脱硫系统问题及解决.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,火电厂脱硫设备存在问题,及改造方法的探讨,河南电力试验研究院,江得厚 王贺岑,2014年,7,月8日,1,我国1990年后就已在火电厂开始研究、引进应用脱硫技术装备。“十五”开始，我国就重点抓火电行业的污染控制，主要火电行业是排污大户，相对其它行业而言，火电技术装备更成熟一些，污染控制也相对容易实施；此外，当初国家与各行业提出更高污染要求时，只有火电行业很快就接受了。所以，我国煤电环保经过几十年来尤其是近十年的发展，污染控制水平有显著提高。,有,脱硫装置的机组2012年底比2005年底增长近13倍。全国燃煤脱硫机组共4659台，占全国火电机组的92，总装机容量7.18亿千瓦；截至2013年底，已投运火电厂烟气脱硫机组容量约7.2亿千瓦，占全国现役燃煤机组容量的91.6%。,2012年底燃煤脱硝机组共548台，占27.6，总装机容量2.26亿千瓦。,截至2013年底，已投运火电厂烟气脱硝机组容量约4.3亿千瓦，占全国现役火电机组容量的50%,；,2012年底,钢铁烧结机脱硫设施389台，钢铁球团脱硫设施44台；水泥熟料生产线脱硝设施148台。,1.,前言,2,从上述数字不难看出，火电行业近十年在,污染治理速度之快，数量之大，,跟随着由原来十几家环保设备制造厂家，突然,发展出一百多家制造厂,，,竞争十分剧烈，低价中标已成常事，国产化后每千瓦造价430多元低到98元，质量很难得到保证，,给火电行业环保设备在运行中带来不少问题；,另,外受燃煤市场供需关系的影响，燃煤硫分、灰分和发热量都严重偏离设计值，使烟气量、SO,2,浓度、粉尘浓度、烟气温度等超出设计范围，脱硫设施无法长期稳定运行；,加上大气污染物排放控制越来越严，随着火电厂大气污染物排放标准,(GB l3223-2011),已经实施，控制SO,2,排放仍是电力行业环境保护工作的重点。,因此，,如何提高脱硫效率，控制排放浓度，并能达到投运率和脱硫效率乘积的脱硫综合效率才能取得脱硫电价的要求。,所以，有必要研究探讨提高脱硫效率和控制排放浓度在当前,存在主要问题如何解决的对策。,3,对脱硫系统进行改造前，首先应对除尘器除尘效率进行检测。目前大多数设计采用四电场电除尘器配脱硫系统，烟气含尘浓度一般都在100mg/m,3,左右，靠后面的脱硫除去50的粉尘来达标排放。但大多数电除尘器运行一年后大都高于这个数值，,约50%的粉尘留在浆液中,与石灰石浆液,5,一起在系统内经循环泵参加循环。,加上为节省成本,塔径一般偏小，造成 塔内烟气流速达到4.6m/s以上(最合适的烟速是3.23.5米)，,除雾器与喷淋层间距太近(不要小于3米)，大量浆液及微细粉尘被烟气,带到除雾器中逐步沉积结垢,。其,结垢、堵塞物质的成分50%是粉煤灰中的SiO,2,、AI,2,O,3,、Fe,2,O,3,；35%是CaSO,3,1/2H,2,O；10%是CaCO,3,4,。从以上数字可看出，粉煤灰占一半以上。,腐蚀是由于SO,3,造成，因塔内只能除去20%30%与脱硫后烟气低于酸露点温度所致。,积累一定重量就会造成除雾器坍塌,。,GGH,在脱硫系统中是故障率最高的设备，主要故障有结垢、堵塞、腐蚀、卡涩。其,结垢、堵塞物质的成分和除雾器结垢物一样,。,2.,脱硫塔不应作除尘器使用,4,叶片,ME,堵塞严重,防腐脱落、腐蚀,GGH,防腐层脱落腐蚀情况,GGH,结垢堵塞情况,ME,堵塞严重,除雾器堵塞严重情况,除雾器堵塞坍塌情况,循环泵叶片腐蚀情况,坍塌,结垢堵塞,防腐脱落、腐蚀,结垢堵塞,含尘过高的烟气进入脱硫塔，大部分烟尘仍留在浆液中，,阻碍石灰石的消溶，导致pH值降低，脱硫率下降,；同时将,灰中的一些重金属等离子溶出，影响化学反应、脱硫效果、石膏沉淀和结晶,；烟尘还,降低石膏品质,6,和脱水效率，甚至形成石膏浆液淌出,；对整个工艺过程产生明显的不利影响。