淺談石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)運(yùn)行中存在的問題和改進(jìn)措施

黃世旭

中建中環(huán)工程有限公司 210008

摘要：石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)由于其技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠性高、脫硫效率高、適用煤種范圍廣等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在大型火力發(fā)電廠中，但是也存在一些問題，本文詳細(xì)介紹了其運(yùn)行中存在的問題和改進(jìn)措施，有其優(yōu)化運(yùn)行提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：石灰石-石膏；結(jié)垢；腐蝕；磨損

一、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)概述

1 脫硫原理

石灰石的主要成分為CaCO3，屬弱酸強(qiáng)堿鹽，難溶于水。石灰石作為脫硫劑的循環(huán)漿液與含SO2的煙氣充分接觸，SO2等酸性氣體被水吸收，并溶解于水，產(chǎn)生的H+促進(jìn)難溶于水的石灰石溶解，產(chǎn)生Ca2+和CO2，，CO2在酸性條件下逸出，Ca2+與生成的SO32-結(jié)合生成難溶于水的CaSO3·1/2H2O。CaSO3·1/2H2O屬于中間產(chǎn)品，不穩(wěn)定，不宜露天堆放，須對(duì)其強(qiáng)制氧化，使之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的CaSO4·2H20，從而達(dá)到脫硫的目的。

2 工藝流程

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的工藝流程見圖1-1。

火力發(fā)電機(jī)組鍋爐排放的高溫?zé)煔饨?jīng)除塵器后，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。經(jīng)煙氣加熱器（GGH）凈化的濕煙氣冷卻后，進(jìn)入吸收塔，與含有CaCO3的循環(huán)漿液逆流接觸充分反應(yīng)，煙氣中的絕大部分S02溶解于循環(huán)漿液并被吸收，同時(shí)煙氣中的灰塵也被洗滌，進(jìn)入循環(huán)液中。煙氣經(jīng)吸收塔上部的氣液分離器后出吸收塔，經(jīng)煙氣加熱器加熱后，從煙囪排出。

循環(huán)漿液中的水溶解吸收S02后，產(chǎn)生H+、HSO3-和SO32-，PH值下降，促使其中的CaCO3離解，生成Ca2+ 和CO32-。在酸性條件下，CO32-將轉(zhuǎn)化為HCO3-，隨著H+濃度的增加，HCO3-進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為H2CO3，H2CO3不穩(wěn)定，分解產(chǎn)生CO2氣體逸出。Ca2+與HSO3-及SO32-生成不穩(wěn)定的亞硫酸氫鹽和亞硫酸鹽。由于煙氣中含有O2，部分亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽，但氧化率很小，而且容易在設(shè)備、噴咀及管道內(nèi)表面結(jié)垢，因此，為避免二次污染和結(jié)垢的發(fā)生，必須將其強(qiáng)制氧化，將不穩(wěn)定的亞硫酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的硫酸鹽。

二 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)運(yùn)行中存在的問題

1.結(jié)垢和沉積。結(jié)垢主要有3種形式：一是灰垢，主要集中在吸收塔入口干/濕交界處，原因是高溫?zé)煔庵械幕曳衷谟龅絿娏芤旱淖枇?，與噴淋的石膏漿液一起堆積在入口，且越積越多；二是石膏垢，當(dāng)吸收塔的石膏漿液中的CaSO4過飽和度大于或等于1.4時(shí)，溶液中的CaSO4就會(huì)在吸收塔內(nèi)各組件表面析出結(jié)晶形成石膏垢；三是當(dāng)漿液中CaSO3濃度偏高時(shí)就會(huì)與CaSO4同時(shí)結(jié)晶析出，形成混合結(jié)晶Ca（SO3）x·（SO4）·1/2H2O，即CCS垢。結(jié)垢和沉積將使管道堵塞、磨損、腐蝕，以及系統(tǒng)阻力增加，從而使煙氣的流通面積減小，流速增大，煙氣與漿液的接觸幾率減小，導(dǎo)致脫硫效率降低。

2.設(shè)備磨損。由于流體（煙氣和石灰石漿液）中含有固體顆粒，流速高，當(dāng)流體流過脫硫設(shè)備及管道時(shí)對(duì)相關(guān)部位產(chǎn)生切向切削和法向沖擊而造成磨損，特別是當(dāng)流體中含有剝落的垢塊時(shí)磨損更加嚴(yán)重。磨損使?jié){泵等脫硫設(shè)備及管道的運(yùn)行不穩(wěn)定，從而降低脫硫效率。

