石灰石-石膏法脱硫装置的运行维护分析

石灰石-石膏法脱硫装置的运行维护分析
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移动管式喷砂机  摘要:随着科技的迅速发展,人类社会对环境的保护意识逐渐加强,国内在近年来颁布了许多有关工业尾气排放的限制标准,其中GB13223—2003涉及火电厂大气污染物排放标准,明确限制了空气中SO2的排放量。因此,除硫装置在工业发展中起到至关重要的作用,本分就石灰石-石膏法脱硫装置的运行以及维护进行简单分析。
关键词: 工业尾气    排放标准  石灰石-石膏法    脱硫
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        随着国内火电厂的迅速发展,石灰石-石膏法脱硫技术不断走向成熟,由于具备几十年的技术积累,因其该技术具备独特的有时,技术背景成熟,产业应用上可靠性较高、应用范围适合所有硫化物尾气排放工厂,较其他脱硫技术而言,石灰石-石膏法脱硫技术具备独特的高效率脱硫优点,尤其在以煤等传统能源为燃料的的电厂,该套脱硫系统已经在国内外得到了广泛的应用。据有关文献报道称,该技术在功率大于250MW以上大功率机组上应用广泛,在国内市场上的占有率超过85%。
        一、石灰石-石膏法脱硫装置日常运行中的维护主要涉及到一下几个方面:
        石灰石-石膏法脱硫装置主要包括烟气系统、作为主体的石灰石供给系统、吸收系统、
钢铁清洗剂石膏回收系统等。其设计标准主要涉及到吸收塔的结构、Ca/S比例、液气比例、入口处烟气含量、SO2浓度以及入口处的烟雾温度等,不同的厂家对脱硫效率的设计要求也略有不同,由于该技术已经发展成熟,一般的脱硫效率都在90%以上。
        (一) 石灰石(CaCO3)浆料供给系统维护分析
        石灰石浆液是由固体CaCO3粉与水混合而成。运行过程中,该浆液由供给系统水泵从箱中抽取,输送至吸收塔进行工作。该部容易出现问题的是浆液供给系统中管路输送不畅通,发生堵塞或者管道老化,在设计中应该考虑石灰石浆料的抽取泵和输送管道的匹配,如果泵的抽取功率过大,会造成输送管路不畅通,导致系统不能正常工作。如果在运行中输送管道出现问题,随之机组的前级泵会被迫停止,此类情况严重影响了机组的正常工作寿命,所以在运行中对石灰石浆液的输送管路应当周期性维护以及检查。
        实际运行过程中,往往会出现石灰石浆液输送中断或者供给量偏少的情况。这种情况首先可能是由于供给系统泵电机工作状况出现异常,尤其在夏天温度较高时,电机温度超过工作限度,降低了有用功效率甚至烧坏电机等,导致供给不足。       
        (二) 吸收塔运行维护及状况分析
        吸收系统是石灰石-石膏法脱硫装置的核心组成部分,据有关数据分析称,该套系统吸
收塔问题发生率超过50%,大多是由于吸收塔内部母管发生渗漏现象。因为一般的设计标准在脱硫率上不可能完全是百分之百,又很少一部分二氧化硫甚至是三氧化硫会残留在吸收塔内部,这些有害的硫化物最终将成为吸收塔的“终极杀手”,因为,这些硫化物遇到水蒸汽后在低温下凝聚,伴随酸性物质生成,通常是一些亚硫酸和硫酸的雾化物,这些雾化物经过长期的吸附在吸收塔喷淋层的母管上而发生腐蚀现象,这种腐蚀往往导致吸收塔部分渗漏现象,对设备的影响是致命的,必须及时修复处理。
        (三) 喷淋层的正常运行以及维护
        石灰石-石膏法脱硫技术的脱硫效率和喷淋系统息息相关,只有喷淋嘴的正常运行才能保证对硫化物的有效处理,实际工艺中要定期对喷淋嘴进行检修,防止嘴部发生堵塞,导致部分区域不能接触到浆料而是少量硫化物漏掉。正常使用下,一般每个月应停机一次,对设备喷淋系统彻底检查分析。
        该部分的主要问题极有可能出现在喷淋嘴部分,因为根据喷淋嘴的设计结构上分析,最容易出现堵塞,如果石灰石供给系统的浆料中含有少量大颗粒杂质,即便能够在输送管路中畅通无阻,但是在喷淋嘴可能被卡主,导致喷淋层出现问题,因为喷嘴的形状类似锥形设计,尖部孔径较小。所以对该部分的维护主要关注喷嘴是否畅通。
        (四) 脱硫吸收塔
        吸收塔系统是石灰石-石膏法脱硫技术除去二氧化硫脱除的核心部分。正常工作中含硫化物的烟气由进气口导入吸收塔,由于烟气的输送扩散方向与吸收塔的吸收层处于对向逆流,在该过程中上升的烟气流与吸收喷出的石灰石浆液相向逆流接触,发生复杂的化学反应,烟气中所含的污染气体绝大部分被洗涤进入吸收塔浆液,随之浆液中富含石灰石微粒使得有害硫化物发生化学反应,产生可处理后的产物而除去。喷淋塔结构如下图所示:
        能测量出质量的流量计是
                        图 1  喷淋塔简图
        (五) 脱硫系统的能耗与脱硫效率的合理平衡分析
        目前国内厂商大多只片面强调高效率的脱硫品质,或许大多技术人员认为一套好的脱硫装置唯独的优点就是脱硫效率高,其实并不然。如果片面追求脱硫效率不考虑系统的综合投入与输出效率比的话势必会引导脱硫系统浆液循环量设计余量增大,对系统的硬件投入大幅度增加,包括循环泵的功率、数量,浆料池的容积等等,这样导致整个系统的能源损耗急剧增加,对企业利润造成不利影响,因此,考虑到投入运营成本的问题,应该避免大功率设计,从投入方式和技术层面解决脱硫效率问题。
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        目前国内外新推出的提高脱硫效率而保证低能耗的思路就是采用细目数的浆料供给,传统石灰石-石膏法脱硫技术中常用的石灰石浆液细度250目左右,这种目数基本上能保证90%的畅通率,如果采用大目数主要优势在于有非常低的液气比。按照该系统的运行特点,入口较低的液气比也可节约循环泵的功率,进而从源头上解决能耗问题,除此以外,采用小颗粒的原料浆液更容易与有害尾气发生化学反应,故而脱硫效率更高。常见石灰石浆液细度导致的湿式磨机与浆液循环泵电机功率的差异见下表。
        表1  石灰石浆料目数与循环泵功率关系
       