,更重要的是，大量的烟尘加剧,循环泵和喷咀等设备的磨损、结垢和损坏，,导致不能正常运行。,脱硫塔本身的脱硫任务要适应各种工况，已很繁重，特别在,新标准中SO,2,限值100mg/m,3,，更为严重。为保证可靠运行和高的脱硫效率，只能作脱硫用。而除尘器是用来除尘的，是烟尘浓度小于30mg/m,3,重要保证。,不能因在除尘器上省些投资，而使投资更大的脱硫系统设备不能正常运行或很短时间更换设备,，影响发电效益，减扣了脱硫电价，且影响大气污染。,设计时脱硫塔入口烟尘浓度应小于30mg/m,3,，即使脱硫设备停用也满足严格的烟尘减排要求，使脱硫系统可用率高于95%运行。电除尘器对烟尘物化特性很敏感，在某些粉尘特性下用六电场除尘器也难达到30mg/m,3,的要求,7,，,设计时要对粉尘特性分析和经济技术比较后，才能决定选用那一种除尘器。,6,3,、单塔双循环脱硫系统,在脱硫塔内设置积液盘将脱硫区分隔为上、下循环脱硫区。,下循环脱硫区；,下循环由中和氧化池及下循环泵共同形成下循环脱硫系统，PH控制在4.05.0较低范围，利于亚硫酸钙氧化、石灰石溶解，防止结垢和提高吸剂利用率,。,上循环脱硫区；上循环由中和氧化池及上循环泵共同形成上循环脱硫系统，PH控制在6.0左右，可以高效地吸收SO2，提高脱硫率。,在,一个脱硫塔内形成相对独立的双循环脱硫系统，烟气的脱硫由双循环脱硫系统共同完成。新型的双循环脱硫系统相对独立运行，但又布置在一个脱硫塔内，既保证了较高的脱硫效率，又降低了浆液循环量和系统能耗，并且单塔整体布置还减少了占地，节约了投资；特别适合于燃烧高硫煤烟气脱硫，脱硫效率可达到99%以上。,这种系统在山东荷泽电厂300MW机组塔硫系统作为改造方案，据介绍国内已有多个电厂在应用，其中一台是广西合山电厂以及广州经济技术开发区300MW机组在应用，已有3台运行，在建有9台。,4、双塔双循环的脱硫系系,。双塔只是把两个循环功能分开的串联塔，两个中和氧化池控制不同的PH值，达到提高吸收剂利用率和更高的脱硫效率。,9,A.冷却回路,烟气进入吸收塔后首先经过一个钢性格栅装置，在格栅上烟气与从塔底抽上的循环浆液最大程度地接触，烟气中的重金属、1的飞灰和有一部分S0,2,在液气接触中被浆液洗涤，之后，液滴落人塔底进行进一步反应，从而完成吸收塔的第一级脱硫。冷却回路中的pH值控制在4.O一5.0这个较低的范围内，这样有利于亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶解，防止结垢和提高吸收剂的利用率(大部分从吸收塔回路来的过剩的石灰石都能在冷却回路中得到利用)。,B.吸收回路,从冷却回路上来的烟气将在吸收回路中进行第二级脱硫。首先进入两个连续运行的喷淋层，与喷淋的浆液进行充分接触，吸收,s,0,2,的浆液向下流入集液斗，然后浆液进入到加料槽，一部分吸收塔浆液通过溢流进入冷却回路，溢流的量取决于清洗除雾器的水量。从喷淋层出来的烟气最后进入一个除雾器，对溶有H,2,S0,4,、硫酸盐等的物粒进行去除，防止S0,2,排放到大气中污染空气和腐蚀引风机。除雾器的上下部均设有水喷淋头，对除雾器进行清洗，通过除雾器后，洁净烟气从塔顶排出。吸收回路中的pH值控制在6.0左右，这样可以高效地吸收SO,2,，提高脱硫效率。,C.主要优点,双回路吸收塔的优点：采用并流原理使反应塔体积缩小；降低初始投资费用和运行费用；脱硫效率高，生产的石膏品位高；产生一定的经济效益与脱硫费用形成经济互补。,10,11,单塔双循环示意图,12,单塔双循环示意图,吸收和氧化所需的浆液的PH值是不一样的。要吸收SO2等酸性气体浆液PH值要求较高。氧化结晶区则要求PH值低于5。,根据反应过程这种要求，在吸收塔浆液池设有分区调节器和射流搅拌使浆液分成上部PH值5左右的氧化区，下区PH值5.5左右的吸收用的浆液，用这种双区的方法达到提高脱硫率和提高高吸收剂的利用率的作用。