黄埔发电厂脱硫系统工艺及运行状况介绍

1 黄埔电厂FGD系统工艺描述

石灰石-石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛和可靠的工艺。该工艺以石灰石浆液作为吸收剂, 通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤, 发生反应, 以去除烟气中的SO2, 反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸钙 (石膏) 。

FGD装置运行时, 烟气通过位于吸收塔中部的入口烟道进入塔内。烟气进入塔内后向上流过喷淋段, 以逆流方式与喷淋下来的石灰石浆液接触。烟气中的SO2被石灰石浆液吸收并发生化学反应, 在吸收塔下部反应池内, 被鼓入的空气强制氧化, 最终生成石膏晶体。在吸收塔上部, 脱硫后的烟气通过除雾器除去夹带的液滴后, 从顶部离开吸收塔, 最后进入烟囱。FGD装置所需石灰石吸收剂浆液由石灰石湿磨制浆得到, 由泵送至吸收塔后进行吸收反应。脱硫反应后所产生的石膏浆液由泵送至石膏浆液旋流站进行初步脱水, 初步脱水后的浆液由石膏抛弃泵送至电厂灰场。

2 FGD系统运行主要参数控制原则

(1) 吸收液的PH值控制。在FGD系统稳定运行期间, 笔者在线监控记录了数组FGD系统脱硫率 (Q) 和浆液pH值, 从中看出, 在pH约为5.2时, FGD系统脱硫效率达到最大值92%, 当PH值在4.8到5.2范围内, 脱硫效率随着PH值的升高明显提高, 当pH值在5.2到5.6之间变化时, 脱硫效率随pH值的升高增加并不明显, 并且当pH值高到一定程度时, 脱硫效率有明显的下降趋势。以上数据和现象较好的说明了最佳pH值理论。从以上实际论证得出, 我厂实际运行中pH一般取值为5.0~5.4之间, 即最佳值为5.2。

(2) 吸收塔浆液密度控制。当密度较大时, CaSO4-H2O对SO2的吸收有抵制作用, 脱硫效率会有所下降。而当石膏密度过低时, 如果排出吸收塔, 将导致石膏中CaCO3含量增加, 品质降低, 而且浪费了脱硫济。因此合理控制石膏浆液密度在一定范围内, 有利于FGD系统有效经济运行。我厂运行时桨液密度一般取值为1250kg/m3。

(3) 烟气流速控制。提高塔内烟气流速可提高气液两相的湍动, 降低烟气与液滴间的膜厚度, 提高传质效果。另外, 喷淋液滴的下降速度将相对降低, 使单位面积内持液量增大, 增大了面积, 增加了脱硫效率。但气速增加, 另一方面使气液接触时间缩短, 脱硫效率可能下降。通过我厂调试运行, 烟气流速一般取值在3.8m/s。

(4) 氧化空气量。随着烟气中O2含量的增加, CaSO4·2H2O的形成加快, 脱硫率也呈上升趋势。所以设备运行人员应注意观察氧化风机滤网进口压差的变化, 及时清扫进口滤网, 保证风机正常高效运行, 以使塔内氧量充足, 提高脱硫率。

(5) 烟尘含量。原烟气中的飞灰在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触, 降低了石灰石中Ca2+的溶解速率, 同时飞灰中不断溶出的一些重金属会抑制Ca2+与HSO3-的反应。一般要求FGD入口粉尘含量小于200mg/m3。

(6) 烟气温度。进入吸收塔烟气温度越低, 越利于SO2气体溶于浆液, 形成HSO3-。通常将烟气冷却到80℃左右再进行吸收操作最为适宜, 我厂GGH出口烟气温度一般为85℃左右。

(7) 石灰石粒度及纯度。高纯度的吸收剂将有利于产生优质的石膏;石灰石颗粒越细, 其表面积越大, 反应越充分, 吸收速率越快, 石灰石的利用率越高。我厂吸收剂的一般要求为:通过325目筛或250目筛, 石灰石纯度一般要求为大于90%。

3 结垢机理及解决办法

3.1 结垢机理

(1) 石膏终产物超过了悬浮液的吸收极限, 石膏就会以晶体的形式开始沉积, 当相对饱和浓度达到一定值时, 石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长, 当饱和度达到更高值时, 就会形成晶核, 同时, 晶体也会在其它各种物体表面上生长, 导致吸收塔内壁结垢。 (2) 在系统的氧化程度低下, 甚至在无氧化发生的条件下, 可生成一种反应物为Ca (SO3) 0.8 (SO4) 0.21/2H2O, 称为CSS-软垢, 使系统发生结垢, 甚至堵塞。 (3) 吸收液pH值的剧烈变化, 低pH值时, 亚硫酸盐溶解度急剧上升, 硫酸盐溶解度略有下降, 会有石膏在很短时间内大量产生并析出, 产生硬垢。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低, 会引起亚硫酸盐析出, 产生软垢。在碱性pH值条件下运行会产生碳酸钙硬垢。

3.2 解决办法

(1) 采用强制氧化工艺, 使氧化反应趋于完全, 控制亚硫酸钙的氧化率在95%以上, 保持浆液中有足够密度的石膏晶种。 (2) 严格除尘, 严防喷嘴堵塞。 (3) 控制吸收液水分蒸发速度和蒸发量, 运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130%。 (4) 控制溶液的pH值, 尤其避免运行中pH值的急剧变化。

4 结语

石灰石-石膏湿法脱硫是技术最成熟、适合我国国情且国内应用最多的高效脱硫工艺, 黄埔电厂#5、#6炉脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺, 脱硫率大于92%。脱硫工程竣工投运后, 每年可减少SO2排放量两万多吨, 节约SO2排污费1300多万元, 这不但给电厂周边地区的环境改善做出了很大贡献, 也给企业节约了环保的开支。

黄埔发电厂的烟气脱硫系统由于刚刚投入运行, 各方面的技术都在不断摸索和研究中, 虽然脱硫效率达到设计要求, 但是如何在安全高效运行的前提下降低运行费用是我们目前研究工作的重点, 拟计划通过进一步的探索研究, 以节能降耗为主题优化FGD系统运行。

摘要：本文主要介绍了黄埔发电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫 (FGD) 系统的工艺流程;针对火电厂应用石灰石/石膏法烟气脱硫中遇到的实际问题进行分析研究;对电厂同类脱硫系统实际运行中重要参数控制提出合理的建议, 以提高脱硫效率、降低脱硫成本。

关键词：脱硫FGD工艺,运行参数,经济运行

参考文献

[1] 林永明.大型石灰石—石膏湿法喷淋脱硫技术研究及工程应用.湖南大学:中国知网, 2006.

[2] 马双忱.烟气循环流化床脱硫技术实验研究.华北电力大学:中国知网, 2002.

[3] 曾庭华, 杨华, 等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化[M].北京:中国电力出版社.2003.

[4] 黄埔发电厂#5、6机组烟气脱硫装置FGD运行规程.2006.