三、工艺优势
1、烟气系统
来自锻钢烟气经烟道引风机直接进入脱硫塔。脱硫塔以空塔喷淋结构。设计空速小(4.0m/s),塔压力降小(≤600Pa),脱硫集中除尘、脱硫、排烟气于一体,烟气升至塔**进入烟囱排入大气。脱硫塔制作完毕喷砂处理后,环氧树脂防腐6遍,塔内部件主要是喷嘴和防雾器,均为304不锈钢材质。当脱硫泵出现故障时,脱硫暂停反应,烟气可通过烟囱排入大气。
2、脱硫塔SO2吸收系统
烟气进入脱硫塔向上升起与向下喷淋的脱硫塔以逆流式洗涤,气液充分接触吸收SO2。脱硫塔采用喷嘴式空塔喷淋,由于喷嘴的雾化作用,分裂成无数小直径的液滴,其总表面积增大数千倍,使气液得以充分接触,气液相接触面积越大,两相传质热反应,效率越高。因此化工生产中诸多单元操作中多采用喷淋塔结构,起到高效、节能、造价低等优点。脱硫塔内碱液雾化吸收SO2及粉尘,生成Na2SO3,同时消耗了NaOH和Na2SO3。脱硫液排出塔外进入再生池与Ca(OH) 2反应,再生出钠离子并补入Na2SO3(或NaOH),经循环脱硫泵打入脱硫循环吸收SO2。
在脱硫塔**部装有除雾器,经除雾器折流板碰冲作用,烟气携带的烟尘和其他水滴、固体颗粒被除雾器捕获分离。除雾器设置定期冲洗装置,防止除雾器堵塞。
3、脱硫产物处理
脱硫产物终是石膏浆,具体为CaSO3、CaSO4还有部分被氧化的Na2SO4及粉尘。有潜水泥浆泵从沉淀池排出处理好,经自然蒸发晾干。由于石膏浆中含有固体杂质,影响石膏的质量,所以一般以抛弃法为高。排出沉淀池浆液可经水力旋流器,稠厚器增浓提固后,再排至渣场处理。
4、关于二次污染的解决
以钠钙双碱法烟气脱硫可解决单一纳碱脱硫的二次污染问题。钠钙双碱法是以纳碱吸收SO2,其产物用石灰乳再生出纳碱继续使用,因钠钙双碱法能节省碱耗,又杜绝二次污染问题。有少量的Na2SO4不能够再生被带入石膏浆液中,经固液分离,分离的固体残渣进行回收堆放再做他用。溶液流回再生池继续使用,因此不会产生二次污染。
5、方案的特点
以NaOH(Na2CO3)脱硫,脱硫液中主要为NaOH(Na2CO3)水溶液,在循环过程中对水泵、管道、设备缓解腐蚀、冲刷及堵塞,便于设备运行和维护。钠基吸收液对SO2反应速度快,故有较小的液气比,达到较高的脱硫效率,一般≥90%。
脱硫剂的再生及脱硫沉淀均发生于塔体避免塔内堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了运行成本。以空塔喷淋为脱硫塔结构,运行可靠性高,事故发生率小,塔阻力低,△P≤600Pa。
6、吸收SO2效率及主要影响因素
PH值:PH值高,SO2吸收速率大,脱硫效率高,同时PH值高,结垢几率小,避免吸收剂表面纯化。
温度:温度低有利于气液传质,溶解SO2,但温度低影响反应速度,所以脱硫剂的温度不是一个独立的不变因素,取决于进气的烟气温度。
石灰粒度及纯度:要求石灰纯度≥95%,粒度控制Pc200~300目内。
液浆浓度:控制在10~15%。
常见吸收塔的性能
国内外燃煤电厂常用的脱硫塔,主要有喷淋空塔、填料塔、双回路塔及喷射鼓炮塔等四种。
保护措施
脱硫系统中常见的主要设备为吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备,美嘉华技术在脱硫泵、吸收塔、烟道、烟囱等部位的防腐蚀、防磨效果显著,现分别叙述。
吸收塔、烟囱中的应用
