影響濕法脫硫裝置脫硫效率的主要原因及措施應(yīng)對

1、影響濕法脫硫裝置脫硫效率的主要原因及措施應(yīng)對王祖濤華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城 273522；Main Influencing Factors of Desulphurization Effects by Wet Desulphurization and Solutions Wang ZutaoHuadian International Zouxian Power Plant ZouCheng in Shandong post code:273522ABSTRACT: It summerizes the technics of limestone-gypsum wet desulphuriza

2、tion technology in large coal fuel electric plants.Combining with the operating situation of fuel gas desulfurization by 21000 MW in Zouxian Power Plant in Shandong ， and analyzing the parameters of the influencing factors of fuel gas desulfurization (FGD), it fidns out the main influencing factors

3、and the relevant solutions in order to reach the optimalizing desulphurization effects.KEY WORD: influencing; wet desulphurization; desulphurization effects; factors; solutions摘要：概述大型燃煤火力發(fā)電廠石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)的工藝原理。結(jié)合山東省鄒縣電廠21000 MW機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)的運行實際，對影響濕法煙氣脫硫(FGD)裝置脫硫效率的幾項參數(shù)進(jìn)行研究分析，查找出造成脫硫效率過低的主要原因，并提出解決的措施，使之達(dá)

4、到最優(yōu)的脫硫效率。關(guān)鍵詞：影響；濕法脫硫；脫硫效率；原因；措施1 濕法脫硫原理及工藝流程1.1脫硫原理濕法煙氣脫硫的基本原理主要是利用SO2在水中有中等的溶解度，溶于水后生成H2SO3，然后與堿性物質(zhì)(石灰石粉)發(fā)生反應(yīng)，在一定條件下生成穩(wěn)定的鹽，從而脫去煙氣中的SO2。主要反應(yīng)主要有如下幾個過程：SO2H2OHSO3HCaCO3HHCO3Ca2HSO31/2O2SO42HSO42Ca22H2OCaSO42H2O經(jīng)過上述反應(yīng)后，煙氣中的硫分被去除，隨噴淋漿液落入吸收塔底部的沉淀池內(nèi)；凈化后的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。1.2 濕法脫硫工藝流程從電除塵器出來的煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)（BUF）加壓后進(jìn)入煙氣換熱

5、器（GGH），煙氣被冷卻后進(jìn)入吸收塔內(nèi)部（Abs），并與噴淋而下的石灰石漿液相混合。漿液中的部分水份被煙氣加熱后蒸發(fā)帶走，煙氣進(jìn)一步冷卻。煙氣經(jīng)循環(huán)石灰石漿液的洗滌，可將煙氣中95%以上的硫脫除，同時還能將煙氣中近100%的氯化氫除去。在吸收器的頂部，通常設(shè)置23級除霧器，并采用工藝水進(jìn)行定期沖洗，反應(yīng)后的凈煙氣穿過除霧器Me，除去懸浮水滴。脫硫后的煙氣離開吸收塔以后，在進(jìn)入煙囪之前，再次穿過GGH換熱器，進(jìn)行升溫。吸收塔出口溫度一般為50-70，這主要取決于燃燒的燃料類型。煙囪的最低氣體溫度常常按國家排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下來。在我國，有GGH的脫硫，煙囪的最低氣溫一般是80，無GGH的脫硫，其溫度在

6、50左右。大部分脫硫煙道都配備有旁路擋板（正常情況下處于關(guān)閉狀態(tài)）。在緊急情況下或啟動時，旁路擋板打開，以使煙氣繞過二氧化硫脫除裝置，直接排入煙囪。石灰石-石膏漿液由吸收塔沉淀池中經(jīng)漿液循環(huán)泵輸送至吸收塔上部的噴淋管道中。在石灰石-石膏漿液沿噴霧塔下落過程中它與上升的煙氣接觸。煙氣中的SO2溶入水溶液中，并被其中的堿性物質(zhì)中和，從而使煙氣中的硫脫除。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧（空氣中的氧）發(fā)生反應(yīng)，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀池中從溶液中析出。石膏漿液由石膏排出泵從吸收塔沉淀池中抽出，經(jīng)濃縮、脫水和洗滌后先儲存起來，然后再經(jīng)汽車運走。圖一：濕法脫硫工藝流程圖2 影響脫硫效率的因素分析從濕

