湿法脱硫系统结垢分析及防治措施

中国科技博览 / 2018年10月02日 05:19

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陈松青

[摘 要]近年来,湿法脱硫系统结垢及防治问题得到了业内的广泛关注,研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述,分析了塔体结垢的类型及其产因,在探讨石灰-石膏湿法烟气脱硫设备配置技术改造的同时,就确保湿法脱硫系统的安全运行的有效途径展开了研究,阐述了个人对此的几点看法与认识,望有助于相关工作的实践。

[关键词]湿法脱硫系统;结垢;防治;措施

中图分类号:X701.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)05-0046-01

1 前言

作为一项实际要求较高的实践性工作,湿法脱硫系统结垢的防治有着其自身的特殊性。该项课题的研究,将会更好地提升对湿法脱硫系统结垢原因的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化该项工作的最终整体效果。

2 塔体结垢的类型及其产因

石灰-石膏湿法烟气脱硫是采用石灰浆液吸收烟气中SO2而将其从烟气中脱除,最后将反应产物氧化结晶成副产品石膏并加以回收利用的脱除原理。这一工艺主要涉及两个过程,一是SO2的吸收,二是反应产物的结晶氧化。在氧化结晶阶段,若各参数如液气比、浆液的pH值等控制不当,会引起塔底浆液的溶解性降低,造成系统结垢。脱硫系统的结垢会增加系统阻力、降低脱硫效率,典型的石灰-石膏湿法烟气脱硫结垢主要有以下两种类型:

第一:石膏垢,当吸收塔的石膏浆液中CaSO4过饱和度≥1.4[1]时,溶液中的CaSO4就会在吸收塔内各组件表面析出结晶形成石膏垢。石膏垢分布在吸收塔壁面及循环泵入口、喷淋管网母管支管喷嘴等、石膏泵入口滤网的两侧,以及在水力旋流器溢流的盖子和底部分流器管子上。另外,在上层除雾器的叶片上,由于冲洗不彻底,也有明显的浆液黏积现象。CaSO4·2H2O的结垢非常坚硬,这种硬垢不能用降低pH值的方法溶解掉,必须用机械方法清除。更为严重的是,CaSO4·2H2O结垢一旦形成,将以此结垢处为“据点”,继续扩大,即使将相对饱和度降至正常工况也无法避免。要是过饱和对小于1.4,运行人员要严格控制吸收塔内石膏浆液浓度、液气比,并提高氧化率。

当系统的氧化程度低时,生成的CaSO3·1/2H2O的溶解度较低,仅为0.0043g/100mL,(18°C),极易达到饱和而结晶在塔壁和部件表面,随着晶核增大,形成很厚的垢层,如若氧化彻底,将CaSO3·1/2H2O氧化成CaSO4,CaSO4的溶解度0.24g/100mL(20°C),較CaSO3·1/2H2O大很多,在相同条件下不会很快达到饱和程度,不易结晶而结垢。

第二:CSS垢,它是CaSO3·1/2H2O和CaSO4·2H2O两种物质的混合结晶[1]。CSS垢在吸收塔内各组件表面逐渐长大形成片状的垢层,生长速度低于石膏垢。CSS垢主要分布在吸收塔底数台搅拌器的死区内。CaSO3·1/2H2O未及时清理,也会逐渐氧化为CaSO4·2H2O,由软垢变成硬垢。

关于以上两种垢体形成原因的分析,可知石膏垢主要是浆液饱和度过大,氧化不彻底所致,CSS垢体主要是主要在吸收塔底部存在搅拌器死区所致,因此为了防止以上两种结垢现象的出现,可通过加大塔底氧化系统的氧化力度,和提高搅拌器的性能,或者是通过对原有设备进行技术改造,采用新的技术,以防止结垢的出现。

3 石灰-石膏湿法烟气脱硫设备配置技术改造

由以上塔体结垢的成因分析,主要是由于塔底氧化系统氧化不彻底以及塔底搅拌器搅拌不全面,存在大面积的搅拌死区所致。所以,为了避免塔体结垢现象的出现,减少结垢对脱硫系统的影响,需要提高氧化系统的氧化效果以及改善搅拌器的搅拌性能。

