300MW機組脫硫效率低的原因分析及解決方案

劉偉,高輝,張南

(遼寧華電鐵嶺發電有限公司,遼寧鐵嶺 112000)

遼寧華電鐵嶺發電有限公司現有4臺裝機容量為300MW的亞臨界汽輪發電機組和2臺容量為600MW的超超臨界汽輪發電機組,其中,4臺300 MW機組在建設時并沒有配相應的脫硫設備。2007年,對#3、#4機組煙氣系統進行了脫硫改造,于2008年正式投入運行。

2008年12月,機組脫硫效率由95%以上降至90%以下,反復調整也不見成效。因此,需要對整個脫硫系統進行全面檢查和原因分析。

1 脫硫原理

脫硫用的石灰石原料經磨機磨碎后,與適量的水配成石灰石漿液進入吸收塔內。在循環水泵的作用下,吸收塔漿液從塔頂噴淋而下,與上升的煙氣中的SO2發生反應。

SO2的吸收

在吸收塔的石膏濃度達到要求后,由石膏排除泵輸送到旋風分離器,最后到脫水皮帶進行脫水即得石膏成品。

2 影響脫硫效率的因素及原因分析

在確定儀表讀數準確的情況下,有以下7個可能的原因。

(1)入口煙氣中含塵量大,脫硫效率降低。煙氣脫硫FGD(FlueGasDesulfurization)入口煙塵增加,會降低脫硫效率。煙塵中HF進入脫硫塔后溶于水,CaCO3中Ca2+與F-發生反應生成CaF2;同時,飛灰中Al3+溶解進脫硫塔內的漿液中,生成AlFn。這些AlFn多核絡合物阻礙鈣的離子化,使得與SO2的吸收反應無法進行,即使投入等摩爾的CaCO3,也無法與SO2反應,從而導致鈣的供給量不足,脫硫漿液pH值降低。此外,粉塵進入吸收塔漿液系統,增加了設備的磨損,使石膏的品質大大下降。

(2)石灰石含量及活性對脫硫效率的影響。CaCO3的含量越高,其活性越好。設計石灰石中CaCO3的質量分數要求高于90%,即CaO的質量分數為50%以上。

(3)石灰石粒徑對脫硫效率的影響。石灰石粒徑越小,比表面積越大,液-固接觸越充分,從而更能有效降低液相阻力,石灰石活性就越好。

(4)溫度對脫硫效率的影響。根據化學反應動力學的觀點,溫度升高時,分子運動加強,化學反應速率升高,因此,石灰石漿液溫度升高時石灰石的溶解率也提高。冬季溫度低,煙溫也較低,對脫硫率有一定影響。

(5)吸收塔部分噴淋管道及噴嘴被鱗片碎片堵塞。部分噴嘴無噴淋漿液,煙氣和漿液不能充分接觸,造成煙氣逃逸,脫硫效率下降。

(6)吸收塔內漿液含固量偏低。吸收塔內漿液含固量的設計值為15%,控制范圍為13%～17%,目前,實驗室化學分析結果為8%左右;另外,石膏旋流器底流含固量設計值為50%左右,化學分析結果為30%左右,到現場取樣,目測明顯低于50%。

(7)各種離子質量濃度對脫硫效率的影響。

1)SO2-3影響。當SO2-3質量濃度超過一定值時,CaCO3在石灰石表面的溶解度下降,造成“石灰石屏蔽現象”。另外,SO2-3質量濃度過大會抑制SO2的氣相擴散,影響脫硫效率。

2)Cl-影響。Cl-主要來源為燃煤中的氯,遼寧華電鐵嶺發電有限公司工藝水中Cl-質量濃度偏高,表1為工業水、灰回水的化學分析結果。

表1 工業水、灰回水試驗數據

Cl-對石灰石的消溶特性有明顯的抑制作用。當溶液中含有Cl-時,Cl-與Ca2+生成CaCl2,溶解CaCl2濃度增加,同離子效應導致液相的離子強度增大,抑制H+的擴散,從而阻止了石灰石消溶反應。此外,Cl-的存在也會造成強烈的腐蝕性。

3)F-影響。漿液中F-質量濃度對石灰石的消溶特性有抑制作用。

3 解決措施

(1)降低煙氣中的含塵量。煙氣中含塵量高是電除塵設備異常引起的,就檢測的數據來看,設計煙氣中粉塵質量濃度為200mg/m3,實際質量濃度為270mg/m3左右,超標近50%,嚴重超出設計范圍。在條件允許的情況下,對電除塵設備進行檢修,以保證除塵效率。

(2)嚴格控制石灰石質量。遼寧華電鐵嶺發電有限公司石灰石樣品中CaO的質量分數為51%～52%,從化驗結果看,其質量滿足要求,從#5、#6機組脫硫運行情況看,也能滿足要求。

(3)嚴格控制石灰石成品漿液的篩分細度。脫硫設計要求石灰石漿液粒徑不大于0.044mm(篩分細度要求90%通過325目篩子,化驗結果為85%～90%)。

從石灰石漿液泵運行情況分析來看,石灰石漿液泵均發生過被樹根、大的石灰石顆粒和其他雜質堵塞的情況,造成該泵不能正常運行,泵運行時能聽到大的顆粒撞擊管道聲造成出口門卡壞內漏。在檢修時,應徹底檢查制漿系統,找到系統溜料的原因。

(4)清理噴淋管道及噴嘴。在脫硫系統停運期間,可打開吸收塔對其噴嘴進行檢查。

(5)提高吸收塔漿液的含固量。

(6)消除有害離子影響。由于除氯離子之外的其他離子和原料及脫硫工藝有關,所以,要降低氯離子的質量濃度可先把工藝水由灰回水換成工業水再觀察效果。

4 處理后的效果

在#3機組脫硫系統停運期間,打開吸收塔并開啟漿液循環泵觀察噴嘴的噴淋情況。遼寧華電鐵嶺發電有限公司脫硫系統吸收塔為3層噴淋層,每層108個噴嘴。#3機組吸收塔共有70個噴嘴堵塞,其原因是吸收塔入口處原煙道(干濕界面)防腐鱗片脫落。煙道防腐鱗片脫落情況如圖1所示,脫落的防腐鱗片如圖2所示,被防腐鱗片堵住的噴嘴如圖3所示。

#3機組脫硫效率在處理前為85%～88%,在處理完噴嘴后,達89%～93%。

5 結束語

影響脫硫效率的因素很多,該案例主要是因為吸收塔噴嘴被堵住而導致脫硫效率降低,在對其他因素采取相應的措施以后,脫硫效率還會進一步上升。

[1]曾庭華,楊華,廖永進,等.濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]盧飚.淺析電廠煙氣濕法脫硫技術問題及脫硫效率[J].中國電力教育,2008(s1):296-298.