火电厂脱硫系统石膏脱水困难的分析.pdf

第14 卷 2 0 1 2 年 第l 期 电 力安全技 术 A而 火电厂脱硫系统石膏脱水困难的分析 任志广，郭艳敏 大唐桂冠合山发电公 司，广西 合 山 5 4 6 5 0 1 [ 摘要]为降低脱硫 系统 中石膏含水量、提 高石膏品质、保证石灰石浆液对烟气二氧化硫的 吸收效率，以实际运行经验为基础 ，系统分析 了脱硫 系统中石膏脱水困难的各种原因，介绍 了相应 的应对措施，以期对脱硫 系统运行和异常分析起到一定的参考作用。 [ 关键词]石膏脱水；烟气脱硫 ；浆液分析 1 概述 随着国家对环保要求的逐步提高 ，确保脱硫系 统正常运行不仅是企业 自身的效益问题 ，更是关乎 居住环境的环保问题。石膏脱水正常与否是脱硫系 统能否正常运行的关键环节 ，它不仅决定了石膏 的 品质 ，而且还会影响吸收塔内浆液的活性 ，从而影 响脱硫效率 。 石灰石 一石膏湿法脱硫技术是 目前火 电厂使 用最广泛且技术最成熟的烟气脱硫技术 。合山发 电 公司 23 3 0 MW 机组烟气脱硫采用美国 巴威公司 湿式就地氧化脱硫工艺 ，吸收剂为本地石灰石 ，粒 度要 求 9 0％通过 2 5 0～ 3 2 5目，副产品为商品级 石膏。脱硫装置的烟气系统、吸收系统原采用 “ 一 塔一炉”的单元控制 ，后为适应市场煤种要求并保 证脱硫效果进行了增容改造，改造为 “ 一炉两塔” 的单元制配置。烟气依次通过预洗塔 、吸收塔进行 脱硫。 自机组投产以来，多次发生石膏脱水困难的 情况， 被迫采取更换塔内浆液的办法使系统 恢复正常。 膏浆抽 出，送往石膏旋流站，进行一级脱水的旋转 分离 ； 4 细颗粒的浆液溢流返回吸收塔，而浓缩的 较粗颗粒的石膏浆液送往真空皮带过滤机进行石膏 脱水 ； 5 通过真空皮带过滤机脱水后，石膏 的含水 率降为 1 0 ％的质量含量以下，成为商品级石膏； 6 商品级石膏最后被皮带传送至石膏房。 3 石膏脱水困难的表现 1 电厂脱硫系统无法形成干、 散的商品石膏， 只能形成含水率在 1 5％ ～2 5％的稠糊状石膏泥。 2 石膏泥颜色有时偏黄， 有时偏黑或带深褐色。 3 石膏泥无法堆积、不易运输，石膏的二水 硫酸钙含量低 ，品质大幅下降，风干后的石膏泥手 感粗糙 。 4 吸收塔内浆液密度会不断升高 ，脱硫效率 明显下降，供浆量多表现为大于正常值。 2 脱硫石膏的生成过程 4 石膏脱水困难的原因分析 湿法石灰石 一石膏烟气脱硫的石膏形成过程 1 石灰石浆液在吸收塔 内对烟气进行逆 向洗 涤和脱硫 ，形成 半水 亚硫酸钙 C a S O 1 ／ 2 H， O 并以小颗粒状态转移到浆液 中； 2 利用氧化风机所提供 的氧气将其强制氧化 成二水硫酸钙 C a S O 2 H， O 而结晶； 3 利用石膏排 出泵将吸收塔下部结晶区的石 实际运行中影响石膏脱水 的因素比较多。对于 一 个 已建成的脱硫设备 ，需要分析各因素对石膏脱 水的影响程度 ，以便及时消除其影响 ，确保脱硫系 统正常运行。其中，重点分析各主要参数及设备健 康等方面对石膏脱水效果的影响。 4 ． 1 吸收塔内浆液 p H 值的影响 浆液 p H值是综合反应碳酸根、硫酸根含量的 一 一 A 电 力安全技术 第1 4 卷 2 0 1 2 年 第l 期 重要判 断依据。控 制 p H值是控制烟气脱硫化学 反 应正常进行 的重要 手段。S O 溶解过程会产生 大量 的 H ，浆液 p H值 高有利于 H 的吸收， 也 有利于 S O 的溶解；而浆液 p H值低则有助于浆 液 中 C a C O 的 溶 解， 因 为 C a S O 1 ／ 2 H 0及 C a S O 4 2 H2 O的最 终形成是在 S O 2 、C a C O3 溶解 的前提下进行的。因此，浆液过高的 p H值会使石 膏含有大量的 C a C O ，造成脱水困难并降低石膏 品质 ；而浆液过低 的 p H值 又会严重影 响 S O， 的 吸收，导致脱硫效率严重下降。因此，必须根据 设备具 体的运行情况及浆液实际所处温度来确定 一 个合理的 p H值 。 