脫硫裝置工藝系統(tǒng)復(fù)雜,影響脫硫效率的因素比較多,各因素之間又存在相互影響。因此需要對具體裝置進(jìn)行具體分析,抓住主要原因解決問題。本章從脫硫外部輸人條件、運(yùn)行及設(shè)備等方面分析脫硫裝置效率不高的原因,并提供解決的辦法。
第一節(jié) 外部輸入條件影響分析及應(yīng)對措施
一、脫硫入口參數(shù)變化
1.入口煙塵濃度高
原煙氣中的飛灰在一定程度上會阻礙 SO2與脫硫劑的接觸,降低石灰石中Ca2+的溶解速率,同時(shí)飛灰中不斷溶出的一些重金屬會抑制Ca2+與 HSO3-的反應(yīng)。如煙氣中粉小含量持續(xù)超過設(shè)計(jì)允許量,則粉塵會與吸收劑相互包裹夾雜,將使脫硫效率大為下降,甚至引起噴嘴堵塞和設(shè)備磨損。一般要求脫硫系統(tǒng)入口粉塵含量小于200mg/m3 ,最好能低于 100mg/m3。
2. 入口煙溫偏高
吸收溫度降低時(shí),吸收液面上 SO2的平衡分壓降低,將有助于氣液傳質(zhì)。進(jìn)人吸收塔煙氣溫度越低,越利于 SO2氣體溶于漿液,形成 HSO3-,即低溫有利于吸收,高溫有利于解吸。通常,將煙氣冷卻到 60℃左右再進(jìn)行吸收操作最為適宜,較高的吸收操作溫度,會使 SO2的吸收效率降低。當(dāng)煙溫過高時(shí),可開啟事故噴淋系統(tǒng),使煙溫降低后進(jìn)人脫硫塔。
3. 入口煙氣中 Cl-、F-含量高
如人口煙氣中 HF、HCl 含量高,將導(dǎo)致進(jìn)入脫硫漿液的 Cl-、F-含量高。因?yàn)槁仍谙到y(tǒng)中主要以氯化鈣形式存在,去除困難,因此會影響脫硫效率,導(dǎo)致后續(xù)處理工藝復(fù)雜。在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制工藝水中的Cl-含量,及時(shí)排放廢水,以保證系統(tǒng)中Cl-含量(一般控制在20000ug/g 以內(nèi))。F-會形成氟化物而包裹吸收劑,阻止其進(jìn)一步溶解,降低吸收劑利用率及脫硫效率。
二、吸收劑品質(zhì)及磨制細(xì)度影響
一般而言,石灰石顆粒越細(xì),其表面積越大,則反應(yīng)越充分,吸收速率越快,石灰石的利用率越高;碳酸鈣有效含量越高,活性越好。一般最低要求為 90% 通過 250 目篩,石灰石(CaCO3)純度一般要求大于90%。
第二節(jié) 運(yùn)行參數(shù)分析及調(diào)整措施
一、實(shí)際運(yùn)行有效液氣比低
煙氣進(jìn)人吸收塔后,自下而上流動,與噴淋而下的石灰石漿液霧滴接觸反應(yīng),接觸時(shí)間越長,反應(yīng)進(jìn)行得越完全,對脫硫越有利。但二氧化硫與吸收液存在氣液平衡,液氣比超過一定值后,脫硫效率將不再增加。
1.有效液氣比低的原因
目前,脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中,引起運(yùn)行有效液氣比降低而導(dǎo)致脫硫效率下降的主要原因有以下3種情況。
(1)煤質(zhì)變差。2008 年以來,國內(nèi)許多脫硫系統(tǒng)因機(jī)組燃煤變化、摻燒等原因,燃料的熱值、硫分發(fā)生變化,以致脫硫系統(tǒng)入口煙氣量和二氧化硫濃度增加,導(dǎo)致實(shí)際液。氣比降低,脫硫效率下降。
(2)循環(huán)泵實(shí)際出力不足。因循環(huán)泵選型缺陷或運(yùn)行葉輪磨蝕等原因造成出力不足。循環(huán)漿液流量不夠,實(shí)際液氣比下降,脫硫效率下降。
(3)噴淋層、噴嘴設(shè)計(jì)選型缺陷。部分吸收塔噴嘴設(shè)計(jì)不合理,尤其是吸收塔近塔壁一圈的噴嘴設(shè)計(jì)選型不當(dāng),導(dǎo)致吸收塔壁流現(xiàn)象嚴(yán)重,實(shí)際液氣比下降。此外,也有噴淋層管路設(shè)計(jì)不合理,到達(dá)各個(gè)噴嘴的流量和壓力不均勻,霧化效果不一致,吸收塔斷面各處煙氣流速差別較大,局部液氣比差別大,以致影響脫硫效果。
