某火电厂FGD脱硫系统效率不高原因分析及处理.pdf

第 3 3卷第 1期 湖南电力 HU N A N E L E C T R I C P O WE R 2 0 1 3年 2月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 1 9 8 ． 2 0 1 3 ． O 1 ． 0 1 3 某火电厂 F G D脱硫系统效率不高 原因分析及处理 杨小玲 ，周艳明 。曲立涛 ，陶莉 1 ．湖南湘电锅 炉压力容器检验 中心有限公司，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ； 2 ．湖南省电力公司科 学研究院．湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 摘要 某火电厂 3机组脱硫 系统出现效率低和吸收塔浆液 p H值无法提 高的现 象．分 析认为该 系统 2台搅拌器停运 ，浆液扰动强度下降，导致脱硫塔浆液致盲是造成 系统脱 硫效率下降的主要原因。通过对 2台浆液搅拌 器置换吸收塔浆液，使 系统脱硫效率达到 了设计要求。 关键词F G D系统；脱硫效率；石灰石 活性 ；原 因分析 ；处理 中图分类号 X 7 7 3 文献标识码 B 文章编号1 0 0 8 0 1 9 8 2 0 1 3 0 1 0 0 4 0 0 3 石灰石一 石膏湿法脱硫工艺 因其技术成熟 、脱 硫效率高而广泛应用于我国燃煤火电厂烟气脱硫 。 在实际运行中，由于燃煤供应等问题 ，燃煤 中硫份 含量远超过设计值 ．再加上吸收剂 、工艺水品质不 稳定 ，设备故障多等原因，机组配套的烟气脱硫装 置在实际运行中存在脱硫效率低 ，净烟气达不到环 保排放要求 ] 。 某电厂 3机组 3 0 0 M W脱硫系统 由湖南永 清环保集团承建 ．采用意大利 i d r e c o石灰石／ 石膏 湿法脱硫技术 ，2 0 0 8年底通过 1 6 8 h试运行。该系 统未设置 G G H。锅炉来 的原烟气 由烟道引 出，经 增压风机增压后进人吸收塔。烟气脱硫采用石灰石 一 石膏湿法烟气脱硫技术 ，烟气中 s O ， 与石灰石浆 液反应后生成的亚硫酸钙 ，就地用空气强制氧化为 石膏 ，石膏经一级脱水 ，真空皮带过滤后外运 。分 离的水经滤液 回收泵送至各系统再利用 。脱硫净化 后的烟气 ，由除雾器除去水雾后 ，再接入主烟道经 烟囱排人大气 。 吸收塔塔 内上部设置 3层喷淋，除雾器设在喷 淋层上方。机组原烟气 S O ，浓度设计值为 1 7 9 8 ． 5 m g ／ N m 干态 ．6 ％O ， ，脱硫 系统人 口烟气量设 收稿 日期 2 0 1 2 ． 0 7 2 0 4 0 计值为 1 1 5 09 3 1 N m ／ h 。 1 故障简介 该电厂 3机组脱硫系统运行期 间．在线仪表 如 p H计 、石灰石浆池密度计等陆续 出现示值不准 现象。另外 ，进入吸收塔浆液池底部的氧化空气管 网断裂脱落。 2 0 1 1 年 2月中旬 1 搅拌器因轴承故障而停运。 由于在线仪表示值不准 ，实际操作中运行人员主要 以脱硫效率为参照依据 ．采用间歇方式向吸收塔供 给石灰石浆液。机组高负荷人 口S 0 ， 浓度高于设计 值时 ，采用加入脱硫添加剂 的方式 以保证脱 硫效 率。