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1、石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔系统故障及处理摘要：随着我国重工业的不断发展，许多企业都开始使用燃煤锅炉，在燃煤 锅炉使用的过程中，产生了许多的有毒气体，不仅会造成严重的环境污染，使大 量的有毒气体飘散到空中，同时也会极大的危害到人们的身体健康。目前，我国 的火力发电站以及类似的大型设备常用燃煤锅炉设备，因此，如何解决燃煤锅炉 的烟气是大型发电站需要考虑的重点问题。关键词：燃煤锅炉；烟气治理；脱硫脱硝技术；探究1 燃煤锅炉烟气组成及危害燃煤锅炉在使用过程中，煤炭会发生两种反应：一种是完全燃烧，会产生大 量的二氧化碳和少量的二氧化硫；另一种是不完全燃烧，会产生一氧化碳、二氧 化硫以及二氧化氮等。每种烟
2、气组成都是有害气体，如果不经过有效的处理就直 接排放，会造成严重的大气污染，影响人体健康。燃煤锅炉烟气中的二氧化硫和 二氧化氮是危害最大的两种有害气体，在大气中积聚会形成酸雨，并且随着雨水 进入土壤中，导致土壤出现酸化，破坏土壤原有的平衡，导致农作物减产。另外 酸雨对河流和生活水源造成的影响也不容忽视，会导致水质酸性化，影响水生植 物生长。2 工艺简介烟气脱硫吸收剂石灰石(CaC03 )通过吸收剂制备系统完成制粉、制浆，达到 一定浓度的石灰石浆液被送至吸收塔内，而后通过浆液循环泵将浆液送至吸收塔 上部的螺旋浆液喷淋装置，使浆液形成雾状并由上而下对烟气洗涤和脱硫。锅炉 烟气经电除尘器除尘处理后，
3、含尘量小于30mg/m3，通过引风机升压后进入喷淋 吸收塔，并与吸收塔内的循环石灰石-石膏浆液形成逆流相混合，烟气中的主要 酸性气体二氧化硫经循环石灰石浆液洗涤，这样就将烟气中 99%以上的二氧化硫 脱除，同时还可将烟气中几乎全部的氯化氢与氟化氢除去，并且经洗涤处理的烟 气通过吸收塔出口高效除尘除雾器和湿式电除尘，除去烟气悬浮液滴和粉尘，达 到环保要求的净烟气(GB 13223火电厂大气污染物排放标准SO2小于35mg/m3, NOX小于50mg/m3,烟尘小于5mg/m3)最终排向大气。而吸收S02后形成的亚硫 酸钙(CaS03)浆液沉降至浆液池内，在搅拌器搅拌的同时被不断鼓入的空气氧化 生
4、成二水硫酸钙(CaS04 2H20)石膏浆液。石膏浆液则由吸收塔排浆泵送至石膏脱 水系统进行脱水处理,生成含水率10%的石膏送至仓库储藏,而脱水处理所产生 的废液一部分作为浆液配制用水,一部分送至废水处理系统进行处理,经过澄清 中和最后排放。3石灰石湿法脱硫工艺详解3.1参数吸收塔浆液pH值对脱硫的影响详解石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔多采用圆柱体结构喷淋塔型式,烟气从吸收塔 下侧进入,与吸收浆液逆流接触,在塔内进行吸收反应,经吸收剂洗涤脱硫后的 净烟气,通过吸收塔的除雾器后排出吸收塔。吸收塔主要设备有喷淋层及喷嘴、 除雾器、浆液循环泵、氧化风机、搅拌器等。实验证明，浆液pH值是影响脱硫效率、脱硫
5、产物成分的关键参数。浆液pH 值对脱硫中是否可以反应完全等过程起着决定性作用。pH值会影响反应物的溶解 度，因为溶解度的不同会降低反应的速度，从而影响效率。且产物也会随酸碱度 的变化而变化。硫SO2的吸收速率也会降低，更难溶于浆料中，效率大大降低， 并且pH值将逐渐降低，酸度增强，会有一定程度的腐蚀。此外，pH值过高可能 使脱硫产物结晶在管道或其他部位上，会加剧管道和喷嘴的结垢与片向磨损。3.2 吸收塔浆液浓度对脱硫效率的影响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。 在现场脱硫系统中，吸收塔浆液的浓度不断增加，这将逐渐减少亚硫酸钙 CaSO30. 5H2O与O2的接触