2. 調(diào)整措施
(1)如果機(jī)組低負(fù)荷長期投運(yùn),則對其脫硫設(shè)施可采取對應(yīng)于高位噴淋層的循環(huán)泵,這樣有利于煙氣和脫硫劑充分反應(yīng),相應(yīng)的脫硫效率也高。而當(dāng)SO2濃度或煙氣量增加時(shí),為保證較高的脫硫效率,可加開一臺循環(huán)泵以保證足夠的液氣比,實(shí)現(xiàn)高效率脫硫。
(2)如果機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷較高,硫分或煙氣量增加不是很多,加之提高液氣比會使設(shè)。備的投資和運(yùn)行能耗增加,吸收塔內(nèi)阻力增大,增加風(fēng)機(jī)能耗。因此,應(yīng)在盡可能保證脫硫效率的前提下盡量降低液氣比??梢酝ㄟ^加人脫硫添加劑如鎂鹽、鈉鹽、己二酸的漿液等,這樣既可以彌補(bǔ)吸收劑活性較弱的缺點(diǎn),適當(dāng)降低液氣比,同時(shí)還可以提高脫硫效率,也可以通過運(yùn)行調(diào)整適當(dāng)提高或補(bǔ)充吸收塔石灰石漿液含量,適度控制吸收塔高密度運(yùn)行等方式來達(dá)到提高脫硫效率的目的。
(3)如果硫分或煙氣量的增加超過了吸收塔調(diào)整范圍,則只能進(jìn)行系統(tǒng)增容。
二、pH 值過低
漿液的 pH 值是脫硫的重要運(yùn)行參數(shù),一方面,pH 值影響 SO2的吸收過程,前面已經(jīng)闡述;另一方面,pH 值還影響石灰石、CaSO4·2H2O、CaSO3·1/2H2O 的溶解度,溶解度的變化會形成液膜而阻礙進(jìn)一步的吸收反應(yīng)。
當(dāng)進(jìn)人吸收塔的煙氣量、煙氣中的 SO2含量以及石灰石品質(zhì)、石灰石漿液濃摩發(fā)生變化時(shí),吸收塔漿液的pH 值也會隨之發(fā)生變化。為保證脫硫裝置的脫硫效率并為防止 SO2吸收塔系統(tǒng)的管道發(fā)生堵塞,此時(shí)吸收塔漿液的pH 值應(yīng)在最佳范圍內(nèi)(5~6)。吸收塔內(nèi)漿液的pH 值是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收塔的石灰石漿液流量來控制的。增加石灰石漿液流量,可以提高吸收漿液的 pH 值;減小石灰石漿液流量,吸收漿液的 pH 值也隨之降低。如果 pH 值過小(pH<4.0),需要檢查石灰石漿液密度,加大石灰石漿液量,檢查石灰石的反應(yīng)活性。此外,應(yīng)關(guān)注煙氣中 HF或漿液中F-含量的變化,因?yàn)橛锌赡苁荂aF2包覆吸收劑而導(dǎo)致 pH 值下降。
三、Ca/S 調(diào)整不當(dāng)
在保持液氣比不變的情況下,Ca/S 增大,吸收劑的量相應(yīng)增大,會使?jié){液 pH值上升,進(jìn)而加快中和反應(yīng)速率,使 SO2吸收量增加,提高脫硫效率。但由于吸收劑的溶解度較低,其供給量的增加將導(dǎo)致漿液濃度提高,引起吸收劑過飽和聚集,最終使反應(yīng)表面積減小,影響脫硫效率。實(shí)踐證明,吸收塔的漿液濃度在 20%~30%,Ca/S在1.02~1.05 之間為宜。
四、吸收塔內(nèi)的石灰石漿液濃度低
為保證脫硫效率和系統(tǒng)的安全運(yùn)行,需要從吸收塔底部的漿液池中排放濃度較高的石膏漿液。循環(huán)漿液池的漿液濃度過高,將會造成管路堵塞。漿液中既有一定濃度的石膏,也有一定濃度的石灰石。如排放量過大,會導(dǎo)致漿液中石灰石濃度下降,脫硫效率和石灰石利用率降低,副產(chǎn)品石膏品質(zhì)惡化,嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致脫硫裝置因吸收塔液位過低而停運(yùn)。為此,需對吸收塔排出的石膏漿液流量進(jìn)行調(diào)節(jié),保證漿液停留的時(shí)間。
五、石膏氧化不好