4 ． 2 吸收塔内氧化风量的影响 氧化风量对石膏浆液的氧化效果影响很大 ，氧 量的多少直接影响到 C a S O l ／ 2 H2 O的氧化程度。 氧量充足，则氧化充分，生成的 C a S O 2 H O石 膏晶体就会粗壮 、易脱水 ；否则将会生成含有大量 C a S O3 l ／ 2 H2 O的小晶体。C a S O 3 的大量存在不 仅会使石膏脱水困难 ，而且亚硫酸根 S O 是一 种晶体污染物，含量高会引起系统设备结垢， 严重 时会危及基础设备安全。如，电厂 l 号脱硫吸收塔 底部曾出现约 1 5 c m 厚的结垢 ，经检查发现是因为 氧化风管路堵塞，造成氧量不够而导致的。随后加 强对氧化风系统的维护，未再发生类似事故。另一 方面，亚硫酸盐的溶解还会提供碱性环境。当亚硫 酸盐相对饱和浓度较高时，亚硫酸盐溶解所形成的 碱性也会增强，而碱性环境会抑制 C a C O 的溶解 ， 从而浆液中不溶解 的 C a C O 分子大量增加 ，也会 增加石膏的脱水困难。 4 ． 3 吸收塔内浆液灰尘 、杂质离子的影响 浆液中的杂质多数来源于烟气 ，少数来源于石 灰石原料 。由于煤炭市场的压力 ，锅炉燃烧的煤种 很难时刻保证为设计煤种，加之上游电除尘设备时 常发生磨损缺陷，使得烟气含灰尘量时常超过设计 值，导致带人吸收塔内的灰尘量也时常超标。灰尘 对脱水的影响主要为以下几方面。 1 因灰尘颗粒小，很容易进入石膏 晶体间的 水分游离通道，从而将其堵塞。也就是灰尘微粒堵 塞 了水分子通道 ，导致石膏 中水分难 以脱出。 2 由于灰尘中含有氟化物和铝化物。随着浆 液 中灰尘量的增加 ，浆液 中的氟化物和铝化物也会 增加，尤其是在高 p H值下更易形成氟铝络合物。 一 一 由于这些络合物的表面积很小 ，很容易包裹在碳酸 钙表面而阻止碳酸钙的溶解 ，由此既影响脱硫效率 又会导致石膏因碳酸钙含量增加而影响其脱水。 3 灰尘中含有 c l及 C u 等离子。由于氯 离子 C 1 较碳酸根离子 C O 。 活性强，使得氯离 子极易和溶解的钙离子结合而形成氯化钙，同时由 于 “ 铜离子效应”又会抑制 C a C O 的溶解。同时 ， 由于氯离子又较亚硫酸氢根离子潘I生 强，也会抑制 S O 形成亚硫酸氢根 H S O 一 ，不利于石膏晶体的 形成和成长。 4 ． 4 吸收塔内浆液密度值的影响 吸收塔内浆液 的密度反映 了塔 内各反 应物及 生成物的饱和情况。如浆液密度过低，表明 C a S O 含量 低，C a C O 的相对含量较大 ，此时出的石膏 不仅不容易脱水，还会造成 C a C O 浆液的浪费。 如浆液密度过高 ，表 明 C a S O 的含量 已过量 ，过 量的 C a S O 不仅会抑制 S O 的溶解，从而导致浆 液吸收 S O 的能力下降，而且还会抑 制 C a C O3 的 溶解 ；同时浆液吸收 S O 能力下降，容易导致出口 S O 的排放超标 ，而为保证 出口不超标往往要增加 C a C O 溶液的供给量 ，由此也会加重 C a C O 的过 剩量。因此，如果密度过高时排浆液出石膏，由于 C a C O ， 较 C a S O 的颗粒小，将使石膏难以脱水。 4 ． 5 吸收塔内浆液液位的影响 吸收塔 自下而上大致分 3个功能区氧化区、 吸收区、除雾器。在其他条件不变的情况下，氧化 区容积的大小及浆液的石膏排 出时间是影响石膏晶 体形成和长大的2 个重要因素。 所谓石膏排 出时间， 是指吸收塔氧化区浆液最大容积与单位时间排出石 膏量之比。 ． 由以上分析可以看出氧化区空间越大则石膏 排出时间也会越长，越有利于石膏的成长。若浆液 液位低会相对减少氧化区的空间，使亚硫酸盐得不 到重复氧化 ，晶体无法充分 长大；同时 ，若浆液 液位低还易引起浆液密度超限，而且由于塔内整体 容积减少会使进入塔内的石灰石浆液得不到充分反 应而被排出，从而加大石膏脱水的困难。若浆液液 位高， 氧化区相对延长， 浆液循环充分， 石膏纯度高， 但此时由于 C a S O 过量 ， 会发生如 4 ． 