300MW機組脫硫效率低的原因分析及解決方案

劉偉,高輝,張南

(遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司,遼寧鐵嶺 112000)

遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司現(xiàn)有4臺裝機容量為300MW的亞臨界汽輪發(fā)電機組和2臺容量為600MW的超超臨界汽輪發(fā)電機組,其中,4臺300 MW機組在建設時并沒有配相應的脫硫設備。2007年,對#3、#4機組煙氣系統(tǒng)進行了脫硫改造,于2008年正式投入運行。

2008年12月,機組脫硫效率由95%以上降至90%以下,反復調(diào)整也不見成效。因此,需要對整個脫硫系統(tǒng)進行全面檢查和原因分析。

1 脫硫原理

脫硫用的石灰石原料經(jīng)磨機磨碎后,與適量的水配成石灰石漿液進入吸收塔內(nèi)。在循環(huán)水泵的作用下,吸收塔漿液從塔頂噴淋而下,與上升的煙氣中的SO2發(fā)生反應。

SO2的吸收

在吸收塔的石膏濃度達到要求后,由石膏排除泵輸送到旋風分離器,最后到脫水皮帶進行脫水即得石膏成品。

2 影響脫硫效率的因素及原因分析

在確定儀表讀數(shù)準確的情況下,有以下7個可能的原因。

(1)入口煙氣中含塵量大,脫硫效率降低。煙氣脫硫FGD(FlueGasDesulfurization)入口煙塵增加,會降低脫硫效率。煙塵中HF進入脫硫塔后溶于水,CaCO3中Ca2+與F-發(fā)生反應生成CaF2;同時,飛灰中Al3+溶解進脫硫塔內(nèi)的漿液中,生成AlFn。這些AlFn多核絡合物阻礙鈣的離子化,使得與SO2的吸收反應無法進行,即使投入等摩爾的CaCO3,也無法與SO2反應,從而導致鈣的供給量不足,脫硫漿液pH值降低。此外,粉塵進入吸收塔漿液系統(tǒng),增加了設備的磨損,使石膏的品質(zhì)大大下降。

(2)石灰石含量及活性對脫硫效率的影響。CaCO3的含量越高,其活性越好。設計石灰石中CaCO3的質(zhì)量分數(shù)要求高于90%,即CaO的質(zhì)量分數(shù)為50%以上。

(3)石灰石粒徑對脫硫效率的影響。石灰石粒徑越小,比表面積越大,液-固接觸越充分,從而更能有效降低液相阻力,石灰石活性就越好。

(4)溫度對脫硫效率的影響。根據(jù)化學反應動力學的觀點,溫度升高時,分子運動加強,化學反應速率升高,因此,石灰石漿液溫度升高時石灰石的溶解率也提高。冬季溫度低,煙溫也較低,對脫硫率有一定影響。

(5)吸收塔部分噴淋管道及噴嘴被鱗片碎片堵塞。部分噴嘴無噴淋漿液,煙氣和漿液不能充分接觸,造成煙氣逃逸,脫硫效率下降。

(6)吸收塔內(nèi)漿液含固量偏低。吸收塔內(nèi)漿液含固量的設計值為15%,控制范圍為13%～17%,目前,實驗室化學分析結(jié)果為8%左右;另外,石膏旋流器底流含固量設計值為50%左右,化學分析結(jié)果為30%左右,到現(xiàn)場取樣,目測明顯低于50%。

(7)各種離子質(zhì)量濃度對脫硫效率的影響。

1)SO2-3影響。當SO2-3質(zhì)量濃度超過一定值時,CaCO3在石灰石表面的溶解度下降,造成“石灰石屏蔽現(xiàn)象”。另外,SO2-3質(zhì)量濃度過大會抑制SO2的氣相擴散,影響脫硫效率。

2)Cl-影響。Cl-主要來源為燃煤中的氯,遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司工藝水中Cl-質(zhì)量濃度偏高,表1為工業(yè)水、灰回水的化學分析結(jié)果。

表1 工業(yè)水、灰回水試驗數(shù)據(jù)

Cl-對石灰石的消溶特性有明顯的抑制作用。當溶液中含有Cl-時,Cl-與Ca2+生成CaCl2,溶解CaCl2濃度增加,同離子效應導致液相的離子強度增大,抑制H+的擴散,從而阻止了石灰石消溶反應。此外,Cl-的存在也會造成強烈的腐蝕性。

3)F-影響。漿液中F-質(zhì)量濃度對石灰石的消溶特性有抑制作用。

3 解決措施

(1)降低煙氣中的含塵量。煙氣中含塵量高是電除塵設備異常引起的,就檢測的數(shù)據(jù)來看,設計煙氣中粉塵質(zhì)量濃度為200mg/m3,實際質(zhì)量濃度為270mg/m3左右,超標近50%,嚴重超出設計范圍。在條件允許的情況下,對電除塵設備進行檢修,以保證除塵效率。

(2)嚴格控制石灰石質(zhì)量。遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司石灰石樣品中CaO的質(zhì)量分數(shù)為51%～52%,從化驗結(jié)果看,其質(zhì)量滿足要求,從#5、#6機組脫硫運行情況看,也能滿足要求。

(3)嚴格控制石灰石成品漿液的篩分細度。脫硫設計要求石灰石漿液粒徑不大于0.044mm(篩分細度要求90%通過325目篩子,化驗結(jié)果為85%～90%)。

從石灰石漿液泵運行情況分析來看,石灰石漿液泵均發(fā)生過被樹根、大的石灰石顆粒和其他雜質(zhì)堵塞的情況,造成該泵不能正常運行,泵運行時能聽到大的顆粒撞擊管道聲造成出口門卡壞內(nèi)漏。在檢修時,應徹底檢查制漿系統(tǒng),找到系統(tǒng)溜料的原因。

(4)清理噴淋管道及噴嘴。在脫硫系統(tǒng)停運期間,可打開吸收塔對其噴嘴進行檢查。

(5)提高吸收塔漿液的含固量。

(6)消除有害離子影響。由于除氯離子之外的其他離子和原料及脫硫工藝有關,所以,要降低氯離子的質(zhì)量濃度可先把工藝水由灰回水換成工業(yè)水再觀察效果。

4 處理后的效果

在#3機組脫硫系統(tǒng)停運期間,打開吸收塔并開啟漿液循環(huán)泵觀察噴嘴的噴淋情況。遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司脫硫系統(tǒng)吸收塔為3層噴淋層,每層108個噴嘴。#3機組吸收塔共有70個噴嘴堵塞,其原因是吸收塔入口處原煙道(干濕界面)防腐鱗片脫落。煙道防腐鱗片脫落情況如圖1所示,脫落的防腐鱗片如圖2所示,被防腐鱗片堵住的噴嘴如圖3所示。

#3機組脫硫效率在處理前為85%～88%,在處理完噴嘴后,達89%～93%。

5 結(jié)束語

影響脫硫效率的因素很多,該案例主要是因為吸收塔噴嘴被堵住而導致脫硫效率降低,在對其他因素采取相應的措施以后,脫硫效率還會進一步上升。

[1]曾庭華,楊華,廖永進,等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗及運行[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]盧飚.淺析電廠煙氣濕法脫硫技術問題及脫硫效率[J].中國電力教育,2008(s1):296-298.