濕法煙氣脫硫裝置亞硫酸鈣偏高的分析及控制

1、濕法煙氣脫硫裝置亞硫酸鈣偏高的分析及控制某電廠現(xiàn)有裝機(jī)組容量 4X210MW ,配套煙氣脫硫技術(shù)采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的石灰石一一石膏濕法脫硫工藝，其#3、#4機(jī)組煙氣脫硫改造工程于 2008年6月建成投產(chǎn)；#5、#6機(jī)組煙氣脫硫改造工程于 2006 年12月建成投產(chǎn)。#5、#6機(jī)組脫硫裝置自2006年12月正式投入生產(chǎn)以來(lái)相對(duì)比較正常，而#3、#4機(jī)組自2008年6月投入生產(chǎn)以來(lái)，多次出現(xiàn)氧化效果差導(dǎo)致吸收塔內(nèi)漿液亞硫酸鈣濃度過(guò)高的現(xiàn)象，現(xiàn)已 困擾著脫硫裝置的正常穩(wěn)定運(yùn)行。1、#3、#4機(jī)組脫硫裝置概況1.1設(shè)計(jì)概述#3、#4機(jī)組脫硫裝置采用的是目前較為成熟的煙氣脫硫技術(shù)石灰石一一石膏濕法脫硫。#

2、3、#4機(jī)組脫硫改造作為一項(xiàng)技改工程同時(shí)建成，二臺(tái)機(jī)組公用一套制粉制漿系統(tǒng)。#3、#4機(jī)組脫硫裝置主要設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目處理煙氣量Nm3/h (標(biāo)準(zhǔn)濕 態(tài)、單臺(tái)機(jī)組)脫硫裝置入口 SO2濃度(mg/Nm3 )脫硫率主要參數(shù)1006810491495%1.2脫硫裝置組成二臺(tái)機(jī)組脫硫裝置由以下系統(tǒng)組成：脫硫劑漿液制備系統(tǒng)；煙氣系統(tǒng)；吸收系統(tǒng)；石膏旋流系統(tǒng)；石膏脫水系統(tǒng)；補(bǔ)水系統(tǒng)；壓縮空氣系統(tǒng)；另外包括為脫硫裝置配套的DCS集中控制室、變配電室、界區(qū)消防水系統(tǒng)等。1.3工藝說(shuō)明#3、#4機(jī)組煙氣脫硫工藝：以石灰石作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收 漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液循環(huán)噴淋與煙

3、氣逆流接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓 入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為脫硫石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液 滴排入煙囪，脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。2、#3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)工藝布置#3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)采取的是管網(wǎng)布置，在氧化風(fēng)管的尾部有三根管(管端開(kāi)口)直接末入吸收塔漿液中。為強(qiáng)化漿液的氧化反應(yīng)，漿池下部有兩層推進(jìn)式攪拌器共6臺(tái)，攪拌器上層設(shè)置二臺(tái)、下層設(shè)置四臺(tái)，氧化空氣分布管在上層攪拌器下方。強(qiáng)制氧化的原理是：吸收SO2后的循環(huán)漿液，落入吸收塔下部的漿液池中，在漿液池送入氧化空氣， 對(duì)吸收SO2后的漿液進(jìn)行強(qiáng)制氧化，使在吸收過(guò)程中生成

4、的 Ca(HSO3)2氧化成H2SO4和CaSO4 2H2O，H2SO4與漿液中的CaC03進(jìn)行中和反應(yīng)生成 CaS04 2H2O放出C02。在吸收塔循環(huán)漿液槽中除上述在 漿液槽上部進(jìn)行氧化反應(yīng)，在漿液槽的下部進(jìn)行中和反應(yīng)外，還有CaSO4 2H2O的結(jié)晶生成過(guò)程。漿液循環(huán)槽中所需的氧化空氣由二臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供，正常一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，空氣由大氣吸入經(jīng)氧化風(fēng)機(jī)加 壓送入吸收塔循環(huán)漿液槽氧化空氣分布管中，氧化空氣從分布管上的開(kāi)孔噴射進(jìn)入漿液中。其氧化風(fēng)機(jī)參數(shù)如下:序號(hào)項(xiàng)目備注1型號(hào)：ARF-3002型式；羅茨鼓風(fēng)機(jī)每套脫硫裝置二臺(tái)一運(yùn)、一備3排氣壓力：88.2kPa4軸功率：232kW5電機(jī)功率：