4 所述的情况， 而造成石膏脱水困难。 4 ． 6 石膏旋流器的影响 石膏旋流器是利用离心力的作用将大小颗粒进 第 1 4 卷 2 0 1 2 年第 1 期 电 力 安 全 技 术 行分离 ，其作用主要有 2个 一是石膏浆液预脱 水 ；二是石膏浆液分级。浆液在后者的作用下将塔 内浆液分成 2 部分 一部分是含固率高的大颗粒底 流 ，直接进入下级真空皮带过滤机 ；另一部分是含 固率低的小颗粒溢流，直接回到吸收塔进行再次循 环 氧化 。对于 已经投产 的旋 流器 ，影 响其 效果 的 因素有 2个 。 1 投入 的旋流器旋流子的个数及投入的旋流 子通畅程度 。旋流器投运个数多 ，则吸收塔 出石膏 容易 ；旋流子堵或投运少 ，则出石膏困难。 2 旋流器人 口的压力高则分离容易 ；反之则 不易脱水。 4 ． 7 真空皮带过滤机的影响 真空皮带过滤机用于石膏的最后一次大颗粒底 流液态脱水 ，此次脱水后的石膏浆液将变为固体石 膏。其原理为 从石膏旋流器来的大颗粒底流均匀 地淋于真空过滤机滤布上 ，此滤布表面有大量脱水 孔 ，下部装有与真空泵相连的真空盒 ，在滤布携大 颗粒底流缓慢前行的过程中，利用滤布下部的真空 将其水分脱出。 从真空皮带过滤机的工作原理可以看出，影响 脱水效果的主要因素是滤布底部的真空度。而影响 真空度的原因有 2个 一是真空泵的出力 ；二是滤 布脱水孔的通畅情况。 当浆液细小颗粒含量增加时， 易造成滤布脱水孔堵塞 ，此时若要达到脱水效果 ， 必须增加真空度 。 5 应对措施 5 ． 1 加强运行参数的监视 运行参数是运行人员做 出各种调 整的重要依 据 ，因此确保各运行参数的准确性非常必要。针对 脱硫装置的各种测量仪器 ，制定检修人员定期检查 制度 ，并要求运行人员定期进行 “ 运行分析” ，论 证各测量数据的正确性。通过对运行效果的长期分 析及对现场实际设备特点的分析，制定了各主要参 数的调节范围出口净烟气二氧化硫排放浓度控制 在 2 0 0～ 4 0 0 mg ／ Nm ；吸收塔浆液 p H值控制在 5 ． 2～ 5 ． 6 ；塔 内浆液密度值控制在 l 2 0 0～ 1 2 6 0 k g ／ m ；吸收塔 液位控 制在 9 ． 0～ 1 0 ． 0 m；预洗 塔液位控制在 l 1 ． 5～ l 2 ． 5 r n ；进入吸收塔的氧化 空气温度控制在 4 5～5 5℃。 A而 5 ． 2 加强氧化风系统的维护管理 制定氧化风系统的检查与定期分析方案，确保 氧化风系统正常运行， 并定期对石膏品质进行化验 ， 根据石膏脱水效果及石膏内亚硫酸钙的含量确认合 适的氧量 。 5 ． 3 加强上游 电除尘的运行管理 加强对上游 电除尘器的运行及检修管理。 1 根据煤种及设备缺陷 ，及时调整巡检方案 和设备运行方式。 2 制定一、二电场控制柜出现跳闸及输、放 灰管路泄漏等缺陷时的 “ 限时”消缺规定 ，并在每 日 生产调度早会上指定“ 消缺跟踪责任人” ， 确保一、 二电场的正常运行。 3 针对浆液中的 c l及 C u 2 等杂质离子，制 定浆液的实时化验制度。通过定期排放 ，控制浆液 中c l及 C u 等杂质离子的浓度。 4 为避免 因 C l离子含量 超 标而 引起浆液 中毒 ，结 合运行情况确定 C l浓度不得超 过 8 0 0 0 mg ／ L，最大不得超过 1 0 0 0 0 mg ／ L。 5 ． 4 加强对一、二级脱水系统的维护与管理 脱水系统分为 2 级一级设备主要为石膏旋流 站 ，二级设备主要为真空皮带过滤机 。对于石膏旋 流器 ，应定期做旋流器的 “ 沉降试验” ，保证其合 适 的最佳运行压力 1 2 0～ 1 3 0 k P a 。同时及时检 查旋流器运行情况，发现堵塞及时清理 ，并制定定 期清理制度，保证浆液的分离效果。对于真空皮带 过滤机 ，应加强检查分析，避免滤布跑偏或滤布堵 塞等现象 的发生 ，发现过滤机真空下降应及时分析原 因并采取措施 。 ‘ 5 。 5 加强运行管理 加强运行管理， 制定各管理 岗位定期巡视制度。 