        由上表可见,细目数不仅能够保证浆液的高通过率,最主要的是大幅度降低了生产中能耗的投入,有利于降低企业的成本。
        (六)石灰浆液PH对脱硫效率及设备腐蚀的影响
        石灰石-石膏法脱硫装置的运行与维护中还要注意石灰浆液PH对脱硫效率及设备腐蚀的影响。在设备的实际运行过程中浆液的PH值一定要保持在5.3-6.2之间,这是因为PH值过低,酸性提高,容易腐蚀设备,加速设备老化。PH值过高,会加剧浆液泵及管道的磨损,一定程度上也会造成石灰粉的过度浪费,造成成本增加。因此,控制好石灰浆液的PH
值是维护设备措施中所不容忽视的,是防止设备腐蚀的重要方法。
        结语:
        本文从细节上讨论了石灰石-石膏法脱硫技术在运行中的状况分析以及维护措施,根据实际运营中的案例分析和常见问题归纳,分析了维护的主要思路和解决问题实际入手点,最后分析了不同浆液目数和能耗之间的良好平衡关系,在确保高效脱硫的前提下,实现最低能耗的运作。

参考文献
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[2] 刘莉莉,邓建新,赵军等.喷嘴抗冲蚀磨损研究及梯度模型设计[J].机械强度,2005;27(6):860-863.
[3] 周志祥,段建中,薛建明 火电厂湿法脱硫技术手册  中国电力出版社 2006

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标签:脱硫   石灰石   浆液   系统   吸收塔
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