湿法烟气脱硫环保技术(FGD)因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,被广泛地应用于各大、中型火电厂,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此,该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。
湿法烟气脱硫吸收塔、烟囱内筒防腐蚀材料的选择必须考虑以下几个方面:
(1)满足复杂化学条件环境下的防腐蚀要求:烟囱内化学环境复杂,烟气含酸量很高,在内衬表面形成的凝结物,对于大多数的建筑材料都具有很强的侵蚀性,所以对内衬材料要求具有抗强酸腐蚀能力;
(2)耐温要求:烟气温差变化大,湿法脱硫后的烟气温度在40℃~80℃之间,在脱硫系统检修或不运行而机组运行工况下,烟囱内烟气温度在130℃~150℃之间,那么要求内衬具有抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不开裂并且耐久;
(3)耐磨性能好:烟气中含有大量的粉尘,同时在腐蚀性的介质作用下,磨损的实际情况可能会较为明显,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;
(4)具有一定的抗弯性能:由于考虑到一些烟囱的高空特性,包括是地球本身的运动、地震和风力作用等情况,烟囱尤其是高空部位可能会发生摇动等角度偏向或偏离,同时烟囱在安装和运输过程中可能会发生一些不可控的力学作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗弯性能;
(5)具有良好的粘结力:防腐材料必须具有较强的粘结强度,不仅指材料自身的粘结强度较高,而且材料与基材之间的粘结强度要高,同时要求材料不易产生龟裂、分层或剥离,附着力和冲击强度较好,从而保证较好的耐蚀性。通常我们要求底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到10MPa以上
造成塔堵,主要是硫堵和盐堵,究其原因,主要有以下几个方面
(1)进塔气体质量差,气体夹带的煤灰、和其它杂质等,长时间积累在填料上,形成塔阻力上升,产生塔堵。
(2)脱硫吸收和析硫反应,80%是在脱硫塔内进行的,塔内析出的硫,不能及时随脱硫液带出塔外,较容易粘结在填料表面,导致气体偏流,时间久了,形成堵塔。
(3)溶液循环量小,形成脱硫塔,喷淋密度降低,一般要求喷淋密度在35-50立方米/㎡h,喷淋密度小,易使塔内填料形成干区,气液接触不好,脱硫效率下降,时间一长,就会形成局部堵塞,气液偏流,塔阻上升,造成塔堵。
(4)脱硫系统设备存在问题,一是脱硫塔填料选择不当,脱硫塔气液分布器、再分布器及除沫器结构不合理或安装出现偏差。脱硫塔在检修时,仅将塔内填料扒出清洗,而未将堵塞在除沫器和驼峰板的两驼降之间的碎填料和积硫及时清理出去,造成除沫器和驼峰板的降液孔不畅通,以致开车后,形成气体偏流,塔阻上升。
二是溶液再生有问题,硫浮选效果差,悬浮硫上升,脱硫效率下降。
主要表现在,再生设备不配套,氧化再生槽设计上存在缺陷。氧化再生槽内无分布板,如西华某公司年产4.5万吨合成氨能力,氧化再生槽为¢8000/9000/10000,高9米,可谓不小,但槽内却无分布板(至少应有1层)。有的厂氧化再生槽分布板孔径过大,一般分布板孔径为8-15㎜,孔距20-25㎜。
空气自吸式喷射器选用及安装不合理,吸空气量小,再生空气量不够,一般吹风强度在50-80立方米/㎡h。空气自吸式喷射器尾管距再生槽底距离过大,一般尾管距槽底距离为600㎜,不**过800㎜,距离过大,易形成槽内死区过多,影响再生效果,如西华某公司,新乡某公司,其空气自吸式喷射器尾管距槽底均在1500㎜以上。