3月上旬 ， 3搅拌器因密封漏浆停运， 3机组吸 收塔仅有 2台搅拌器运行。3月 2 8日凌晨 ，吸收 塔供浆管道堵塞 ，供浆不足，塔 内浆液 p H值急剧 降低 ，脱硫效率大幅下降 ，机组脱硫 系统在负荷 2 5 0 3 0 0 MW、人 口S O ， 浓度 2 0 0 0 m g ／ N m 标态 干烟气 ，6 ％O ， 时 ，净烟气 S O ， 排放超标 ，2 8日 l 9时供浆管道疏通后 ，连续供浆 2 0 h以上 ，吸收 塔浆液 p H值维持在 4 ． 3左右，脱硫效率仅为 7 0 ％ 8 0 ％ ．截止到 3月 2 9日 1 5时 。电厂向吸收塔地 坑 、石灰石浆液箱地坑 内投人石灰石粉约 2 0 t ，并 第3 3 卷第 1 期 杨小玲等某火电厂 F G D脱硫系统效率低原因分析及处理 2 0 1 3 年2月 分批加入 H E E -1脱硫添加剂 1 1 5 0 k g ．同时吸收 塔 内浆液通过事故浆液箱直排至灰渣前池 ，并将机 组负荷从2 4 0 M W 降至 1 8 0 M W，但情况仍无明显 好转。 2 故障原 因分析 3机组脱硫 系统 同时 出现效率低和吸收塔浆 液 p H值无法提高的现象说明，吸收塔浆液中碱性 吸收剂的碳酸钙活性成分含量低 。导致浆液碱度过 低。这通常是 由石灰石 中的碳酸钙溶解性下降甚至 不溶解所引起【 2 ] 。石灰 石 中碳酸钙溶解 一般受石 灰石 纯度 和杂 质含 量 、石 灰 石活 性 、浆液 的 p H 值 、Mg 含量 、浆液颗粒被封闭和吸收塔浆液搅拌 强度因素控制。 2 ． 1吸收剂石灰石的影响 石灰石的活性直 接影 响 F G D系统性能 ．包 括 石灰石的溶解性能 、反应速率 、石灰石利用率 、脱 硫效率 、浆液 p H值及石膏 中碳酸钙 的含量 。石灰 石的活性差 。会使碳酸钙在浆液中的溶解性差 ，反 应速度慢 ，石灰石利用率低 ，吸收塔 中的 p H值下 降，石膏中碳 酸钙 的含 量上升等。该 电厂 3机组 石灰石浆液和石灰石粉的活性测试结果如图 1 。 图 1 石灰 石 活性 曲线 石灰石 一 石膏 湿法脱 硫石灰 石 活性采 用美 国 M E T法测定 ，该法规定l 3 ] ，测试时 p H值不能下降 太快 。且滴加时间为 3 0 mi n时 。液体 p H值不得低 于 5 ． 0 ；石灰石活性 曲线 中平台维持 时间越长，活 性越好。图 1显 示 ，滴 加 3 0 mi n时。对 比样 品 曲线 1 的p H值为 5 ． 4 8 ，该电厂的石灰石粉和 浆液 曲线 3 p H值分别 为 4 ． 9 3 ，5 ． 2 2；对 比样 品的平台维持时间长约 4 0 m i n 。该电厂石灰石浆液 平 台维持 时间为 3 0 mi n左 右且 p H值下降 速度较 快。说 明该批次石灰石浆液活性稍低于石灰 石一 石 膏湿法脱硫工艺的要求 ．石灰石粉活性稍强于石灰 石浆液，基本符合 F G D吸收剂的活性要求。 石灰石纯度 、杂质含量及粒径分布对石灰石活 性影响较大。石灰石浆液和石灰石粉的主要成分分 析见表 l 。 表 1 3石灰石浆液和石灰石粉的主要成分 备注 石灰石粉细度分析的筛子 为 2 5 0目，石灰石浆液分析 的筛子 为 3 2 5目，滤液 中的 阴阳离子 浓度 为离子 色谱 法 的分 析结 果。 