

        吸收塔配備有兩臺(tái)羅茨式氧化風(fēng)機(jī)將空氣噴入吸收塔。在氧化風(fēng)機(jī)故障停止后,備用風(fēng)機(jī)應(yīng)立即投入運(yùn)行。羅茨式氧化風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前打開放空閥。只要氧化風(fēng)機(jī)向吸收塔注入空氣,氧化空氣冷卻水閥門就應(yīng)打開,噴射足夠數(shù)量的水使氧化空氣冷卻,這樣可以避免空氣噴槍出口附近形成固體顆粒集聚結(jié)垢。

        2.9吸收塔排出系統(tǒng)

        脫硫系統(tǒng)設(shè)置一般有2臺(tái)石膏排出泵。一臺(tái)工作,一臺(tái)備用。

        如果兩臺(tái)排出泵都停止運(yùn)行時(shí),值班人員必須沖洗整個(gè)排漿管路。運(yùn)行一段時(shí)間后,值班人員應(yīng)手動(dòng)切換工作泵和備用泵,以確保備用設(shè)備正常。

        3.結(jié)束語(yǔ)

        根據(jù)以上內(nèi)容,石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)為了達(dá)到長(zhǎng)周期安全高效運(yùn)行,吸收塔系統(tǒng)各參數(shù)就要進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整,保證設(shè)備在最佳工況下運(yùn)行,降低各種消耗,以使脫硫系統(tǒng)保持安全高效的運(yùn)行工況,以保證環(huán)保數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)排放。

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