5、250kW3、亞硫酸鈣濃度過(guò)高的帶來(lái)的問(wèn)題3.1亞硫酸鈣濃度過(guò)高造成 SO2脫除率下降，pH值難以控制以下是#3、#4機(jī)組脫硫裝置某一時(shí)段的運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì):項(xiàng)目單位設(shè)計(jì)值#3機(jī)組#4機(jī)組備注二機(jī)組出力MW210188194煙氣Nm3/h1006810748311941156旦 量F煙溫C146129133GD煙塵mg/Nm345043.268.1口入SO2mg/Nm3491467805990高達(dá)#3比設(shè)計(jì)值1.38 倍；倍#4高達(dá)1.22FGD岀SO2mg/Nm3222.851150 6781497 599口脫硫效率%9583.02 9075 90吸收塔漿液pH%5.65.384.81#4偏低多

6、氧化風(fēng)量Nm3/h69663689.54987.3亞硫酸鈣mol/l1131.2 6.3通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)可以看出#3、#4機(jī)組脫硫裝置脫硫效率未能達(dá)到設(shè)計(jì)值，固然此時(shí)段的入口 S02濃度最大超過(guò)設(shè)計(jì)值1.38倍左右，但其亞硫酸鈣明顯偏高，最高達(dá) 6.3%，其氧化風(fēng)量也比設(shè)計(jì)值要小的多， 特別是#4機(jī)組脫硫裝置pH值在4.8左右相對(duì)偏小，通過(guò)補(bǔ)漿液 pH值變化不大，這一特征正好表現(xiàn)出亞 硫酸鈣過(guò)高，抑制了 CaC03的溶解，導(dǎo)致脫硫效果較差，脫硫效率降低。在強(qiáng)制氧化系統(tǒng)中，由于鼓入的氧化空氣流量不足或鼓氣點(diǎn)距液面沒(méi)有足夠深度等原因，漿液中亞硫酸鈣含量將增加。當(dāng)亞硫酸鈣相對(duì)飽和度較高時(shí)，會(huì)發(fā)生亞硫酸鹽

7、的嚴(yán)重封閉作用。結(jié)果是pH值下降， SO2脫除率下降，pH值出現(xiàn)失去控制的現(xiàn)象。3.2對(duì)石膏品質(zhì)有影響從#3、#4機(jī)組脫硫裝置入口 SO2濃度超過(guò)設(shè)計(jì)值，氧化空氣不足的時(shí)段上看， 這一時(shí)段貴廠曾經(jīng)出 現(xiàn)過(guò)石膏難以脫出的現(xiàn)象，即便脫出石膏純度也相對(duì)較差。這一現(xiàn)象表明，當(dāng)燃用高硫煤或脫硫裝置氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，很可能造成氧化率達(dá)不到 100%的要求。當(dāng)氧化率下降時(shí)循環(huán)漿液中的可溶性亞硫酸鹽濃度大，石膏中會(huì)出現(xiàn)較高的含量固體CaCO3 1/2H20。漿液中可溶性亞硫酸鹽濃度增大將抑制CaCO3的溶解，使?jié){液中未反應(yīng)的CaCO3濃度增大，從而導(dǎo)致石膏純度下降。因此吸收塔漿液中亞硫酸鈣完全氧化不僅有利于

8、脫硫效率提高，而且可以有效地保證石膏品質(zhì)。4、亞硫酸鈣濃度過(guò)高的綜合分析造成吸收塔內(nèi)亞硫酸鈣濃度過(guò)高的主要原因：4.1漿液中沉積的亞硫酸鈣和二水硫酸鈣造成#3、#4機(jī)組脫硫氧化風(fēng)管?chē)娮彀l(fā)生堵塞氧化能力降低，亞硫酸鈣增高。這一現(xiàn)象通過(guò)停運(yùn) #3機(jī)組脫硫裝置，對(duì)氧化風(fēng)管檢查發(fā)現(xiàn)，三根氧化風(fēng)管?chē)娮於氯容^嚴(yán)重, 近70%的氧化空氣噴嘴被堵。4.2 #3、#4機(jī)組脫硫系統(tǒng)入口 SO2濃度超過(guò)設(shè)計(jì)值，使得氧化系統(tǒng)的氧化能力不能滿足要求，造成 吸收塔漿液中的亞硫酸鈣含量越來(lái)越高。4.3 #3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)采取的是管網(wǎng)布置，在氧化風(fēng)管的尾部有三根管直接末入漿液中，在氧化風(fēng)管上層有二臺(tái)攪拌器。#3、#

