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。
随着40年**国内经济快速发展,生活水平得到提高但是生存环境却遭到破坏,对于空气、水资源等生存环境提出了需求。国家层也提出了“绿水青山就是金山银山“的口号,要求企业在废水废气噪声污染这三个系列达标才能生产。
而硫酸雾 (H2SO4)、气体 (HCl)、氟化氢气体 (HF)、氨气(NH3)、铬酸雾(CrO3)、氰氢酸气体 (HCN) 等有害气体在工业生产过程中会产生,处理掉这些有害气体废气才能排放,所以需要厂家有一套完整的废气解决方案,脱硫系统及核心设备脱硫塔设备就应运而生。
脱硫塔是什么?——脱硫塔顾名思义是脱硫环保设备,脱硫塔是脱硫系统的心脏,其主要作用在于通过一些复杂的工艺过程,将待脱硫烟气与脱硫剂的混合、脱硫、脱水,也就是将高温含硫烟气,经过脱硫塔的运行、处理之后,变为达到排放标准、含水含硫量尽可能低的“净烟气”,然后通过烟道、烟囱,排入周围大气。
按照设备材质分类,脱硫塔可分为玻璃钢脱硫塔和碳钢脱硫塔两种,组装方式有整体式或分节式,脱硫塔设备具有占地面积小、运输方便、安装简单的特点。目前脱硫塔设备广泛应用于电力、化工、冶金、焦化、建材、矿山、制药等行业的废气脱硫除尘处理。
脱硫塔脱硫除尘的原理——侧进**出的冲击式,使烟气直接冲击水面,这样工业废气中的污染性气体经过碱液反应,酸碱中和达到烟气净化目的,脱硫吸收效率高达95%,节约水资源并且减少大气污染 ,而且脱硫塔操作维修方便,运行成本低。
玻璃钢脱硫塔使用时的注意事项:
1、严禁无水使用,锅炉运行前应先查看池中水位,再启动锅炉运行。
2、不允许筒体下方有大量积灰造成堵塞,每个工作班交接应检查一次。
3、水池中的水 PH 值应保持在 8--12 之间。
硫酸雾 (H2SO4)、气体 (HCl)、氟化氢气体 (HF)、氨气(NH3)、铬酸雾(CrO3)、氰氢酸气体 (HCN) 等有害气体,在脱硫塔酸碱中和反应过程中对设备内壁和脱硫塔管路有酸碱腐蚀以及除尘过程中的磨损。
虽然脱硫塔厂家生产脱硫塔时候会在设备和管道内壁做防腐处理,但是长期磨损和腐蚀还是会造成脱硫塔设备内壁以及管道损坏,甚至管道泄漏、脱硫塔设备泄漏。
脱硫塔泄漏发生部位:脱硫塔下部塔壁、喷淋管、除雾器、脱硫塔上部塔壁、脱硫塔和母液管焊接部位、吸收塔入口烟道与吸收塔塔壁结合处、循环池壁板漏或者底板漏。
造成塔堵,主要是硫堵和盐堵。究其原因,主要表现在以下几个方面:
(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,时间一长,较易产生塔堵。
(2)脱硫液的吸收和析硫反应,80%是在脱硫塔内进行的。若塔内析出的硫(特别是入口H2S含量较高时),不能及时随脱硫液带出塔外,硫颗粒就粘结在填料表面,时间久了导致气体偏流,形成堵塔。
(3)溶液循环量不够。致使塔喷淋密度降低,一般要求喷淋密度在35~50立方米/㎡.h。塔喷淋密度偏小,易使塔内填料形成干区,气液接触不好,不仅使塔脱硫效率下降,且时间一长,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,仅是将塔内填料扒出来清洗,而未将堵塞在除沫器和驼峰板的两驼峰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,二次停车处理。二是溶液再生有问题。单质硫浮选效果差,悬浮硫上升,脱硫效率下降。主要表现在,再生设备不配套,氧化再生槽在设计上存在诸多缺陷。比如氧化再生槽内无分布板,有则分布板孔径过大,一般分布板孔径为8~15㎜,孔距20~25㎜。分布板的作用是夹带无数气泡的脱硫液从尾管出来,便迅速形成无数气泡群,气泡群在其自身浮力的作用下,向上漂浮。同时游离在溶液中的单质硫便向气泡群周围聚集,并粘附在气泡表面。随着气泡群向上浮动,经2~3层分布板后,气泡群就会越聚越多,气泡表面粘附的单质硫相应就越多。而无分布板的再生槽气泡大且易碎,带出的单质硫就相对较少。
