玻璃钢脱硫塔效率低的原因分析

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摘要玻璃钢脱硫塔(Desulfurization tower)效率低的原因(Reason)分析作为湿法脱硫中最多见的一种方式,石灰石-石膏湿法烟气脱硫的优点十分突出,但是在工艺(Tec...

玻璃钢脱硫塔(Desulfurization tower)效率低的原因(Reason)分析

作为湿法脱硫中最多见的一种方式,石灰石-石膏湿法烟气脱硫的优点十分突出,但是在工艺(Technology)流程方面仍存在着很多问题。烟气入口参数问题、吸收塔内吸收液问题、氧化(oxidation)空气量的多少以及除雾器的工作效率等等都对湿法脱硫的效率有着巨大的影响。但是这些因素又都环环相扣,因而只有综合考虑各方面因素,总结出完美的方案去解决这些问题,才能提高脱硫效率,为人类社会做出一份奉献。

湿法脱硫;脱硫效率;导致(cause)原因(Reason)

1概述

二氧化(oxidation)硫是主要的大气污染物之一,而燃煤供电是它的主要来源。石灰石-石膏湿法烟气脱硫因为其技能成熟,运行稳定且成本(cost)相对实惠而占领了世界75%的脱硫市场。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺(Technology)复杂,化学反应步骤较多,对反应条件(condition)要求较高,因而协调各方面因素改良脱硫工艺(Technology)从而提高脱硫效率势在必行。

2石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺(Technology)概述

石灰石-石膏湿法烟气脱硫是湿法脱硫最多见的办法。它的脱硫吸收剂以石灰或石灰石为原料(raw material),将石灰石认真研磨成粉后与水混合搅拌制成吸收剂浆液,当使用(Use)石灰作为吸收剂原料(raw material)时,石灰粉经过消化处理(Handle)后与水混合制成吸收剂浆液。吸收浆液与烟气在吸收塔中接触混合,烟气中的二氧化(oxidation)硫在有空气参与的状态下借助氧气的氧化(oxidation)作用与吸收浆液中的碳酸钙进行化学反应从而被脱除,最终得到石膏。

来自于锅炉等燃煤设备(equipment)的烟气经过除尘(Remove dust)作用后在引风机的推进下进入吸收塔,吸收塔是一个空间喷淋构造,为了保证(ensure)反应的充分进行,让烟气与吸收浆液有更大的接触面积,在这一部分烟气与吸收浆液逆向接触,如斯一来吸收塔既有吸收功能又有氧化(oxidation)功能,上半部分为吸收区,下半部分为氧化(oxidation)区。

系统一般(commonly)装有3-5台循环泵保证(ensure)吸收浆液的流动,每台循环泵对应一层喷淋层。当系统负荷较小的时候,为了保持较高的液气比可以(Sure)停运1-2层喷淋层,从而达到最理想的脱硫效果。吸收区上部设置有二级除雾器,除雾器出口烟气中的小液珠不超越75毫克每规范立方(m3)米。

浆液吸收二氧化(oxidation)硫后进入循环氧化(oxidation)区,在这一区域内,亚硫酸钙被空气中的氧气氧化(oxidation)成石膏晶体。与此同时,由吸收剂制备系统向吸收氧化(oxidation)系统供给新鲜的石灰石浆液,弥补所需要的碳酸钙成分,使吸收浆液保持一定的pH值。含有石膏晶体的浆液达到一定密度(density)后排放到副产品(product)搜集系统,经过脱水得到石膏。

3吸收塔内的化学反应

4影响石灰石-石膏湿法脱硫效率低的因素分析

4.1烟气入口参数问题

脱硫效率是指脱硫系统脱除的二氧化(oxidation)硫含量与原烟气中二氧化(oxidation)硫含量的比值。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化(oxidation)硫和浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化(oxidation)空气发生一系列化学反应从而被脱除,最终得到石膏。

从控制变量法的角度进行分析,在脱硫系统设备(equipment)运行方式、运行条件(condition)等其余因素不变的状况下,当处理(Handle)烟气量和原烟气中二氧化(oxidation)硫的含量升高时,脱硫效率将下降。由于入口二氧化(oxidation)硫的增加,循环浆液中的碱量疾速降低,造成浆液液滴吸收二氧化(oxidation)硫能力下降;烟气流速同样是影响脱硫效率的因素之一,烟气流速越快,浆液液滴下降过程当中被扰动的频次越高,从而烟气中的二氧化(oxidation)硫与浆液的反应速度提高,脱硫效率降低;此外(in addition)循环浆液的密度(density)对脱硫效率也有一定影响。

