烟气中的粉尘对湿法脱硫系统运行影响的研究

烟气中的粉尘对湿法脱硫系统运行影响的研究
  摘要:进入到脱硫吸收塔的飞灰后成为脱硫浆液的重要组成部分,参与了脱硫系统的运行。本文从飞灰对脱硫的吸收系统、石膏脱水系统及烟气系统影响的角度,分析了飞灰对FGD系统的浆液特性、SO2吸收过程及吸收塔内结垢等方面的影响,并对造成脱硫系统影响后的应对措施进行了探讨。研究表明:烟气中的飞灰对脱硫系统能否稳定、可靠的运行起到了关键作用。
          关键字:脱硫;吸收塔;粉尘
一、前言
          目前脱硫系统通常采用石灰石-石膏湿法系统,其布置在电除尘器后部,夹带了粉尘(即飞灰)的烟气经过电除尘器和锅炉引风机后,进入到脱硫吸收塔中。烟气的飞灰是一种白或者灰的粉末物料,它的组成与性质因燃煤物种、燃烧温度及燃烧方式不同而变化。飞灰的亲水性较好,一般飞灰粒径为1~20μm,比表面积为2900~4000cm2/g,其主要特点是氧化物的含量变化范围很大,其组成与无机硅酸盐材料相似[1]。
         