3.1 氧化系统的改造

原脱硫塔的氧化系统是采用氧气曝气管放置在搅拌器前端,利用搅拌器的搅拌性将曝气管的氧气带入到塔底浆液内部,使得氧气与CaSO3·1/2H2O进行反应生成CaSO4·2H2O,但是该方法反应不均匀,不能使O2与CaSO3·1/2H2O充分反应,尤其是在搅拌器的搅拌死区,吸收塔的中间部位,搅拌器搅拌不到,自然不能将氧气带入到该部位,造成氧化风机氧化不彻底,容易阻塞塔底。

为改善原有氧化系统反应不均匀,采用均匀布置氧气曝气管,在吸收塔内均匀布置曝气管,该氧化系统产生的气泡相对较大,且有一定的浸没深度,可使O2与CaSO3·1/2H2O充分反应,生成CaSO4·2H2O,在减少塔底结垢堵塞的前提下,还可保证石膏质量,以利于副产品的二次回收利用。

3.2 搅拌系统的改造

塔底结垢的第二个原因主要是搅拌系统存在搅拌死区所致。原搅拌系统采用在脱硫塔周围安装有若干台侧进式搅拌器的方式,对塔底浆液进行搅拌,以防止浆液沉淀。这种系统只能保证塔底周边的浆液不发生沉淀,而处于吸收塔中间的部分,搅拌器无法触及的部位易发生沉淀,严重时,会使沉淀堆积如山,影响脱硫系统的安全运行。

为了改善原搅拌系统存在的搅拌死区现象,防止浆液沉淀,在吸收塔底部采用多效紊动做法,即采用扰动泵,利用吸收塔浆液,输入塔底布置管道,管道设计多个喷嘴进行浆液扰动,保证脱硫浆液不沉淀。在吸收塔内采用几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子,通过扰动泵将液体从吸收塔反应池上部抽出,经管路重新打回反应池内,当液体从喷嘴中喷出时就产生了扰动作用,依靠这种扰动作用可以搅起塔底的固体物,进而防止沉淀。

4 确保湿法脱硫系统的安全运行的有效途径

4.1 脱硫装置启动前的检查。脱硫装置大小修后,设备异动应有设备异动技术报告,作为运行操作人员的技术依据。大小修后的设备,检修人员应将有关单位会签的试运行申请单提交运行,确认无误后,方可对设备进行试验和试转。运行人员对设备验收项目检查落实并签名。若发现设备存在缺陷,不能确保机组安全运行时,除及时做好记录外,还必须责成检修人员在投运前予以消除。检修工作结束后运行验收时,应“工完、料净、场地清”,照明充足,才能终结工作票。

4.2 烟气系统的安全检查要点。对增压风机的轴承进行全面检查,若发现润滑油脂存在硬化现象,则应当及时更换;对所有螺钉进行检查,看是否全部拧紧,若发现松动迹象,应及时进行紧固;对所有管路、法兰进行检查,看紧密型是否完好,同时对连轴器进行检查,看其是否完好,若发现问题应当及时处理;对进口导叶调节机构进行检查,可以采用手动操作的方式对导叶的执行装置进行操作,看其动作是否灵活;对温度监测仪器进行检查,看其功能是否正常。

4.3 吸收塔的安全检查要点。对吸收塔、水箱进行检查,看其是否清洁,防腐层是否完好,如果有异物应当及时清除,防腐层若出现局部问题应当采取相应的措施进行处理;吸收塔浆液循环泵、石膏排出泵、除雾器冲洗水泵及氧化风机地脚螺栓牢固,防护罩完好且安装牢固;吸收塔浆液循环泵、氧化风机润滑油位在油位计的中心线以上,无泄漏,油位计及油面镜刻度清晰完好;吸收塔浆液循环泵、石膏排出泵、除雾器冲洗水泵及氧化风机电机按电机检查通则检查良好,电机接地线完好,电机绝缘合格。

5 结束语

综上所述,加强对湿法脱硫系统结垢及防治的研究分析,对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义,因此在今后的湿法脱硫系统结垢防治过程中,应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度,并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献

[1] 杜谦.石灰石/石灰湿法烟气脱硫系统的结垢问题[J].电站系统工程.2016(10):60-62.

[2] 周至祥,段建中,薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京:中国电力出版社.2017(01):115-116.

[3] 曾庭华,杨华,廖永进,等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京:中国电力出版社.2016(09):88-89.endprint

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