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玻璃钢脱硫塔效率低的原因分析

 

作为湿法脱硫中最常见的一种方式,石灰石-石膏湿法烟气脱硫的优点十分突出,但是在工艺流程方面仍存在着很多问题。烟气入口参数问题、吸收塔内吸收液问题、氧化空气量的多少以及除雾器的工作效率等等都对湿法脱硫的效率有着巨大的影响。然而这些因素又都环环相扣,因此只有综合考虑各方面因素,总结出完美的方案去解决这些问题,才能提高脱硫效率,为人类社会做出一份贡献。

 

湿法脱硫;脱硫效率;导致原因

1概述

二氧化硫是主要的大气污染物之一,而燃煤供电是它的主要来源。石灰石-石膏湿法烟气脱硫由于其技术成熟,运行稳定且成本相对低廉而占据了世界75%的脱硫市场。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺复杂,化学反应步骤较多,对反应条件要求较高,因此协调各方面因素改进脱硫工艺从而提高脱硫效率势在必行。

2石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺概述

石灰石-石膏湿法烟气脱硫是湿法脱硫最常见的方法。它的脱硫吸收剂以石灰或石灰石为原料,将石灰石仔细研磨成粉后与水混合搅拌制成吸收剂浆液,当使用石灰作为吸收剂原料时,石灰粉经过消化处理后与水混合制成吸收剂浆液。吸收浆液与烟气在吸收塔中接触混合,烟气中的二氧化硫在有空气参与的状态下借助氧气的氧化作用与吸收浆液中的碳酸钙进行化学反应从而被脱除,最终得到石膏。

来自于锅炉等燃煤设备的烟气经过除尘作用后在引风机的推动下进入吸收塔,吸收塔是一个空间喷淋结构,为了保证反应的充分进行,让烟气与吸收浆液有更大的接触面积,在这一部分烟气与吸收浆液逆向接触,如此一来吸收塔既有吸收功能又有氧化功能,上半部分为吸收区,下半部分为氧化区。

系统一般装有3-5台循环泵保证吸收浆液的流动,每台循环泵对应一层喷淋层。当系统负荷较小的时候,为了保持较高的液气比可以停运1-2层喷淋层,从而达到最理想的脱硫效果。吸收区上部设置有二级除雾器,除雾器出口烟气中的小液珠不超过75毫克每标准立方米。

浆液吸收二氧化硫后进入循环氧化区,在这一区域内,亚硫酸钙被空气中的氧气氧化成石膏晶体。与此同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化系统提供新鲜的石灰石浆液,填补所需要的碳酸钙成分,使吸收浆液保持一定的pH值。含有石膏晶体的浆液达到一定密度后排放到副产品收集系统,经过脱水得到石膏。

3吸收塔内的化学反应

4影响石灰石-石膏湿法脱硫效率低的因素分析

4.1烟气入口参数问题

脱硫效率是指脱硫系统脱除的二氧化硫含量与原烟气中二氧化硫含量的比值。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫和浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气发生一系列化学反应从而被脱除,最终得到石膏。

从控制变量法的角度进行分析,在脱硫系统设备运行方式、运行条件等其他因素不变的情况下,当处理烟气量和原烟气中二氧化硫的含量升高时,脱硫效率将下降。因为入口二氧化硫的增加,循环浆液中的碱量迅速降低,造成浆液液滴吸收二氧化硫能力下降;烟气流速同样是影响脱硫效率的因素之一,烟气流速越快,浆液液滴下降过程中被扰动的频率越高,从而烟气中的二氧化硫与浆液的反应速度提高,脱硫效率降低;此外循环浆液的密度对脱硫效率也有一定影响。

4.2吸收塔内吸收液问题

由湿法脱硫系统作用原理可得,影响脱硫效果的吸收塔浆液成分主要包括碳酸钙、盐酸不溶物和亚硫酸钙。在一定范围内,碳酸钙含量越高,脱硫效果越好。但碳酸钙含量如果过高,便会导致石灰石屏蔽,阻碍二氧化硫与吸收液中碳酸钙的接触,从而降低脱硫效率。