,目前在沙州电厂使用。,13,5、单塔双区脱硫系统,6,、吸收塔加装双托盘改造方案,美国巴威公司单托盘喷淋塔国内曾有应用，加装多孔托盘加强塔内烟气与液的接触，使脱硫能力增加1.5倍，相当一层喷淋层。改双层托盘，增加石灰石浆液浓度到24。,并且在脱硫塔底部增加空气喷枪加大空气量以消除亚硫酸盐致盲等综合改造后，脱硫率从90提高到98。当然阻力也增加，引风机也得改造。目前国内已有使用案例。,原装有文丘里栅棒的脱硫塔，也可考虑加为双层这种方案。,不管采用那种方案，,塔内要加装使用浆液再均布装置,，因为，塔内同截面脱硫效率是不一样的，中心区总面积2/3的区域烟气均匀流速高，喷淋密度大，脱硫效率可达99。塔壁周边1/3区域形成层流，液滴贴壁，降低喷淋浓度，因此，脱硫效率大幅度下降，加装这种均布装置，把收集浆液流回中心区又减少烟气漏捕，提高液气交换提高脱硫效率。,14,4,.除雾器改造,除雾器目前大多采用平板式工程塑料，易结垢、堵塞、坍塌。,最好采防腐蚀钢制屋脊形除雾器,，出口雾滴小于45mg/m,3,，当然，前题条件是塔内,烟速设计为3.23.5m/S,。要有冲洗水喷淋系统，运行,加强冲洗维护工作,。,5.浆液循环泵的选择,浆液循环泵大多很快磨蚀，是运行维护中常见的通病。,主要原因是气蚀、磨蚀、化学磨损,。,产生气蚀的原因是用1500n/min的高速泵，建议采用750n/min的低速泵，,但体积大，价格高；再有就是烟尘进入脱硫塔，使泵产生磨损，加速损坏。所以，脱硫塔入口粉尘浓度小于30mg/m,3,为好；化学腐蚀较小，影响不大。,15,由于运行中容易产生结垢、堵塞，很多电厂已取消了GGH，没取消的大部分都运行较好，所以，改造中不要轻易就把它拆除。经过多个电厂垢样检查分析，结垢的原因是脱硫塔内,烟速太高，除雾器效果差，烟气中携带浆液所致，其垢样50是灰中的Al,2,O,3,、SiO,2,。再加上没有按规定期冲洗等原因造成。,只要这两方面的问题得到解决，就不用拆除GGH。,GGH,不拆除，,排烟温度提高30，烟气抬升高度增加90米，利于扩散，就是有石膏雨，也不会在近地点出现,，而稀释扩散到更远的地方。当然，脱硫塔内,烟速降低和除雾器效率提高后，问题得到改善,；另外，烟气温度提高后，烟囱正压区相对减少，对烟囱腐蚀也相对得到改善。,6.GGH,存在问题与对策,16,据某电力设计院对全国电厂烟囱防腐状况调查，全国烟囱防腐情况几乎都出现问题。甚至,采用复合钛钢板的烟囱都产生外墙点腐蚀，主要焊缝有漏点。,宾,高德玻璃砖也脱落，主要是用胶不当，打底不够所造成。其它如瓷片、聚尿、胶泥、磷片树脂等材料都脱落。主要是用材粘结不当，底层打磨不够。最主要是,忽视烟温变化产生热应力将接缝拉裂或与底层拉开等，造成烟囱腐蚀,。,当前，机组容量大都是600MW、1000MW机组，可以考虑采用复合钛钢板组合烟囱，小一些的机组可考虑用宾高德玻璃砖，但得用进口的粘胶，也就是,两种材料的膨胀系数大体一致的材料。,7.,关于烟囱防腐,17,石膏雨产生的原因,：烟温、烟速、烟囱结构、防腐材料、除雾器效率、运行工况、扩散条件(环境温度和大气压)等。,(,1),、,最主要是除雾器效率低,；,若出口烟气中雾滴质量浓度不大于75mg/m,3,，否则极易生石膏雨。若设计不当、间距过大，运行中,结垢堵塞造成差压大于100150Pa，会形成石膏雨,。,(2),、,脱硫塔烟速过高,；,会将浆液带出除雾器进入烟囱和造成除雾器结垢。同样塔内烟温过高，也会增加烟速产生同样效果。当然，,烟速过低不利气液分离,，降低雾器效率。,8.,石膏雨产生原因及防治,18,(3),、运行优化调整；,1),、,除雾器定时冲洗,；,2),、,浆液控制PH值在5.45.8之间,；过高碳酸钙浓度增大，形成系统表面结垢，易使除雾器结垢堵塞。