9、4機(jī)組脫硫氧化風(fēng)管發(fā)生噴嘴堵塞后，氧化空氣大多會(huì)從三根管端冒出，氧化空氣很不均勻，氧化能力降低。5、建議及措施5.1利用脫硫裝置停運(yùn)機(jī)會(huì)，對(duì) #3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)進(jìn)行檢查，疏通氧化風(fēng)管堵塞噴嘴。5.2結(jié)合#3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)管網(wǎng)的布置形式，對(duì)氧化風(fēng)管沖洗系統(tǒng)進(jìn)行改造，由于原沖洗水 管管徑較?。?5）,導(dǎo)致沖洗水量較小，沖洗效果差，可將沖洗水管管徑加粗（50）,加大沖洗水量。同時(shí)，建立建全合理的水沖洗制度，并要注意以下幾點(diǎn)：5.2.1每個(gè)吸收塔內(nèi)裝有三根氧化空氣噴射管，開(kāi)有若干個(gè)噴射孔，且噴射孔在管子的下部。當(dāng)吸收 塔第一次注水起動(dòng)時(shí)，注水至 8m以上時(shí)，水進(jìn)入空氣管中，這屬于正常，

10、當(dāng)起動(dòng)氧化風(fēng)機(jī)后，由于空氣 壓力將把管內(nèi)的水頂岀，開(kāi)始對(duì)漿池進(jìn)入大量的均布空氣對(duì)亞硫酸鈣進(jìn)行氧化，此時(shí)，在漿池氧化噴射管 上部裝有二臺(tái)攪拌機(jī)要起動(dòng)，以推動(dòng)上部漿液轉(zhuǎn)動(dòng)使?jié){液強(qiáng)制氧化。5.2.2當(dāng)氧化風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，暫時(shí)不起氧化風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)輪流開(kāi)起氧化風(fēng)機(jī)噴射管沖洗水門(mén)，對(duì)管內(nèi)沖洗 510分鐘，把石膏漿液頂岀，使管內(nèi)換成清水，以防管內(nèi)結(jié)垢堵塞噴嘴孔。5.2.3每個(gè)白班和中班對(duì)氧化風(fēng)管三根支管輪流沖洗1520分鐘。另外運(yùn)行中如果石膏中亞硫酸鈣偏高，在運(yùn)行中對(duì)氧化風(fēng)機(jī)噴射管輪換沖洗一次，每根沖洗510分鐘。5.3合理控制漿液pH值，pH值太低導(dǎo)致亞硫酸氫鈣分解，SO2逸出，系統(tǒng)pH值升高；漿液pH值 過(guò)大

11、，氧化速率下降，氧化不能正常進(jìn)行。一般情況下，漿液pH值控制在4.75.5之間。5.4提高調(diào)整氧化空氣量。脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度升高超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，可嘗試投運(yùn)備用氧化風(fēng)機(jī)，以提高和調(diào)整氧化空氣量適應(yīng)系統(tǒng)的要求。5.5合理控制吸收塔的液位、液氣比、漿液濃度，使CaCO3充分溶解，也有利于對(duì)SO2的吸收及亞 硫酸鈣的氧化。5.6燃煤摻燒使脫硫裝置的入口 SO2濃度控制在設(shè)計(jì)范圍。6、對(duì)氧化風(fēng)管設(shè)計(jì)布置形式的分析探討在強(qiáng)制氧化裝置中，一般情況下在吸收塔內(nèi)普遍用的是兩種布置方式，一種是管網(wǎng)噴霧式；另一種 攪拌機(jī)與空氣噴槍組合式。前一種方式是布置在吸收塔一定的深度（通常大于3m）或在吸收塔的底部，在整個(gè)吸