另一方面碳酸钙含量高会导致系统污垢过多甚至堵塞系统,因此一般要求碳酸钙质量分数在3%左右;烟尘是吸收塔浆液中盐酸不溶物的主要组成部分,盐酸不溶物含量高,同样也会造成石灰石屏蔽,明显影响脱硫效率,因而一般要求盐酸不溶物质量分数在5%以下;亚硫酸钙含量高则说明系统的氧化效果不好,会对脱硫效率有不利影响,而且亚硫酸钙含量高也容易造成系统的结垢和堵塞,一般要求亚硫酸钙质量分数在0.3%以下。

除了以上几点之外,作为制作吸收浆液的主要成分,石灰石品质同样会影响吸收浆液的质量。石灰石的质量主要受到颗粒直径、碳酸钙含量、碳酸镁含量以及盐酸不溶物含量等因素影响,由已有的研究经验可知石灰石越细,反应效果就越好;碳酸钙含量越高,石灰石中的活性成分含量也就越高,石灰石的品质就越好,所以通常要求石灰石中的碳酸钙质量分数高于90%。

4.3氧化空气量的多少

在吸收区内,烟气中的二氧化硫与吸收浆液发生反应。然而在这一步骤中只有一部分亚硫酸氢根与氧气反应生成硫酸。因为烟气和浆液的接触时间过短,浆液中的碳酸钙只能中和部分已经氧化了的亚硫酸氢根和硫酸。在这一区域内,只有很少一部分碳酸钙发挥了作用,所以液滴的pH值会随着不断下落而降低,pH值减小的浆液无法中和亚硫酸氢根和硫酸,它的吸收能力也因此而降低。

浆液的pH值在上半部分时处于较高状态,此时浆液中易产生水合亚硫酸钙。在浆液下落过程中,接触的二氧化硫浓度越来越高,浆液pH值下降加快,这时候水合亚硫酸钙就会转化成亚硫酸氢钙。因此氧气含量的多少对脱硫效率有重要影响,只有在氧气充足的状态下才能保证碳酸钙的利用率,即二氧化硫的吸收效率。

如果系统中的氧化空气量不能维持反应正常进行,或氧化空气进入吸收塔是与液面之间距离过短,浆液中将会含有大量亚硫酸盐,即亚硫酸氢根浓度增大,当亚硫酸氢根相对饱和度较高时,将会对化学反应产生抑制作用。因此在系统运行中必须保证进入脱硫吸收塔的氧气含量能满足系统需求。

4.4除雾器效率

除雾器是石灰石-石膏湿法脱硫系统的主要部件之一,作为下游设备的“保护神”,除雾器的除雾效果的好坏在整个流程中起着至关重要的作用,一旦排出的烟气中所含的小雾滴没有被有效的处理干净,会导致烟气散热器腐蚀、散热元件堵塞等一系列问题。

除雾器一般包含除雾器本体和冲洗系统这两部分,依靠重力和惯性撞击这两种作用捕集极小的雾滴,从而避免酸性液体对设备造成影响。除雾器从叶片上区分有折流和波纹两种,这两种结构会增加雾沫被捕集的机率,从而大大提高除雾效率。脱硫除雾器的设计和选型主要考虑因素包括:烟气流速、烟气温度、材质、除雾器叶片形式及其间距和冲洗水系统等,所以要提高除雾器效率不仅要保证除雾器的品质,也要与整体设备协调配合。

5结束语

我国是硫资源缺乏而煤含硫高的地区,大力发展湿法脱硫技术,不仅能解决煤电产业脱硫的现实难题,还保护了环境,真正做到了节能环保,适合中国的国情。所以当脱硫效率降低时,应首先对装置进行细致排查,在此基础上找到诱发原因,提出相应的合理高效的解决办法,保证脱硫效率达到有关标准规定的要求,对大型火力电厂的脱硫工作的平稳高效运行具有一定指导意義。

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