过低亚硫酸盐溶解急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，石膏在短时内大量产生和析出，产生硬垢；,3),、,控制浆液密度,；一般浆液固含量在1517左右。过高时粘度会提高，易使除雾器结垢。浆液密度也不是越低越好。当生成的硫酸钙未能充分在石膏晶种表面结晶时容易形成硫酸钙过饱和溶液过饱和度越大，结垢形成速度则越快。即浆液浓度越低，过饱和度越大，越易发生结垢。,4),、,锅炉负荷越高,，烟气越大，越会产生石膏雨，可,适当减少送凤量,；,5),、调整除雾器布置或改造除雾器，改造或调整浆液喷嘴分布，使流场均匀等改造措施。,19,脱硫系统改造是系统工程，工程完成后要对运行参数优化调整，对吸收剂品质、液气比、浆液PH值、Ca/S比等进行优化调整，才能经济、稳定运行。,9.,运行调整优化,20,(1),、常规的处理方法,1),、排放到无浸漏灰场；,目前，有些电厂采用这种方法，因为方法简单，投资最少，对湿排灰或干除灰等方式都适用。但脱硫灰水中Cl,-1,不断积累升高对输灰设备及灰场等设施造成腐蚀，还有可能浸漏至地下，将重金属等污染物污染地下水。,2),、化学沉淀法；,通过用碱性物质与脱硫废水中和，加入硫化剂使一些重金属等离子形成硫化物沉淀。再用絮凝剂将废水澄清，使脱硫废水达标排放。只在当前对排水质要求不高的地方采用。由于投资不高，易实现，所以，很多电厂在应用。,3),、流化床法；,有资料介绍，国外有电厂采用以石英砂为填料的流化床处理脱硫废水。先经过缓冲池的废水和化学药剂氢氧化铁、高锰酸钾进入流化床塔处理，经循环池排出。要得到较高的脱汞率，,得用两级串联塔,，投资和运行费用都较高。,随着对污染物排放要求不断提高，当前的脱硫废水工艺技术已经不能满足环保要求，深化治理脱硫废水的要求，已提到目前日程上。,10.,脱硫废水处理,21,(,2),、深度处理,随着对电力企业污染物排放要求不断提高，上述的处理方法，已不能满足要，同时还会带来后处理工作，所以，要考虑废水深度处理技术的研究和开发。,1),、蒸发浓缩；,该工艺系统简单，蒸发回收水质较好，但投资成本较高，限制其实际应用。,2),、膜分离技术,；,该技术要先将浊度、结垢物质、COD等先进行预处理，所以，系统复杂，回收水质不如上述方法，不能做到完全回收，但投资较低。适用于达标排放或对水质要求高的中水回用。还有采用反渗透浓缩技术等,。,3),、喷雾蒸发处理技术；,经过预处理后的废水用泵喷入电除尘器前的烟道蒸发后，其细小固体物颗粒和灰尘一起进入电除尘器被捕集，从灰斗排出；蒸发后的水分与除尘后的烟气进入脱硫塔，达脱硫废水零排放。该方法设备少，投资省成本低，实现零排放。但目前该技术仍在试运行中，尚待优化提高。已在内蒙古上都电厂2600MW机组上应用。,22,4),、电解制次氯酸钠法,经过物化处理的过的废水含盐是仍较高，其中含有较高浓度的Cl,-,，采用电解方法处理脱硫废水，经过电化学反应，,将Cl,-,氧化生成次氯酸钠,，,可以用作循环冷却水杀菌剂使用,。该方法运行方便，有较好的经济效益。但废水中其它成分会对电解效果影响，有待进一步研究提高。经过此方法处后的废水又可作为煤场喷洒用水。沙州电厂2600MW机组采用此方法。,目前，大多数电厂都只经过简单物化处理后直排。深度治理投资成本高。随着环保要求不断提高，废水除处必然是今后研究开发的重点。,不管常规或深化处理脱硫,废水都还存有废渣,，还要研究如何处理。,23,1,、改造前反复落实煤质、烟尘参数，并考虑合理的余量；,2,、脱硫塔内烟速和入口烟尘浓度要设计合理范围，它是运 行稳定可靠的基础；,3、石灰石品质很重要，是决定经济和提效重要因素；,4,、把好各个环节的质量关，不要追求低价中标工程；,5,、最后要做好运行优化调试和验收检测。,6、要考虑脱硫废水深化处理技术的研究和应用。,9.,结束语,24,25,