在煙氣脫硫的化學(xué)反應(yīng)過程中,O2使 HSO3-, 氧化為 SO42-,隨著煙氣中 O2含量的增加,CaSO4·2H2O的形成加快,脫硫效率也呈上升趨勢。脫硫運(yùn)行時(shí)多投運(yùn)氧化風(fēng)機(jī)可提高脫硫效率??紤]到脫硫的經(jīng)濟(jì)性,一般脫硫系統(tǒng)氧化空氣倍率為2~3,設(shè)計(jì)一般取 2.5。
脫硫運(yùn)行中,如果實(shí)際參與氧化反應(yīng)的空氣量不足,則漿液中大量的亞硫酸鈣不能轉(zhuǎn)化成硫酸鈣,以及 SO?向液相的溶解擴(kuò)散速度減緩,導(dǎo)致脫硫效率下降。另外,如果硫分波動大,則部分時(shí)間內(nèi)處理的硫總量增高較多將導(dǎo)致氧化倍率偏低,風(fēng)量不夠,這種情況在許多電廠普遍存在。一般可以通過增開備用氧化風(fēng)機(jī),或增設(shè)氧化風(fēng)機(jī)來解決。也有部分電廠存在風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后效率下降,出力不夠的問題。
此外,也有設(shè)計(jì)上不合理導(dǎo)致氧化效果不好的情況,如氧化空氣的分配與攪拌設(shè)計(jì)配合不好,導(dǎo)致氧化空氣分配不均勻,氧化效果差,這就需要結(jié)合吸收塔漿液池結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、氧化風(fēng)配置形式、攪拌方式等綜合考慮,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)加以解決。
第三節(jié) 脫硫設(shè)備及儀表故障
一、儀表不準(zhǔn)
SO2測量儀、pH 計(jì)等儀表測量不準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)漂移,對脫硫設(shè)施的運(yùn)行調(diào)整起不到監(jiān)控和參考作用。
石灰石漿液的供漿量由吸收塔入口、出口煙氣中SO2的含量來確定。若SO2測量儀不準(zhǔn)確會導(dǎo)致供漿量過多或不足,最終引起脫硫效率下降,石膏碳酸鈣含量高等問題。
煙氣中 SO2與吸收塔漿液接觸后發(fā)生如下一些化學(xué)反應(yīng):
從以上反應(yīng)過程不難發(fā)現(xiàn),高 pH 值的漿液環(huán)境有利于SO2的吸收,而低 pH 值則有助于 Ca+的析出,二者互相對立。pH 值為6時(shí),二氧化硫吸收效果最佳,但此時(shí)易發(fā)生結(jié)垢,堵塞現(xiàn)象。低的 pH 值有利于亞硫酸鈣的氧化,石灰石溶解度增加,卻使二氧化硫的吸收受到抑制,脫硫效率大大降低,當(dāng) pH =4 時(shí),二氧化硫的吸收幾乎無法進(jìn)行,且吸收液呈酸性,對設(shè)備也有腐蝕。一般 pH 控制在5~6 之間,最合適的 pH 值應(yīng)在調(diào)試后得出。如果 pH 計(jì)測量不準(zhǔn),會導(dǎo)致供漿量過多或不足,引起脫硫效率下降。
因此,計(jì)量儀表在使用時(shí)要保證校正準(zhǔn)確,平時(shí)要加強(qiáng)維護(hù),沖洗干凈,以保證測量值準(zhǔn)確。此外,電廠應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)分析工作管理,通過化學(xué)分析對脫硫設(shè)施的運(yùn)行及表計(jì)進(jìn)行監(jiān)督。
二、原煙氣泄漏到凈煙氣
旁路擋板門密封不嚴(yán)或密封風(fēng)系統(tǒng)停運(yùn),部分原煙氣泄漏至凈煙氣側(cè)。GGH 密封風(fēng)機(jī)和凈化風(fēng)機(jī)(低泄漏風(fēng)機(jī))故障,出力不夠,或 GGH 內(nèi)部密封裝置腐蝕等,造成原煙氣泄漏到凈煙氣,以致脫硫效率低。
脫硫效率低的原因有很多,需要在實(shí)際運(yùn)行中仔細(xì)考察,對癥下藥,才能保證脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。