二、 粉尘对脱硫系统的影响
1对吸收系统的影响分析
dmx512协议>磁流变阻尼器          (1)飞灰对FGD系统的影响。飞灰对FGD系统的影响是多方面的,而且是由飞灰本身的特性决定。首先,由于飞灰的主要成分是金属和非金属氧化物,在脱硫浆液的酸性环境中会溶出部分Al、Fe等金属阳离子,这些离子与浆液中存在的众多阴离子发生复杂的化学反应。其次,由于飞灰粒径较小,并具有一定的吸附能力,大量飞灰易溶解于浆液中,造成浆液物理性质发生改变,进而对脱硫系统产生相应的影响。
          (2)飞灰对FGD系统浆液的影响。吸收塔浆液对SO2吸收最初始阶段可认为是SO2溶解于水中。浆液中大量的飞灰会在一定程度上影响气液两相的接触面,增大了SO2吸收的传质阻力。此外,由于湿飞灰具有一定的粘度,如果浆液中飞灰浓度较高,则浆液的粘度可能会有较大的变化,这对SO2吸收同样有一定不利影响。浆液粘度增大,可能导致浆液喷淋颗粒分布变大,从而使单位气液接触比表面积降低,相当于降低了液气比,最终导致了脱硫效率的降低。
          (3)飞灰对SO2吸收的影响。飞灰中所含的一些可溶性碱性氧化物溶出的一些重金属阳离子,如Fe3+、Al3+与CO32-相结合,形成难溶的碳酸盐沉淀覆盖在石灰石颗粒表面,阻碍了H+向石灰石颗粒表面的扩散从而抑制了Ca2+离子溶解速率,同时又会抑制C
a2+和HSO3-的反应[2]。此外,飞灰的存在在一定程度上阻碍了石灰石与SO2的接触,降低了石灰石的溶解速率。石灰石活性的降低可导致浆液pH值下降从而引起脱硫效率的降低。
          (4)飞灰对结垢的影响
          几乎在所有石灰石-石膏湿法脱硫系统中MGGH都或多或少地遇到结垢、堵塞和腐蚀等问题。造成这种现象的主要原因是:浆液中含有石灰石、石膏及飞灰,而飞灰中含有硅、铁、铝等物质,这些物质具有较大的粘度。如果烟气中飞灰含量很高,当除雾器除雾性能不是很好时,净烟气中飞灰与烟气中的雾滴或石膏浆液容易混合碰撞到MGGH换热元件上,它们中的部分便会粘附而沉降下来,增加了维修的费用。
          (5)浆液中的灰尘含量增大,浓度升高,对脱硫系统的设备的磨损也会大大提高。脱硫系统中的浆液流经的设备,如吸收塔塔壁、吸收塔内件、吸收塔循环泵、浆液管道、浆液泵、浆液箱等,这些设备在选用过程中对防磨损和抗腐蚀的要求是很高的,浆液含固量高,正常运行中,石灰石颗粒和石膏颗粒对设备的磨损本身就高,如果大量灰尘进入浆液没有及时排走,浆液中灰尘浓度达到一定程度,由于灰尘的硬度比石灰石颗粒和石膏颗粒大,对设备的磨损会大大提高。
2  对石膏脱水系统的影响分析
          烟气中飞灰含量过高不仅影响脱硫反应的进行,而且对石膏产品的质量也有一定的影响。如果浆液中飞灰含量过高,由于飞灰的颗粒细小,会阻塞皮带机滤布的滤水通道甚至无法脱水,造成皮带拉稀现象,使石膏含水量超标。此外,经过洗涤后,飞灰沉淀下来,有一部分飞灰随浆液存于石膏中,会导致石膏白度减少,影响石膏的质量。石膏质量降低将影响石膏的综合利用价值,使经济效益降低。
          含有大量灰尘的烟气进入吸收塔,通过吸收塔循环喷淋浆液的洗涤,大部分灰尘进入吸收塔浆液池,正常运行中,由于除尘器出口含尘浓度一般为100-200 mg/Nm3,进入吸收塔浆液池的灰尘量较少,在灰尘达到一定含量时,脱硫系统的灰尘大部分通过废水排放离开脱硫系统,一部分通过石膏离开脱硫系统,通过调节废水的排放量,使进入脱硫系统的灰尘和离开脱硫系统的灰尘达到平衡。
          大量灰尘进入到浆液中,当浓度积累过高时,浆液通过真空皮带脱水机脱水,浆液在真空皮带脱水机滤布上过滤时,浆液中的灰尘会堵塞滤布的细孔,造成滤布脱水能力大大降低,被灰尘堵塞的滤布难以清洗,造成滤布失效。
          吸收塔浆液池中的灰尘浓度过高会造成石灰石失效,反应生成的石膏会减少,石膏
浆液中含有大量没有反应的石灰石,石膏品质大大下降[3]。灰尘浓度过高还会造成石膏颗粒的结晶及长大时间延长。
3 对烟气系统的影响
          含有大量灰尘的烟气进入烟气系统,对引风机的叶片磨损及积垢加剧,会造成引风机的震动,从而影响机组安全运行。
          含有大量灰尘的烟气进入MGGH,会加大MGGH堵塞的可能性。
三、应对措施
          目前,高粉尘烟气对增压风机和GGH的影响暂无好的方法应对。
          为防止启动期间进入吸收塔浆液的灰尘过多,同时防止吸收塔设备运行对机组运行的影响,应在FGD装置运行控制中注意以下问题:
          (1)确保除尘效果
          控制除尘器保持良好的运行状态,最好能够使入口烟气粉尘降低于16mg/ Nm3。当电除尘效率较低,且脱硫系统取消旁路时,应考虑设置电袋复合式除尘器和布袋式除尘器,以保证良好的除尘效果。
          (2)严格监视和控制FGD入口灰尘浓度,及时分析灰尘在浆液中的含量,灰尘浓度
短信发技术达到一定浓度时要加大废水排放,必要时要将部分浆液置换。
          (3)严格监控除雾器压差,加大冲洗频率,确保除雾器清洁。
          (4)加强吸收塔中的吸收剂物化分析和状态的监控,并及时采取排、换浆等措施,防止浆液物化特性变化造成系统无法运行。
支承板          (5)废水系统必须长期稳定投入运行,以保持吸收浆液稳定。
          (6)除此之外,在工艺流程上,可以设置一个迷宫式废水沉降器,石膏旋流站的溢流进入迷宫式废水沉降器,石膏旋流站溢流在沉降器中经过沉降,上部的清液回脱硫系统,底流含灰量较高,进入到废水处理系统,同时,废水处理系统的污泥处理能力要加大。通过加大废水中的粉尘含量,达到加大粉尘排出脱硫系统的排量。
          针对烟气中飞灰对湿法脱硫系统运行的不利影响,目前常用于防止飞灰超标的应对措施主要有确保除尘器的除尘效果、添加氢氧化钠脱硫剂、废水排放等。
          (7)添加氢氧化钠(NaOH)脱硫剂
          NaOH是强碱,也是活性很强的脱硫剂,在石灰石-石膏法中加入NaOH可以提高浆液的碱度,强化SO2的吸收过程。在出现浆液中毒的情况下,加入的NaOH可以直接参与脱硫反应,中和H+,控制pH值和脱硫率使其不致下降过多,使得一些中毒问题得到缓解,
制作智能卡浆液的活性得到恢复。加入强碱后可迅速提高浆液的pH值。研究表明,在由于飞灰超标引起的氟化络合物包裹石灰石类的中毒情况时,由于pH值的提高,可以使氟化络合物得到分解,从根本上消除飞灰造成浆液中毒的根源。
四、结束语
          总之,飞灰对脱硫系统的运行危害较大,导致了脱硫效率的降低,并且使脱硫系统的设备的磨损加大,同时也会堵塞滤布的细孔造成滤布失效。因此,需加强对加入脱硫装置的粉尘量控制和运行调整,从根本上消除飞灰造成浆液的中毒。
          变压器骨架
参考文献
[1] 赛俊聪,吴少华等,中国烟气脱硫技术现状及国产化问题[J];电站系统工程,No1,2003
[2] 李增枝 张国庆等,湿法脱硫中石灰石溶解特性的实验研究[J],华北电力技术,No2,2012
[3] 余世清,吴忠标,飞灰及其混合脱硫剂浆液脱硫特性的实验研究[J],环境污染与防治,No6,2002

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