濕法脫硫裝置效率不高原因分析

李國勇,陶莉,柳進(jìn)云,周艷明

(1.湖南省電力公司試驗研究院,湖南長沙 410007;2.大唐湘潭發(fā)電有限責(zé)任公司,湖南湘潭 411102)

濕法脫硫裝置效率不高原因分析

李國勇1,陶莉1,柳進(jìn)云2,周艷明1

(1.湖南省電力公司試驗研究院,湖南長沙 410007;2.大唐湘潭發(fā)電有限責(zé)任公司,湖南湘潭 411102)

分析了石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫效率不高的原因,提出了查找方法和程序。

濕法脫硫;運(yùn)行;脫硫效率;原因查找

石灰石—石膏法是目前世界上應(yīng)用最廣泛,技術(shù)最為成熟的濕法脫硫技術(shù),設(shè)計脫硫效率可達(dá)95%以上[1]。但由于許多電廠在實(shí)際應(yīng)用中存在燃用煤質(zhì)遠(yuǎn)超過設(shè)計值,吸收劑、工藝水品質(zhì)不穩(wěn)定,設(shè)備故障多等原因,導(dǎo)致脫硫裝置(尤其是在燃煤供應(yīng)緊張,入爐煤質(zhì)無法保證時)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)脫硫效率降低、SO2排放濃度偏高等情況,從而達(dá)不到環(huán)保要求。本文針對脫硫裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的脫硫效率不高問題,提出了全面的原因分析查找方法和程序,為檢修維護(hù)和運(yùn)行改進(jìn)提供方向。

1 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)吸收系統(tǒng)組成

S02吸收系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫系統(tǒng)功能的核心部分,由吸收塔、吸收劑漿液、漿液循環(huán)泵、漿液噴嘴、攪拌裝置和氧化空氣組成[2]。

煙氣進(jìn)入吸收塔后向上運(yùn)動,漿液則在循環(huán)泵的幫助下自塔底漿池進(jìn)入噴淋層,然后通過噴嘴以霧化狀態(tài)向下運(yùn)動,在落回漿池的過程中與逆向運(yùn)行的煙氣充分接觸,脫出煙氣中的 SO2等污染物,然后通過除霧器除去煙氣攜帶的大顆粒水滴、漿液顆粒后經(jīng)煙囪排放。

2 脫硫效率不高原因分析

2.1 脫硫效率計算公式

據(jù)《燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測試方法》(GB/ T 21508-2008),SO2脫除效率計算公式為:

式中:CSO2-rawgas為折算至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣和過?？諝庀禂?shù)為 1.4狀態(tài)下的原煙氣中 SO2氣體質(zhì)量濃度,mg/m3;CSO2-cleangas為折算至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣和過?？諝庀禂?shù)為 1.4狀態(tài)下的凈煙氣中 SO2氣體質(zhì)量濃度,mg/m3。

由于過?？諝庀禂?shù)是通過煙氣中 O2濃度計算得出的,而凈、原煙氣中 SO2濃度和O2濃度是通過煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng) (以下簡稱 CEMS)檢測出來的,因此,全面分析脫硫系統(tǒng)效率不高的原因有兩大部分:一是 CEMS表計原因或檢測數(shù)據(jù)不能反映系統(tǒng)真實(shí)情況時的脫硫效率低下;二是脫硫系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障,導(dǎo)致脫硫效率低于正常值。

2.2 脫硫效率不高原因分析

由于脫硫效率是通過煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱 CEMS)檢測出的 SO2、O2等質(zhì)量濃度進(jìn)行計算得出的結(jié)果,因此,綜合起來影響脫硫效率因素包括CEMS檢測數(shù)據(jù)不能反映脫硫吸收系統(tǒng)的真實(shí)情況,脫硫裝置入口煙氣量或入口 SO2質(zhì)量濃度超過設(shè)計能力,吸收塔漿液品質(zhì)、漿液輸送、漿液噴淋存有異,設(shè)計出現(xiàn)誤差等幾類常:

(1)CEMS檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。CEMS檢測數(shù)據(jù)不能反映脫硫吸收系統(tǒng)的真實(shí)情況,問題主要包括以下兩種情況:一是 CEMS儀器出現(xiàn)故障,測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;二是旁路擋板門、GGH存在泄露,導(dǎo)致原煙氣進(jìn)入凈煙氣煙道,引起凈煙氣中 SO2濃度檢測數(shù)據(jù)偏大,從而計算出的效率變小。

(2)入口煙氣量過大或入口 SO2濃度超標(biāo)。由于鍋爐燃燒配風(fēng)、空氣預(yù)熱器、電除塵器、煙道漏風(fēng)等原因?qū)е聦?shí)際處理煙氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計值,從而導(dǎo)致液氣比(L/G)降低,塔內(nèi)煙氣流速過高,塔內(nèi)氣液接觸時間變小,反應(yīng)不夠充分,引起脫硫效率下降;燃用煤硫分遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計值,導(dǎo)致入口煙氣中的SO2濃度遠(yuǎn)超過設(shè)計值,脫硫系統(tǒng)設(shè)計處理能力有限,脫硫效率無法保證。