由表 1 数据可知 ． 3号机组脱硫系统石灰石浆 液和石灰 石粉 中的碳酸钙含量 分别 为 8 7 ． 4 5 ％ 和 8 8 ． 2 0 ％ ，略低 于 F G D系统要求值 ≥9 0 ％ ；碳 酸镁含量分别为 4 ． 4 4 ％和 5 ． 1 8 ％，略高于大唐湖 南分公 司其 他 电厂 ；细 度 分别 为 1 0 ． 9 2 ％ 3 2 5 目和 2 0 ． 6 1 ％ 2 5 0目 ，均大于 1 0 ％。说明粒 径均不合格 。粒径 分布过宽 。部分 粒径超 出 F G D 系统的要求值，是影响石灰石活性的重要原因之 。。一 O 石灰石 中的杂质及 烟气 中灰尘所 携带 的 F 一 。 C l 一 ，Mg 易在吸收塔 浆液 中富集 。当其浓度过高 时，会恶化浆液品质。经检测 ，3号机组脱硫 吸收 塔滤液 中的 F 一 ，C I 一 ，Mg 含量均较低 ，因此可排 除这几类 阴阳离子对石灰石溶解性能的影响。 吸收塔浆液的 p H值通常会随着放置时间的延 长而提高。若浆液中颗粒被完全封闭 ，则浆液的碳 酸钙不能溶解 ，浆液 p H值不会呈上升趋势。该批 次吸收塔浆液样品就地取样 p H值测试为 4 ． 3 0．样 品放置 3 5 d后实验室 p H值测试为 4 ． 6 7 ，说明 吸收塔浆液 中的颗粒未被完全封闭．浆液中的石灰 石可缓慢溶解。 2 ． 2吸收塔浆液 p I - I 值的影响 浆液 p H值对 S O 的脱除影响很大。p H值越 低，s O 脱除率越低。本次故障中浆液 p H值维持 在 4 ． 3 O，当溶液 的 p H值约为 4 ． 0 o时 ，S O ，的吸 收几乎无法进行。由于本次故障发生初期．电厂 在 3机组吸收塔 内加入了 H E E 一 1脱硫添加剂 ．一 41 第3 3卷第 1 期 湖南电力 2 0 1 3年 2月 定程度上缓解了 p H值对 S O 吸收的影响 ，使系统 脱硫效率维持在 7 0 ％ 以上。此条件下吸收塔浆液 主要成分见表 2 。 表 2 吸收塔浆液主要成分分析 检测项 目 3吸收塔浆液 C a S O 4 2 H 2 O 去除附着水 ／ ％ C a S O 3 1 ／ 2 H 2 O 去除附着水 ／ ％ C a C O 3 去除附着水 ／ ％ 滤液巾 F - ／ ra g 1 滤液 中 C I 一 ／ mg-1 滤液中 Mg ／ ra g I p H值 HE E 一1 添加剂／ m g L 备注 采用便携式 p H计就地测试侧吸收塔浆液 p H值。 浆液 p H值对亚硫酸钙的氧化及石灰石的溶解 影响很大。当搅拌强度 、氧化风的分散一定时 ．浆 液 p H值越低 ，亚硫酸钙 的氧化率越高，石灰石的 溶解性越好。F G D系统较佳 的浆液反应 ，p H值通 常为 5 ． 0 0～6 ． 0 0 。表 2中数据显示 ，放置几天后 的吸收塔浆液 p H值为 4 ． 6 7 ，碳酸钙 、亚硫酸钙含 量分别为 2 0 ． 6 0 ％和 1 1 ． 2 5 ％ ，说 明吸收塔 内亚硫 酸钙的氧化和石灰石的溶解在浆液 p H值较低时也 受到了抑制 ，导致吸收塔浆液 p H值无法上升。 2 ． 