空气自吸式喷射器是再生系统的心脏,其选用和安装不合理均会严重影响溶液再生效果。主要表现在空气自吸式喷射器吸空气量小,造成再生空气量不够,使HS-氧化单质硫的程度变差,从而影响溶液再生效果;空气自吸式喷射器尾管出口到再生槽底部距离过大,一般尾管距槽底距离为400~600㎜,多不**过800㎜。其尾管出口到再生槽底部距离过大,易形成槽内溶液死区过多,影响再生效果;喷射器在设计上要求溶液经过喷嘴的流速要达到18~25m/s,混合管的长度是其管径的20倍;空气自吸式喷射器在安装过程中,要求喷嘴、混合管、收缩管及尾管中心轴线要一致,其同心度≦1.0㎜。空气自吸式喷射器在设计及安装上比较专业,一般不要去盲目仿制,企业在选用自吸式喷射器时,建议找专业生产厂家来订制比较妥当些。
(5)催化剂选用不当。劣质催化剂价格虽较低,但在应用过程中,我们知道,不同种类的催化剂在催化氧化过程起作用是不尽相同的,特别是氧化后形成的单质硫晶体结构不一样,它的粘度和颗粒大小就不一样。因其使HS-氧化为单质硫的程度较差而造成脱硫液悬浮硫升高,较高的悬浮硫就会粘附在塔内填料上,时间一长,就会造成堵塔,使塔阻上升,严重时影响生产。
(6)我们知道,多溶质在脱硫液中的溶解度,较其单一在水中的溶解度,均有不同程度的降低。因此,浓度高或溶解度低的副盐,在溶液温度较低的情况下,往往会形成混合性过饱和析出结晶而堵塔。所以有的厂家脱硫系统在冬季停车,一夜之间再开车时,发生恶性堵塔,通蒸汽加温而延误开车。
(7)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。操作温度大于50℃则副盐生成大量增多。一般副盐三项(Na2S2O3、Na2SO4和NaCNS)之总和应小于250g/L,特别是溶液中Na2SO4的含量一般不**过40g╱L为宜。当副盐增加时,要及时采取措施(排放或引出部分脱硫液使其降温析出结晶)。否则脱硫液中过多的副盐在塔内易析出结晶,粘附在填料上,时间一长,就形成盐堵。发生盐堵后,不仅使塔阻力上升,而重要的是会引起设备严重腐蚀。脱硫塔发生盐堵后,再好的催化剂也是无能为力的,氧化再生槽浮选出的硫泡沫不能及时溢流出去,而在液面上停留时间过长,硫泡沫破碎后,其表面粘附的单质硫下沉进入贫液,造成贫液悬浮硫上升。而由脱硫泵带至塔内,沉积在填料上,时间久了就会形成硫堵;溶液循环量不能保证相对稳定,调节过频,造成系统波动较大。当遇到系统减量时,溶液循环量应保持稳定,可从溶液组份上来作些调整。当遇到系统大幅度减量时间较长时,溶液循环量可仍保持稳定运行3-4小时,以使塔内填料上沉积的硫得到冲刷;再生槽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;硫回收的熔硫残液,在变成低温处理时不达标,液温高、杂质多,影响吸收与再生效果,造成贫液质量差,悬浮硫含量高。熔硫残液在回收前要沉降冷却至≤45℃,使熔硫残液中的大量副盐结晶析出在沉降冷却池,清夜再返回系统循环使用。
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