空气自吸式喷射器在安装过程中,要求喷嘴、吸气管、收缩管及混合管中心轴线要一致,同心度≦1.0㎜。
(5)操作和管理不到位。操作中脱硫液温度过高,一般温度控制在38-42℃为宜,**过45℃则气泡易碎,单质硫浮选不好,生成副盐多,一般副盐三项(Na2S2O3\Na2SO4\NaCNS)之总和应小于250g/L。副反应增多,易析出结晶,形成盐堵,发生盐堵后,不仅使塔阻力上升,而重要的是引起设备严重腐蚀。发生盐堵后,再好的催化剂也是无能为力的,即使东狮牌888催化剂也只能对清洗硫堵有效果;氧化再生槽浮选出的硫泡不能及时溢流出去而在液面上停留时间过长,硫泡破碎后下降,形成溶液悬浮硫上升,由脱硫泵带至塔内,沉积在填料上,时间久了形成硫堵;溶液循环量不能保证稳定,调节过频,遇到减量时,可从溶液组份上来作些调整;吹风强度在经过操作摸索后,可稳定在量,一般不宜作过多调节,否则会影响单质硫的浮选,导致再生效果不佳。
(6)催化剂选用不当,劣质催化剂价格虽较低,但在应用过程中,在塔内析出的单质硫不能及时随溶液带出去,时间久了,形成堵塔,严重时影响生产。
石灰石-石膏法烟气脱硫工艺是目前火电行业应用为广泛、技术成熟的烟气脱硫技术之一,以石灰石为脱硫吸收剂,副产品为石膏。但在实际运行中脱硫塔塔壁会出现结垢现象,脱落后的垢层分布在脱硫塔底部,会堵塞石膏排出泵入口滤网、循环浆液泵入口滤网、吸收塔底部排放口。而未脱落的垢层则仍依附在脱硫塔塔壁,会对检修工作带来安全隐患。
脱硫塔内壁结垢主要表现在在吸收塔内壁及构件上形成一层质地坚硬、光滑、紧密的黑色结垢。对脱硫塔的运行带来巨大的影响。
1.在脱硫塔内壁及构件上发生结垢现象,会导致构件弯曲变形、脱落,降低使用寿命,增加检修工作量。
2.在管道内壁结垢,会造成管道堵塞。质地较硬的结垢体加速管道磨损及堵塞,降低设备的使用寿命,增加检修工作量。
3.质地坚硬的结垢层散落在脱硫塔底部,造成脱硫塔石膏排出泵入口滤网堵塞,造成脱水系统无常连续投运,导致脱硫塔石膏浆液密度升高,生成的副产品石膏无法回收利用。
4.脱硫塔内壁的结构层脱落时,会损坏防腐涂层,加速设备的腐蚀速度,造成设备塔体渗漏。而且结构层质地坚硬,脱落时砸向吸收塔内的氧化风管、支架等构件,会造成设备损坏。
5.小的结垢层碎片会通过浆液循环泵输送至浆液喷淋层,在此过程中会加速浆液循环泵叶轮的磨损,造成喷嘴堵塞、脱落等。
解决措施:
1.控制石膏浆液密度及停留时间,确保石膏浆液过饱和度控制在110%-130%之间,避免过饱和的石膏浆液长时间在脱硫塔内停留,避免结垢。
2.控制石膏浆液PH值在一定范围内平稳运行。
3.提高脱硫塔内壁的表面光滑度。
以上是常规大家都知道的方法,那么结垢有没有好的方法呢,今天介绍一个新技术
1、增加成垢化合物的溶解度
脱硫阻垢剂中的**酸和聚电解质溶于水后发生电离,生成带负电荷的分子链,与Ca2+、Mg2+等形成稳定络合物,从而增加CaSO4在水中的溶解度。
2、晶格畸变论
CaSO4结晶是严格按照顺序进行的,脱硫阻垢剂成分中的**酸,会吸附到晶体活性增长点与Ca2+螯合,抑制晶格按顺序增长,使晶格歪曲,难长大。另外**表面活剂分子被卷入晶格生长,晶格发生错位,形成一些空洞,使得垢变软。
3、静电斥力作用
聚电解质溶于水后发生电离,有强烈的吸附性,会吸附CaSO4小晶体、粉尘、泥沙等,改变粒子表面电荷分布,形成双电层,阻碍CaSO4小晶体碰撞形成大晶体,也阻碍和金属传热面碰撞形成垢层。