石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题.docx

《石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题.docx（16页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、石灰石一一石膏湿法脱硫的技术问答目录1.刖百为了维持湿法脱硫系统的安全、稳定运行，确保较高的脱硫效率，必须外排一定量的脱硫废水。脱硫废水水质较差含盐量极高，对环境有很强的污染性，如果不加处理直接外排，势必对周围水环境造成严重污染。常规的脱硫废水处理技术系统复杂，设备数量多，工作环境差，投资和运行费用高，并且无法去除废水中的C1。废水烟道处理技术将脱硫废水雾化后喷入空预器（APH）和电除尘器（ESP）间的烟道，利用烟气余热使废水完全蒸发，废水中的污染物转化为结晶物或盐类等固， 随烟气中的飞灰一起被电除尘器收集下来，从而除去污染物。在低投入的情况下，实现湿法烟气脱硫废水的零排放，为湿法烟气脱硫废水

2、的处理提供了新的有效的途径。1. 石灰石一石膏系统中吸收塔的结垢问题1.1. 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）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值运行会产生碳酸钙硬垢。1.2. 解决办法1）运行控制溶液中石膏过饱和度

3、最大不超过130%。2）选择合理的pH值运行，尤其避免运行中pH值的急剧变化。3）向吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种，以提供足够的沉积表面，使溶解盐优先沉积在表面，而减少向设备表面的沉积和增长。4）向吸收液中加入添加剂如：镁离子、乙二酸。乙二酸可以起到缓冲pH值的作用，抑制二氧化硫溶解，加速液相传质，提高石灰石的利用率。镁离子的加入生成了溶解度大的MgC03,增加了亚硫酸根离子的活度，降低了钙离子浓度，使系统在未饱和状态下运行，以防止结垢。另外，氢氧化镁或碳酸镁的溶解度远较石灰石大，所以设计中为了降低液气比，采用石灰石中添加氢氧化镁或碳酸镁，称加强镁石灰石一石膏法。在当地镁盐产量丰富的情况

4、下，是有很大优势的，其效果高于传统石灰石一石膏法。2. 脱硫系统的腐蚀与防腐3. 1.腐蚀机理1）烟气中的SO2、HCK HF等酸性气体在与液体接触时，生成相应的酸液，其SOr、C、sot对金属有很强的腐蚀性，对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。2）金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀，在焊缝处比较明显。3）结晶腐蚀，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当系统停运后，吸收塔内逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶，随后体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，尤其是带结晶水的盐在干湿交替作用下，体积膨胀高达几十倍，应力更大，导致严重的剥离损坏。4）环境温度的影响。由于GGH故

5、障或循环液系统故障，导致塔内烟温升高，其防腐材料的许用应力随温度升高而急剧降低。温度急剧变化，由于防腐内衬与基体的膨胀系数不同，导致不同步的膨胀，因应力使内衬粘接强度下降。由于温度的上升，降低了内衬材料的耐腐蚀性和抗渗透性，加速了内衬老化，由于防腐内衬施工中存在如气泡、裂纹等缺陷，受热应力作用迅速发展，介质渗透进去后又起到了加速作用。5）浆液中由于含有固态物，落下时对塔内物质有一定的冲刷作用，特别是对于塔内的凸出物区。4. 2.防腐技术1）合理控制pH值。2）选择合理的FGD烟气入口温度，并选择与之相配套的防腐内衬，选择与入口烟温，塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。3）严格把握防腐内

6、衬的施工质量。4）由于吸收塔一般现场制作，必须在吸收塔制作过程中保证焊口满焊，焊缝光滑平整无缺陷，内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢，应用圆钢、方钢为主，外接管不能用焊接，要用法兰连接。5）选择合理的防腐材料。对于静态设备的防腐，主要有两种，第一种，在炭钢本体衬防腐材料，第二种，利用耐腐蚀的合金材料。采用防腐内衬，主要材料为玻璃鳞片树脂和橡胶内衬及玻璃钢。玻璃鳞片抗渗透性非常优秀，施工方便，易修复，耐磨性稍有欠缺，耐温性从珞璜电厂使用效果来看，也不是很理想。橡胶内衬耐磨性好，有良好的弹性和松弛应力，但橡胶对热老化敏感，容易老化，施工难度大，从重庆电厂来看，橡胶内衬最后的一道闭和缝很不容易处