7、法脫硫的反應(yīng)原理及工藝流程中不難看出，脫硫的化學(xué)反應(yīng)過程主要集中在吸收塔內(nèi)部，因此本文著重針對影響吸收塔脫硫效率的主要因素進(jìn)行分析。2.1 傳質(zhì)理論在吸收塔內(nèi)，SO2的吸收可用雙膜理論描述，吸收反應(yīng)經(jīng)歷以下3個過程：(1)SO2從氣相透過氣膜向氣液界面?zhèn)鬟f、擴(kuò)散；(2) SO2在液膜表面溶解；(3) SO2從氣液界面透過液膜向液相傳遞并隨即與鈣基吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。吸收塔內(nèi)的傳質(zhì)過程可用以下雙膜模型公式表示：NTU=K(L/G)(K1V+K2)(K3Ct+K4) NTU =（y1-y2）/(y1-y-y2)ln(y1-y)/y2) （%）=（y1-y2）/y1100 其中：NTU 傳質(zhì)單元數(shù)；

8、煙氣大氣漿液煙囪氧化風(fēng)機(jī)增壓風(fēng)機(jī)吸收塔GGH換熱器K1,K2,K3,K4常量；K 噴淋層布置相關(guān)系數(shù)；(L/G)液氣比（L/m3），與流經(jīng)吸收塔單位體積煙氣量相對應(yīng)的漿液噴淋量；V 煙氣流速（m/s），煙氣在吸收塔內(nèi)的平均流速；C t吸收劑濃度（kg/ m3）；、常數(shù)，其相互關(guān)系為：1 0；y1吸收塔入口處SO2濃度（mg/L）；y2吸收塔出口處SO2濃度（mg/L）；y吸收塔內(nèi)SO2平衡濃度（mg/L）；吸收塔脫硫效率（% ）。2.2 傳質(zhì)單元數(shù)與脫硫效率的關(guān)系圖一 傳質(zhì)單元數(shù)與脫硫效率關(guān)系濕法脫硫裝置中，傳質(zhì)單元數(shù)綜合表征煙氣中的SO2在吸收塔內(nèi)被吸收和反應(yīng)的劇烈程度。如圖一所示：隨著傳質(zhì)

9、單元數(shù)的不斷增大，吸收塔的脫硫效率也不斷增高。因此，要提高吸收塔的脫硫效率，必須先查找出影響傳質(zhì)單元數(shù)的主要因素。2.3 影響脫硫效率的主要因素從式(1) (2)(3)可看出影響傳質(zhì)單元數(shù)的主要因素為：液氣比、煙氣流速、鈣硫比（吸收劑濃度）、吸收塔的結(jié)構(gòu)等。結(jié)合脫硫裝置實際運行狀況，進(jìn)而可分析出影響脫硫效率的八大主要因素，如下所示： 液氣比液氣比越大，代表氣液接觸機(jī)率增加。新鮮的石灰石漿液噴淋下來后與煙氣接觸后，SO2等氣體與石灰石漿液充分接觸，加大了CaCO3與SO2的反應(yīng)機(jī)會，從而提高了SO2的去除率，脫硫效率增大。反之，當(dāng)吸收塔噴淋噴嘴堵塞或漿液循環(huán)泵投入數(shù)量不足時，石灰石漿液循環(huán)量降低

10、，從而導(dǎo)致液氣比降低，煙氣中的SO2會反應(yīng)不充分，并產(chǎn)生逃逸，從而導(dǎo)致脫硫效率降低。 煙氣流速在其它參數(shù)恒定的情況下，提高煙氣流速可提高氣液兩相的湍動，降低煙氣與液滴間的膜厚度，提高傳質(zhì)系數(shù)。另外，噴淋液滴的下降速度將相對降低，使單位體積內(nèi)漿液量增大，增大了傳質(zhì)面積，使傳質(zhì)單元數(shù)得以提高，增加了脫硫效率。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)葉片、GGH換熱面或除霧器組件結(jié)垢時，將會降低煙氣流速，導(dǎo)致傳質(zhì)單元數(shù)下降，脫硫效率降低。 吸收劑質(zhì)量吸收劑的質(zhì)量主要由石灰石粒度及純度來表示。石灰石顆粒越細(xì)，其表面積越大，反應(yīng)越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。當(dāng)石灰石漿液粒度大、純度低時，石灰石漿液與SO2間的反應(yīng)就會產(chǎn)生