加强运行人员培训 ， 提高运行人员的巡回检查质量。 根据化学化验的各数据及设备实际运行状况，制定 由各相关技术人员参加的运行分析会和设备健康水 平分析会的定期制度 ， 及时分析系统存在的潜在异常。 5 ． 6 加强脱硫剂石灰石的品质管理 对于石灰石来料 ，严格执行 “ 准入制 ” 石灰 石 中碳酸钙含量 不得低于 9 0％，氧化镁及碳酸镁 的质量含量 不得大于 3％，且避免含有大量泥土。 运行人员必须确认石灰石品质合格后方可启动上料。 5 ． 7 加强运行与化学检测人员的横向联系 建立化学检测制度，定期对石膏浆液进行化学 一 一 A郦 电 力 安 全 技 术 第1 4 卷 2 0 1 2 年 第1 期 基于改进L E C 方法的变电站建设项 目 安全风险评价 刘朝辉，杨博涛 河北省 电力公司超 高压输 变电分公司，河北 石家庄0 5 0 0 7 1 [ 摘要]在 变电站建设项 目风险管理研 究的基础上，针对 变电站建设项 目可能遇到的各种风 险，从风险产生的原因出发构建 了具体的变电站建设项 目风险评价指标体 系。通过对项 目风险评价 方法的研究，提 出了改进的 L E C风险评价法，并以WUA N5 0 0k V变电站建设项 目为实例，给出了 风 险评价结果 分析 ，提 出了防范不 同程度风 险的策略 。 [ 关键词] 变电站建设项 目；风险评价 ；改进 L E C方法；风险防范 变电站建设项目的安全风险评价是保证安全生 产、确保 电力计划与 电网稳定的一项重要工作 ，是 做好安全管理和建设施工方案的前提。安全风险评 价的目的是对建设施工全过程的安全风险及其影响 进行半定量评价和分级，以便于管理者根据评价结 果有针对性地控制安全风险，减少事故的发生。 风险辨识、风险评价和风险控制作为安全管理 的核心，是现代安全管理的重要理念和方法。通过分 析变电站建设项目可能遇到的各种风险， 分析风险 产生的原因， 构建变电站建设项目的风险评价指标。 1 变电站建设项 目 风险辨识 变电站建设项 目的风险辨识是变电站建设项目 风险管理工作中的基础。这项工作的目 标是，在变 电站建设项目 动工之前识别和确定项目可能存在的 风险、风险的基本特性 以及风险可能会影响到项 目 实施的哪些方面。结合变电站建设项 目的特点，以 项目风险管理指南和规划为主要依据 ，从风险产生 的原 因来区分 ，可将变 电站建设项 目风险分为 2 类人为风险和自然风险。 分析。石膏浆液化验检测项 目主要包括 石膏纯 度、碳酸钙含量、亚硫酸盐含量、氯离子含量、密 度值、p H值等。同时要及时向运行人员反馈化验 结果。运行人员接到石膏浆液化验结果后，结合运 行效果进行全面分析 ，发现问题 ，及时调整。 加强化学检测分析和各在线监测设备的维护管 理。 制定对各测量设备的定期冲洗及定期校验制度， 减少测量值与实际值的偏差。建立检测数据与运行 操作的紧密联系 ，使检测数据真正起到监测、监督 和指导运行的作用。同时，加强运行人员对测量值 的分辨能力，提高运行调整的正确性。 6 结束语 对于 已建成的脱硫设备 ，影响石膏脱水的原 因 一 一 是多方面的，也是相互关联的。因此 ，继续强化脱 硫设备的运行管理 ，及时消除设备缺陷，进一步提 高运行及检修人员的维护和检修水平，掌握脱硫设 备故障原因和应对措施 ，增大化学检测对运行的指 导作用 ，是维护好脱硫设备、确保石膏正常脱水的 根本措施。 参考文献 l尹连庆，徐 铮 ，孙 晶．脱硫石膏品质影响因素及其 资源化利用 [ J ] ．电力环境保护，2 0 0 8 ，2 4 1 2 8 3 0 ． 2 赵丽娟．湿法烟气脱硫系统的运行调节 [ J ] ．电 力环境保 护，2 0 0 2 ，1 8 4 5 3 - 5 4 ． 2闰 军，何育东．湿法脱硫石膏浆液的品质及其控制措 施 【 J ] ．电力环境保护，2 0 0 5 ，2 1 4 1 6 1 8 ． 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 2 5