7、理好，失效一般从那道缝开始，修补困难，粘接强度也不理想。玻璃钢当温度低于80时，能安全的运行，超过80C,玻璃钢材质就不适合，所以采用玻璃钢必须有可靠措施控制入口烟温和塔内温度。近来，国际上开发出一些高性能的防腐涂料，成本低，效果据说也很优良，但国内没有业绩。采用耐腐蚀合金材料造价昂贵，国外尤其是美国应用较多，不太适合中国国情，其主要材料有高硅铸铁，超低炭钢如316L和317L,或者是银基合金。但效果反映不是很好。近来，又出现一些非金属材料如花岗岩及陶瓷，其防腐耐蚀性能优良，但制作困难。对于动态设备防腐耐磨，主要采用铸铁+橡胶衬里，或炭钢+橡胶衬里，或直接用不锈钢制作，对于GGH和BUF等大型

8、设备，除了选用合适的材料外，其合理的工艺流程和布置位置，布置方式显得更加重要。3.系统设计运行中的几个重要参数3. 1.吸收液的pH值从二氧化硫的吸收来讲，高的pH值有利于二氧化硫的吸收，pH值=6时，二氧化硫吸收效果最佳，但此时，亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶解受到严重抑制，产品中出现大量难以脱水的亚硫酸钙，石灰石颗粒，石灰石的利用率下降，运行成本提高，石膏综合利用难以实现，并且易发生结垢，堵塞现象。而低的pH值有利于亚硫酸钙的氧化，石灰石溶解度增加，按一定比例鼓入空气，亚硫酸钙几乎可以全部得到就地氧化，石灰石的利用率也有提高，原料成本降低，石膏的品质得到保证。但低的pH值使二氧化硫的吸收受到抑

9、制，脱硫效率大大降低，当pH = 4时，二氧化硫的吸收几乎无法进行，且吸收液呈酸性，对设备也有腐蚀。3. 2.液气比液气比也是设计中的一个重要参数，它在数字上就是石灰石一石膏法脱硫系统操作线的斜率。它决定了石灰石的耗量，由于石灰石一石膏法中二氧化硫的吸收过程是气膜控制过程，相应的，液气比的增大，代表了气液接触的机率增加，脱硫率相应增大。但二氧化硫与吸收液有一个气液平衡，液气比超过一定值后，脱硫率将不在增加。此时，由于液气比的提高而带来的问题却显得突出，出口烟气的雾沫夹带增加，给后续设备和烟道带来玷污和腐蚀；循环液量的增大带来的系统设计功率及运行电耗的增加，运行成本提高较快，所以，在保证一定的脱

10、硫率的前提下，可以尽量采用较小的液气比。3. 3.系统传质性能系统传质性能越好，系统的脱硫率就越高。系统传质系数与物系、填料、操作温度、压力、溶质浓度、气、液、固三者的接触程度有关。选择合理的吸收塔，提高烟气流速，有利于提高系统传质速率，减少传质阻力，在优化脱硫效率的同时，还能降低投资成本，降低运行成本。3. 4.石灰石粒度参与反应的石灰石颗粒越细，在一定的质量下，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，但在使用同样的研磨系统前提下，石灰石出料粒度越细，研磨系统消耗的功率及电耗越大。所以在选择石灰石粒度时，应找到反应效果与电耗的最佳结合点。5. 5. C含量氯离子含量虽然很

11、小，但对脱硫系统有着重大的影响。首先，由于S02、H2s。3、H2s。4、HC1在吸收塔中很快与碱性物发生反应，生成硫酸钙和氯化钙，由于硫酸钙几乎不溶于水，SO厂浓度非常小，可以忽略不计，相比之下，氯化钙极易溶于水所以C1-的浓度相对较大，其腐蚀影响就比SO广大得多，如果C1 -没有被及时排除，降低浓度，将造成很大的腐蚀破坏。CT在脱硫系统中是引起金属腐蚀和应力腐蚀的重要原因，当含量超过20 000x10-6时，不锈钢已不能正常使用，需要用氯丁橡胶，玻璃鳞片做内衬。当Q-浓度超过60 000x10-6时，则需更换昂贵的防腐材料。其次，氯离子还能抑制吸收塔内的化学反应，改变pH值，降低SO厂去除