11、阻礙，導(dǎo)致脫硫效率下降。 吸收液的pH值由吸收塔內(nèi)反應(yīng)歷程不難發(fā)現(xiàn)，低pH的漿液環(huán)境影響SO2的吸收，高pH則不利于Ca2的析出，二者互相對立。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過低時，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，影響脫硫效率。而當(dāng)加入的石灰石粉過多，漿液PH過高時，吸收劑（CaCO3）的溶解度較低，會引起吸收劑的過飽和凝聚，最終使反應(yīng)的表面積減少，也會降低脫硫效率。 氧化空氣量O2參與煙氣脫硫的化學(xué)過程，使4HSO3氧化為SO42，是吸收塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的有效催化劑。氧化空氣量過少時，漿液中CaS

12、O42H2O的形成會變慢，脫硫效率也會呈下降趨勢。 煙塵濃度原煙氣中的飛灰含量過高時，將在一定程度上阻礙SO2與脫硫劑的接觸，降低石灰石中Ca2的溶解速率，同時飛灰中不斷溶出的一些重金屬會抑制Ca2與HSO3-的反應(yīng)。煙氣中粉塵含量持續(xù)超過設(shè)計允許量，將使脫硫效率大為下降，噴嘴堵塞。 煙氣溫度當(dāng)入口煙溫過高時，不利于SO2氣體溶于漿液，形成HSO3，并會使吸收塔內(nèi)除霧器葉片等部件高溫變形損壞。同時，出口煙氣中的水蒸汽含量過高，對煙道、膨脹節(jié)及煙囪等設(shè)備造成腐蝕，在一定程度上增加了系統(tǒng)缺陷，降低了脫硫效率。 煙氣與脫硫劑接觸時間原煙氣自GGH換熱器進(jìn)入吸收塔后，自下而上流動，與噴淋而下的石灰石漿

13、液霧滴接觸反應(yīng)，接觸時間過短，會使反應(yīng)進(jìn)行的不完全，部分SO2氣體甚至來不及反應(yīng)就被帶出吸收塔，導(dǎo)致脫硫效率下降。3 提高濕法脫硫裝置效率的措施濕法FGD是一個復(fù)雜的系統(tǒng)裝置。雖然由于燃煤特性、機(jī)組特性、場地條件及用戶要求等諸多原始條件的影響，每一套濕法FGD裝置都存在一定差異，但由于脫硫原理相同，處理措施也都相似。本文結(jié)合鄒縣發(fā)電廠21000 MW機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)的運行實際。針對影響脫硫效率的最主要因素，提出具體措施進(jìn)行解決，從而提高火電廠二氧化硫減排水平。3.1 提高液氣比液氣比決定酸性氣體吸收所需要的吸收表面。在其它參數(shù)恒定的情況下，提高液氣比相當(dāng)于增大了吸收塔內(nèi)的噴淋密度使液氣間的接觸

14、面積增大，傳質(zhì)單元數(shù)將隨之增大，脫硫效率也將增大。提高液氣比、增大漿液量，主要可從以下兩方面入手： 確保漿液循環(huán)泵投入率漿液循環(huán)泵是循環(huán)漿液的重要輸送設(shè)備，一般不應(yīng)低于2臺運行。因此，在日常維護(hù)中要密切監(jiān)控漿液循環(huán)泵的運行狀況，并定期對備用泵進(jìn)行切換試驗，確保漿液循環(huán)泵的投入率，增大漿液循環(huán)量，提高脫硫效率。 確保噴淋噴嘴暢通噴淋噴嘴是循環(huán)漿液的唯一出口，如有堵塞將直接影響漿液循環(huán)量。在實際應(yīng)用中，噴淋噴嘴內(nèi)徑一般100mm，并將漿液輸送管道設(shè)計為內(nèi)襯陶瓷管道，從而避免橡膠管道內(nèi)襯脫落造成的噴淋噴嘴堵塞，從而確保噴淋噴嘴完好率，提高吸收塔內(nèi)漿液覆蓋率，增大液氣比。3.2 保障煙氣流速提高煙氣流