4.2吸收塔内吸收液问题

由湿法脱硫系统作用原理可得,影响脱硫效果的吸收塔浆液成分主要包括碳酸钙、盐酸不溶物和亚硫酸钙。在一定范围内,碳酸钙含量越高,脱硫效果越好。但碳酸钙含量假如太高,便会导致(cause)石灰石屏蔽,障碍二氧化(oxidation)硫与吸收液中碳酸钙的接触,从而降低脱硫效率。

另外一方面碳酸钙含量高会导致(cause)系统污垢过量以至堵塞系统,因而一般(commonly)要求碳酸钙质量(quality)分数在3%左右;烟尘是吸收塔浆液中盐酸不溶物的主要组成(Form)部分,盐酸不溶物含量高,同样也会造成石灰石屏蔽,明显影响脱硫效率,因此一般(commonly)要求盐酸不溶物质量(quality)分数在5%以下;亚硫酸钙含量高则说明系统的氧化(oxidation)效果不好,会对脱硫效率有不利影响,并且亚硫酸钙含量高也轻易造成系统的结垢和堵塞,一般(commonly)要求亚硫酸钙质量(quality)分数在0.3%以下。

除了以上几点以外,作为制造吸收浆液的主要成分,石灰石品质同样会影响吸收浆液的质量(quality)。石灰石的质量(quality)主要遭到颗粒直径、碳酸钙含量、碳酸镁含量以及盐酸不溶物含量等因素影响,由已有的研究经验可知石灰石越细,反应效果就越好;碳酸钙含量越高,石灰石中的活性成分含量也就越高,石灰石的品质就越好,所以通常(usually)要求石灰石中的碳酸钙质量(quality)分数高于90%。

4.3氧化(oxidation)空气量的多少

在吸收区内,烟气中的二氧化(oxidation)硫与吸收浆液发生反应。但是在这一步骤中只有一部分亚硫酸氢根与氧气反应生成硫酸。由于烟气和浆液的接触时间太短,浆液中的碳酸钙只能中和部分已经氧化(oxidation)了的亚硫酸氢根和硫酸。在这一区域内,只有很少一部分碳酸钙发挥了作用,所以液滴的pH值会随着不断下落而降低,pH值减小的浆液无法中和亚硫酸氢根和硫酸,它的吸收能力也因而而降低。

浆液的pH值在上半部分时处于较高状态,此时浆液中易发生水合亚硫酸钙。在浆液下落过程当中,接触的二氧化(oxidation)硫浓度越来越高,浆液pH值下降加快,这时候候水合亚硫酸钙就会转化成亚硫酸氢钙。因而氧气含量的多少对脱硫效率有重要影响,只有在氧气充分的状态下才能保证(ensure)碳酸钙的利用率,即二氧化(oxidation)硫的吸收效率。

假如系统中的氧化(oxidation)空气量不可以维持反应正常进行,或氧化(oxidation)空气进入吸收塔是与液面之间间隔太短,浆液中将会含有大量亚硫酸盐,即亚硫酸氢根浓度增大,当亚硫酸氢根相对饱和度较高时,将会对化学反应发生抑制造用。因而在系统运行中必须保证(ensure)进入脱硫吸收塔的氧气含量能满意系统需求。

4.4除雾器效率

除雾器是石灰石-石膏湿法脱硫系统的主要部件之一,作为下游设备(equipment)的“保护神”,除雾器的除雾效果的好坏在全部流程中起着至关重要的作用,一旦排出的烟气中所含的小雾滴没有被有效的处理(Handle)洁净,会导致(cause)烟气散热器腐蚀(corrosion)、散热元件堵塞等一系列问题。

除雾器一般(commonly)包含除雾器本体和冲刷系统这两部分,依靠重力和惯性撞击这两种作用捕集极小的雾滴,从而防止酸性液体对设备(equipment)造成影响。除雾器从叶片上辨别有折流和波纹(Ripple)两种,这两种构造会增加雾沫被捕集的机率,从而大大提高除雾效率。脱硫除雾器的设计和选型主要考虑因素包括:烟气流速、烟气温度、材质、除雾器叶片形式(form)及其间距和冲刷水系统等,所以要提高除雾器效率不只要保证(ensure)除雾器的品质,也要与整体设备(equipment)协调配合。

5结束语

我国是硫资源缺少而煤含硫高的地区,大力发展湿法脱硫技能,不只能解决煤电产业脱硫的现实难题,还保护了环境,真正做到了节能环境保护,合适中国的国情。所以当脱硫效率降低时,应首先对装置进行细致排查,在此基础上找到诱发原因(Reason),提出相应的合理高效的解决方法,保证(ensure)脱硫效率达到有关规范规定的要求,对大型火力电厂的脱硫工作的平稳高效运行具有一定指导意義。

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