3 吸收塔浆液搅拌强度的影响 浆液搅拌系统在 F G D系统 中主要起以下作用 1 使浆液中的固体颗粒处于悬浮状态 ，不易 沉积在吸收塔底部 2 使浆液相对均匀地输送到下一T艺步骤； 3 分散 氧化空 气，促进 吸收塔 内的氧化反 应 4 促进石膏结晶的生长 5 保持吸收塔浆液流动形态，防止硫酸钙沉 积在浆液颗粒表面 ，促进石灰石 的溶解 。 当搅拌系统 现故障时，会直接降低浆液的搅 拌强度 。氧化空气在浆液 中的分散性变差 ，液同相 间的接触时问、强度减少，导致亚硫酸钙的氧化反 应速率和石灰石 的溶解 速率降低。本次 故障 中 3 机组脱硫系统 2台搅拌器停运 ，使塔 内浆池 中浆液 的搅拌强度大幅下降，浆液中的固体颗粒悬浮状态 被破坏 ．颗粒团聚沉积 ，氧化空气在浆液氧化区分 42 散性变差 ．从而抑制了亚硫酸钙的氧化和石灰石的 溶解 ，是导致本次故障中吸收塔浆液在低 p H值的 情况下亚硫酸钙 、碳酸钙含量高的主要原因。 3 结 论 1 3机组脱硫塔浆液搅拌器故障导致 2台停 运 。造成浆液搅拌强度急剧下降 ，液同相间的接触 时间、强度减少 ，悬浮浆液固体颗粒团聚沉积 ，石 灰石颗粒表面被硫酸钙覆盖 。氧化空气分散性差． 抑制了亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶解 ，从而导致 浆液 p H值难以升高且浆液在较低 p H值下亚硫酸 钙和碳酸钙的含量偏高 ，脱硫效率低。因此 ．2台 搅拌器停运导致浆液搅拌强度下降是造成这次故障 的 主要原 因 。 2 石灰石浆液粒径 分布宽 、部分粒径 超标 ． 石灰石中活性成分含量略低 ．石灰石的活性略低于 F G D系统对吸收剂 的要求，影响 了石灰石 的溶解 性 ，从而直接影响了系统的脱硫效率。石灰石活性 略低 ．是造成这次故障的原因之一 。 3 脱硫系统在线仪表的故障及石灰石供浆管 道堵塞 。使本次故障进一步加剧。 4 采取退出脱硫系统，抢修浆液搅拌 、校准 在线 p H计并置换吸收塔浆液等措施进行处理 ，恢 复系统的正常运行状态。 4 处理措施及效 果 该电厂 3月 2 9 13 1 5时左右 ．开启 3机组脱硫 系统旁路 ．退出脱硫系统 ，对 2台浆液搅拌器进行 抢修 ，并在排空吸收塔浆液后 ．向吸收塔内加入新 的石灰石浆液和石膏品种。3月 3 0日 1 6时 2 2分， 浆液搅拌器抢修完毕后 F G D投入运行 ，并将浆液 p H值控制在正常范围之 内，脱硫 系统逐步恢复正 常。3月 3 0日2 0时 ， 3机组负荷 2 9 9 MW 时 ，原炯 气 S 0 ，浓度 为 1 8 7 5 0 m g ／ N m。 ．脱 硫效 率维 持在 9 6 ． 3 ％ 左右 参考文献 [ 1 ]李 国勇 ，陶莉 ，等．湿法脱硫装 置运行 中脱硫效 率不高 原 分析 [ J ]．电力科技 与环保．2 0 1 1 ，2 7 3 3 8 ． 3 9 ． [ 2]陶莉 ，周年光 ，周艳明 ，等．火电 厂 F GD系统石 膏不合 格原 分析及处理 [ J ] ．湖南电力 ，2 0 1 1 ，3 1 2 2 7 2 9 ． [ 3 1周志祥 ，段建中，等．火电厂湿法烟气脱 硫技术手册 [ M]． 北京 中国电力m版社，2 0 0 6 ． 8 5 O 5 0 9 7 “ 卯