12、收塔罐體截面上均布若干根布?xì)庵鞴埽兄苯釉谥鞴苌祥_(kāi)許多噴氣孔的，也有在主管上裝分支管的。后一種方式是將氧化空氣管布置在側(cè)入式攪拌機(jī)的前方，依靠氧化攪拌機(jī)槳葉產(chǎn)生的高速液流使鼓入的空 氣分裂成細(xì)小的氣泡，散布至氧化區(qū)各處，以有利于氧氣的溶解。以上二種布置形式均需要增設(shè)減溫水及 沖洗水，一般情況下二種方式基本上均能滿足生產(chǎn)要求。該廠#3、#4、#5、#6機(jī)組脫硫裝置均采用的是第二種方式。對(duì)比#3、#4機(jī)組脫硫系統(tǒng)和#5、#6機(jī)組脫硫系統(tǒng)，主要差別在于氧化系統(tǒng)風(fēng)管布局、攪拌機(jī)的數(shù)量設(shè)計(jì)上存有差異。#5、#6機(jī)組脫硫的氧化系統(tǒng)屬于管網(wǎng)布置，三根氧化風(fēng)管均布于吸收塔內(nèi)，外側(cè)的兩根主管上還各有一根支管網(wǎng)，

13、氧化風(fēng)管管端封 閉，并且在氧化風(fēng)管上部布置有四臺(tái)攪拌器；而 #3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)同屬于管網(wǎng)布置，但三根氧化風(fēng) 管主管尾部是直接末入漿液中，兩側(cè)未加支管，在其氧化風(fēng)管上層有二臺(tái)攪拌器，系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。從四臺(tái)機(jī)組脫硫裝置運(yùn)行情況看，在燃用同樣含硫量較高的煤時(shí)，#5、#6機(jī)組脫硫裝置出現(xiàn)亞硫酸鈣濃度超標(biāo)的現(xiàn)象較少，這說(shuō)明由于多裝二臺(tái)攪拌機(jī)，并且氧化風(fēng)管布置較為均勻，依靠氧化攪拌機(jī)槳葉 產(chǎn)生的高速液流使鼓入的空氣分裂成細(xì)小的氣泡，散布至氧化區(qū)各處，有利于氧氣的溶解，提高了氧化效 果，亞硫酸鈣濃度得到了有效地控制。而#3、#4機(jī)組脫硫裝置亞硫酸鈣濃度卻常有超標(biāo)的現(xiàn)象，這說(shuō)明#3、 #4機(jī)組脫硫裝置氧

14、化風(fēng)管布置形式還有欠缺，同時(shí)，在少二臺(tái)攪拌機(jī)的情況下，鼓入的氧化空氣沒(méi)有很均 勻地分裂成細(xì)小的氣泡，導(dǎo)致氧化效果相對(duì)較差，最終使得亞硫酸鈣濃度難以控制。從強(qiáng)制氧化風(fēng)管布置設(shè)計(jì)形式上看岀，如果采用攪拌機(jī)與空氣噴槍組合式，攪拌機(jī)上下層布置，上 層在氧化風(fēng)管附近的攪拌機(jī)數(shù)量宜于多布置（一般為四臺(tái)），且氧化風(fēng)管的噴嘴要布置均勻。如果在上層 氧化風(fēng)管附近布置二或三臺(tái)攪拌機(jī)，攪拌機(jī)所選的功率一定要與吸收塔漿液的工況相匹配，同時(shí)，氧化風(fēng) 管及支管要均勻地布置在吸收塔的橫截面上，并加裝減溫水管及沖洗水管，以便于運(yùn)行。#3、#4機(jī)組脫硫氧化效果沒(méi)有#5、#6機(jī)組脫硫氧化效果好，氧化風(fēng)管設(shè)計(jì)的布置形式上存有差異， 從性?xún)r(jià)比上講，#5、#6機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)投資比較高，脫硫氧化效果好。從優(yōu)化設(shè)計(jì)角度上講，#3、#4機(jī)組脫硫氧化系統(tǒng)的布置形式也是一種嘗試，如果加上一些輔助設(shè)施，比如加大沖洗水量或?qū)⑷趸L(fēng)管上再布置一些支管，提高氧化空氣在吸收塔內(nèi)的均勻性，優(yōu)化運(yùn)行方 式等，這均有助于對(duì)亞硫酸鈣的控制，但這種布置形式還值得進(jìn)一步地探討。7、結(jié)束語(yǔ)目前，該廠利用#3機(jī)組脫硫系統(tǒng)停運(yùn)機(jī)會(huì)，已對(duì)氧化風(fēng)管?chē)娮爝M(jìn)行了全面清理，并已將氧化風(fēng)管尾 部末入漿液中的三根管加堵。清理后 #3機(jī)組脫