12、率；消耗石灰石等吸收剂；氯化物又抑制吸收剂的溶解；由于抑制了石灰石的溶解，使石膏中的石灰石含量增加，而工业要求较高品质的石膏中石灰石含量不超过2%o含量增加引起石膏脱水困难，使其含水量大于10%。C1含量增加严重降低石膏品质，因为工业上对石膏中的含量有严格的要求，Q一超标使石膏板不能成型，综合利用困难。氯化物的增加，使吸收液中不参加反应的惰性物质增加，浆液的利用率下降，要达到预想的脱硫率，就得增加溶液和溶质，这就使得循环系统电耗增加。综合而言，氯在系统中主要以氯化钙形式存在，去除困难，影响脱硫效率，后续处理工艺复杂，设计工艺中必须充分考虑其影响。4.几项新技术下面介绍几个在传统石灰石一石膏法基

13、础上发展起来的几项新技术，其在国外都有成功的应用，但在国内尚未有业绩。6. 1.加装托盘美国在空塔的基础上，为提高空塔脱硫率，在空塔上部加装了托盘，托盘上开孔，开孔率30%50%,喷嘴喷出的浆液喷到托盘上，而烟气由下向上从托盘孔中均匀地通过，通过试验数据表明，使用托盘可以使烟气分布均匀，最重要的是，它可以增大气液接触面积，进而降低了液气比，节约了功率及电耗。500 MW容量，其配套的FGD入口二氧化硫浓度1 800mg/m3,脱硫率90%,吸收剂为石灰石的条件下，采用托盘与不采用托盘的系统做了一个比较，前者液气比降低了 27%,总功率降低了 710 kW。试验中其喷嘴为碳化硅，托盘采用合金多孔

14、托盘。4. 2. LS-2 系统由ABB公司在传统的空塔技术上发展起来的，其核心技术就是采用了较高的烟气流速，同时;为了消除高烟气流速带来的问题，保持和提高脱硫率，又采用了独特的喷嘴布置，新型的除雾器；超细的石灰石粒度。烟气流速传统设计为3.048 m/s左右（液柱塔要设计得高一些），LS-2系统设计的烟气流速提高到4.572 m/s,最高可以在5.489 m/s的流速下运行。ABB公司这样设计的技术依据是石灰石一石膏法中，二氧化硫的吸收属于气膜控制过程，而对于气膜控制过程，烟气流速的提高，可以减少气膜阻力，使得气体与液体都分散得更为均匀，气液两相接触面积增大，脱硫系统的总的传质速率将迅速提高

15、，在保证脱硫率的前提下，可以大大降低液气比，总电耗得到显著的降低。为了适应高的烟气速率，ABB公司对喷嘴的布置采取了特殊的方案，具体的布置方式由于无实物和资料介绍，无法了解，但总的来说，与传统的喷嘴布置相比，其布置更为紧凑，密度更大，相互交叉重叠较多，相信是为了在更短的时间内浆液能和烟气中的二氧化硫充分的反应。估计因为喷嘴的重叠度很大，所以ABB公司设计的喷嘴层数减少了，相应的，吸收塔的高度可以降低。高的烟气流速带来的几个问题之一就是出口烟气雾沫夹带增多，这样会给吸收塔后的一系列设备及管道带来严重的玷污和腐蚀，且由于含水量增大，相同的温度下，烟囱出口产生白烟几率增加。传统的除雾器在如此高的烟气流速下无法达到额定的除雾率，国外资料表明，传统的除雾器设计烟速为3 m/s左右，超过3.66m/s,即使二级除雾器也会产生明显的雾沫携带。ABB公司采用了新型的除雾器来解决这个问题。传统的除雾器都是垂直布置在吸收塔的上部，而ABB的试验数据表明，除雾器水平布置对烟气流速的容忍极限大大提高，水平布置的卧式除雾器