3.設(shè)備腐蝕。腐蝕主要發(fā)生在熱交換器、煙道和吸收塔等處。為滿足吸收塔的進(jìn)口煙溫要求，流經(jīng)熱交換器的煙氣溫度可能會(huì)降至酸露點(diǎn)，煙氣中的硫酸蒸汽凝結(jié)并附著于受熱面，從而產(chǎn)生低溫腐蝕，并會(huì)引起受熱面粘結(jié)煙塵，導(dǎo)致堵塞加重。腐蝕使換熱設(shè)備的運(yùn)行可靠性降低，可用率下降，直接影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

三 改進(jìn)措施

1 防止結(jié)垢和堵塞措施

①型式合適。目前用于濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的典型吸收塔有噴淋塔、填料塔、多孔板塔、液柱塔等，使用最為廣泛的是噴淋洗滌塔（塔內(nèi)無復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部件）。

②結(jié)構(gòu)簡單。內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能復(fù)雜，一般采用無漿液停滯的塔結(jié)構(gòu)。如重慶珞璜電廠就選用中空的液柱塔，塔內(nèi)設(shè)置上百個(gè)陶瓷噴嘴，噴嘴噴出約6m高的液柱，煙氣與脫硫漿液逆流接觸，從而使塔內(nèi)結(jié)垢大大減少。

③液氣比要適當(dāng)。注意選用適當(dāng)?shù)囊浩?，設(shè)計(jì)合適的循環(huán)液量、吸收塔液室容量，以控制石膏的飽和度，并確保石膏晶種的生成。

④選擇合理的工藝。如在吸收塔入口煙道增加沖洗水噴嘴，定期沖洗結(jié)塵，以減少結(jié)垢。

2 防止磨損

①設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備采用耐磨材料，并加內(nèi)襯（如泵采用襯膠技術(shù)）或涂敷耐磨損材料；磨損嚴(yán)重部位（如管道的彎頭、三通以及變徑管等），可采取特殊防護(hù)措施，其備件應(yīng)采用防磨材料制造，以便維修和更換。

②運(yùn)行時(shí)采用合理的流速（金屬磨損與流速的3～3.5次方成正比關(guān)系）；并控制流體中的固體顆粒含量（撞擊次數(shù)越多磨損越多），如對(duì)進(jìn)入吸收塔前的煙氣進(jìn)行高效除塵（靜電除塵）；還要加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)控，以減少進(jìn)入泵內(nèi)的空氣量，調(diào)整好吸入側(cè)護(hù)板與葉輪之間的間隙，以減少氣蝕磨損。

③檢修時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)磨損嚴(yán)重部位的檢測和修復(fù)。

3 防止腐蝕

①優(yōu)化設(shè)計(jì) 根據(jù)流體的組成、溫度和濃度等使用耐腐材料，并考慮防腐內(nèi)襯的施工。如重慶珞璜電廠二期脫硫系統(tǒng)熱交換器采用ND鋼，并設(shè)計(jì)成光管式，減小壁厚，加大肋片厚度，增加肋片間距；吸收塔采用內(nèi)襯玻璃鱗片樹脂技術(shù)，不但基本解決了低腐問題，減少了維護(hù)費(fèi)用，而且提高了運(yùn)行的可靠性。又如連州電廠采用不銹鋼、氯丁基橡膠、玻璃鱗片涂層和玻璃鋼等防腐材料，有效地解決了腐蝕問題。

②加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)測和維護(hù) 如pH值范圍的監(jiān)測，因?yàn)榭刂苝H值對(duì)脫硫效率和防止氧化皮有重大作用，但不適當(dāng)?shù)亟档蚿H值也會(huì)導(dǎo)致加速腐蝕。因此，運(yùn)行時(shí)要及時(shí)清理沉積物和氧化皮，否則會(huì)增加點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。

四 結(jié)束語：石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)鑒于其技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠性高、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在火力發(fā)電廠的煙氣脫硫，本文從實(shí)際運(yùn)行中存在的問題作了深刻的闡述和分析，總結(jié)和提煉了對(duì)應(yīng)的防止措施，可供有關(guān)單位參考也借鑒。

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