(3)吸收塔漿液品質(zhì)、漿液輸送、漿液噴淋存有異常。漿液品質(zhì)變差(包括漿液 pH無法維持,漿液雜質(zhì)含量過高等情況)導(dǎo)致漿液吸收 SO2能力下降。由于漿液氧化不足或入口煙氣中粉塵濃度過高、石灰石雜質(zhì)過高等原因?qū)е挛账?nèi)漿液雜質(zhì)(CaSO3、煙塵等惰性物質(zhì))含量過高,對起吸收作用的石灰石顆粒形成了包裹,從而出現(xiàn)“漿液中毒”現(xiàn)象,導(dǎo)致漿液吸收能力下降;漿液輸送能力下降。由于漿液循環(huán)泵葉輪、泵殼等的磨損或泵入口濾網(wǎng)、噴嘴的堵塞導(dǎo)致漿液總體輸送量下降,低于設(shè)計值,同樣造成運(yùn)行液氣比 (L/G)降低,從而引起脫硫效率下降;漿液噴淋出現(xiàn)故障。由于漿液噴嘴或噴淋支、母管的堵塞導(dǎo)致塔內(nèi)部分區(qū)域噴淋覆蓋密度下降,從而出現(xiàn)部分煙氣無法與噴淋漿液進(jìn)行足夠的接觸,處理效果無法保證,脫硫效率下降。

(4)設(shè)計誤差。由于設(shè)計參數(shù)選取的原因,導(dǎo)致實(shí)際處理能力達(dá)不到設(shè)計要求,對于已通過性能驗收試驗的脫硫裝置來說,此問題可以排除。

3 建議

鑒于以上分析,一旦脫硫裝置運(yùn)行中出現(xiàn)脫硫效率明顯下降,采取了常規(guī)的增加循環(huán)泵運(yùn)行臺數(shù)、加大石灰石漿液供應(yīng)量等措施都無法完全解決時,應(yīng)迅速進(jìn)行全面的分析診斷,主要步驟如下:

(1)核實(shí)是否脫硫吸收系統(tǒng)出現(xiàn)問題。用精度較高的便攜式煙氣測試儀對脫硫裝置配套CEMS分析儀、吸收塔出口煙道、GGH凈煙氣出口煙道煙氣進(jìn)行對比測試以確定系統(tǒng)是否存在漏氣、CEMS準(zhǔn)確度是否滿足要求。

(2)利用皮托管、便攜式煙氣分析儀測量脫硫裝置入口煙氣量及入口 SO2質(zhì)量濃度,以驗證入口煙氣參數(shù)是否過度偏離設(shè)計值,從而進(jìn)一步查找原煙氣方面具體原因。

(3)分析吸收塔漿液成分及石灰石漿液品質(zhì)。通過分析吸收塔漿液成分、pH值、密度判斷漿液各成分含量是否在正常范圍內(nèi)、系統(tǒng)氧化空氣量是否充足,漿液吸收能力是否符合要求等。同時對石灰石漿液細(xì)度、密度、成分、活性進(jìn)行分析,對石灰石漿液供應(yīng)量進(jìn)行核算以確定石灰石漿液品質(zhì)、漿液輸送是否滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。

(4)記錄并對比正常情況下循環(huán)泵進(jìn)出口壓力、電流值,檢查漿液循環(huán)泵入口門開關(guān)程度、循環(huán)泵泵體運(yùn)行噪聲、振動是否異常,以判斷漿液循環(huán)泵本體是否出現(xiàn)故障、或是否出現(xiàn)入口門卡澀或漿液噴嘴堵塞、脫落等引起實(shí)際漿液循環(huán)量下降,從而導(dǎo)致液氣比(L/G)下降。

(5)通過上述綜合的分析查找,確定引起脫硫效率下降的具體原因,為電廠脫硫裝置安全運(yùn)行、檢修維護(hù)確定最佳措施。

4 結(jié)語

統(tǒng)計了 8家火電廠共 22套濕法脫硫系統(tǒng)中近期 16次脫硫效率出現(xiàn)故障性下降的原因,其中燃煤超過或偏離設(shè)計值的原因達(dá)到 9次,占 56.25%;漿液循環(huán)泵出力下降 2次,循環(huán)泵噴嘴堵塞或噴嘴母管故障 3次,漿液循環(huán)噴淋故障原因占 31.25%; CEMS數(shù)據(jù)異常、擋板漏風(fēng)各 1次,分別占 6.25%。由此可見,燃煤品質(zhì)的不確定性是脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要障礙,漿液噴淋系統(tǒng)故障(如噴嘴磨損,噴嘴、噴淋管道堵塞,漿液循環(huán)泵入口堵塞,漿液循環(huán)泵出力下降)是引起脫硫效率下降的第二大原因,但由于泄露和CEMS原因影響脫硫效率的可能性也是存在的,因此,在實(shí)際過程中應(yīng)進(jìn)行綜合排查,確定原因后再采取針對性的處理措施。

[1]郝吉明,馬廣大.大氣污染物控制工程[M].北京.高等教育出版社,1989.

[2]Radian International LLC.Electric Utility Engineer’s FGD Manual Design[M].Austin,Texas:1996.

[3]李兆東,王小明,韓琪,等.濕法脫硫噴淋塔單層噴淋霧化性能試驗[J].電力環(huán)境保護(hù),2009,25(5):11-14.

[4]周祖飛.影響脫硫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的因素及改進(jìn)措施[J].電力環(huán)境保護(hù),2009,25(2):35-37.

[5]宏哲,梁麗麗,武?？?濕法煙氣脫硫中亞硫酸鈣氧化技術(shù)的研究進(jìn)展[J].電力科技與環(huán)保,2010,26(2):26-28.

Analysis on reasons of the low desulfurization efficiency inWFGD equipment

The factors to the low efficiency of l imestone-gypsum wet flue gas desulfurizat ion has been studied, and it also has proposed the methods and procedures to find reason for the problem s.

W FGD;operation;desulfurization efficiency;reason seeking

701.3

B

1674-8069(2011)03-038-02

2010-09-16;

2011-04-27

李國勇 (1981-),男,湖北廣水人,工程師,主要從事火電廠脫硫裝置性能試驗、調(diào)試及輸變電環(huán)境評價方面研究。E-mail:guoyong-lee@126.com