15、速，在一定程度上能提高煙氣與漿液的化學(xué)反應(yīng)。在濕法脫硫工藝流程中可以看出，煙氣通過的設(shè)備主要有增壓風(fēng)機(jī)、GGH換熱器和吸收塔，因此，結(jié)合實際情況，可通過采取以下措施保障煙氣流速。 定期清理增壓風(fēng)機(jī)葉片增壓風(fēng)機(jī)葉片積垢會降低增壓風(fēng)機(jī)出力，使除塵后的煙氣不能獲得足夠的動能，從而降低煙氣流速，影響脫硫效率。因此必須定期對增壓風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行清理。 及時沖洗GGH換熱面由于吸收塔反應(yīng)后的出口煙氣溫度較低，一部分漿液會凝固沉積在GGH換熱面上，降低換熱效果，并堵塞流道。可間隔適當(dāng)時間開啟高壓沖洗水對換熱面進(jìn)行清洗，減少換熱面的積垢，提高煙氣流速。 保障除霧器沖洗水穩(wěn)定運行為確保充分去除掉煙氣中的霧滴，除霧器

16、組件的流道一般設(shè)計為S型，流動阻力較大。漿液中的不溶顆粒很容易就附著在除霧器葉片上，阻塞通道，降低煙氣流速。因此必須時刻監(jiān)視除霧器沖洗水系統(tǒng)的運行狀況，避免出現(xiàn)因沖洗水壓力不足、管道噴嘴堵塞等缺陷引起的除霧器組件結(jié)垢。3.3提高吸收劑質(zhì)量為增強(qiáng)吸收塔內(nèi)的脫硫反應(yīng)效果，必須提高吸收劑的質(zhì)量。一般對吸收劑（石灰石粉）有著嚴(yán)格的要求。通常為：純度在90% 以上，不準(zhǔn)摻雜砂粒、沙石等雜質(zhì)；粒度達(dá)到90%通過325目篩或250目篩的標(biāo)準(zhǔn)要求，從而有利于產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)脫硫石膏，有利于提高脫硫效率。3.4保持吸收液的pH值在最優(yōu)值總結(jié)脫硫系統(tǒng)的運行經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)：pH值在5.56之間時，二氧化硫吸收效果最佳。具體方法可

17、根據(jù)吸收塔內(nèi)pH的變化調(diào)整石灰石供漿調(diào)節(jié)門的開度，增大或減少石灰石漿液量。3.5 保障氧化空氣量一般吸收塔氧化風(fēng)機(jī)應(yīng)每半月清理一次入口濾網(wǎng)，并對閥門、管道進(jìn)行檢查，確保一臺氧化風(fēng)機(jī)運行，保持吸收塔內(nèi)氧化區(qū)內(nèi)氧量的充足，從而使CaSO42H2O的形成加快，提高脫硫效率。3.6 控制煙氣中的粉塵濃度一般濕法脫硫裝置的入口煙道處都裝有煙氣測量系統(tǒng)，要求FGD入口粉塵含量小于200mg/m3。降低煙氣中的粉塵濃度，可以通過減少燃煤中的灰分含量、增加電除塵電場投入率、提高電除塵振打性能、避免粉塵二次飛揚等措施來控制。3.7 降低煙氣溫度進(jìn)入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。通常，可采用加強(qiáng)GGH換熱效果，將煙氣冷卻到60左右送入吸收塔內(nèi)部最為適宜。3.8 延長煙氣與脫硫劑接觸時間延長煙氣與脫硫劑接觸時間。一是在設(shè)計時提高噴淋管道的高度。二是在運行時優(yōu)先投運對應(yīng)高位噴淋層的漿液循環(huán)泵，從而促使煙氣和脫硫劑充分反應(yīng)，提高脫硫效率。4 總結(jié)綜上所述，通過對影響濕法脫硫裝置脫硫效率的主要原因進(jìn)行分析可以看出，影響吸收塔脫硫效率的因素較多，且這些因素又相互關(guān)聯(lián)。因此，根據(jù)具體情況來選定合適的設(shè)計和運行參數(shù)、制訂相應(yīng)的應(yīng)對措施是每家燃煤火力發(fā)電廠都必須考慮的重要課題。參數(shù)選擇不當(dāng)，措施制訂不詳，都將使系統(tǒng)的運行和