6、机会，浆液量持续增加将引起吸收剂过饱和聚集，这 使石灰石屏蔽并阻碍了吸收液中二氧化硫与碳酸钙的接触。另外，二氧化硫的累积增加导致pH值降低，减缓了吸收塔SO2的吸收速率，降低了脱硫效率。一般要求亚硫酸钙质量分数在 0.3%以下。3.3 液气比对脱硫效率的影响SO2 的吸收主是烟气中的二氧化硫借助氧气的氧化作用与碳酸钙进行化学反 应。如图 1 为一定的时间内，吸收装置内石灰石浆液的喷淋量与脱硫吸收反应装 置的烟气量比值。烟气中影响脱硫效率的主要成分是二氧化硫及含尘量。二氧化硫的浓度在工 艺中有确定的技术协议值，若浓度过高会导致效率降低；烟尘中含有重金属，重 金属会抑制脱硫反应，钙无法有效与二氧化
7、硫反应。以上排除设备无法良好运转 下导致脱硫反应效率降低的原因，若设备因为腐蚀等原因出现问题更会导致反应 变慢。3.5 石灰石特性对脱硫效率的影响石灰石的颗粒大小严重影响着脱硫反应的进行。石灰石的体积越大越会导致 反应效率底下，所以要对石灰石的体积进行加工，最好是颗粒越细越好。但在考 虑颗粒细小的基础上也要注意性价比，要求越细会导致加工所需时间延长，也不 利于工作效率。除了石灰石的颗粒大小外，石灰石本身的纯度也会严重影响脱硫 效率。石灰石里可能有各种硅化物、碳酸镁和不溶于酸的物质。这些杂质有的会 因为石灰石的硬度变大从而导致浆液质量不理想，有的因为不溶解会导致石灰石 表面被不溶物覆盖。这些因素
8、都会导致吸收剂的活性降低，而吸收剂活性会对其 溶解速度及溶解度有很大影响。总体来说，石灰石为原料通过加工会生产出石膏 石膏是脱硫的原料之一，石膏的纯度与脱硫的效率成正比。4 优化脱硫效率的方法4.1 吸收液的 pH 值要符合标准吸收液的pH值为5. 0左右，上下不要超过0.5。超过或者低于这个数值范围 都会影响脱漏工作的效率。若pH值超过5.5，虽然不影响化学反应效率，但是会 影响系统的运行效率。产物会以固态的物理存在方式依附于设备内部，尤其是各 类管道。管道的清理是很繁琐的工作，若泵体堵塞，清理的时候更会延长。所以 不可以让 pH 值过高；若 pH 值过低，尤其是低于 4.0 后，会影响石膏
9、产出的质量 影响硫化物的吸收效率。因为最佳反应效率的环境是 5.0 左右，酸的强度每增加 1.0，对设备的抗腐蚀能力要求也会增强些。酸度过低会腐蚀设备，设备抗腐蚀 性能越强造价也会越加高昂。所以要科学控制吸收液的pH值范围。4.2 脱硫剂和烟气的接触条件会影响脱硫效率烟气中有很多硫化物，石灰石浆液中的有效成分是石膏。要提高脱硫效率就 要加强两者的反应，可以通过增加接触面积和增加接触时间来加强。可以通过增 加层间反应区域的高度来增强，；可以计算喷头的位置，尽可能让每个喷头间的 间距保持适当距离。这样既可以不浪费喷头数量又可以扩大反应面积。让烟气和 脱硫剂可以更多接触。4.3 把握好液气比例及入口
10、烟气的含硫量吸收液越多，烟气越少，则单位体积内的烟气越反应完全。但是这样也会导 致吸收液的利用率低下，硫化物气体无法与石灰石发生充分的反应，导致无法达 到脱硫的目的。所以需要合理计算吸收液和烟气的比例，让烟气中的硫化物和吸 收液的反应达到动态平衡。首先要控制反应液的浓度，然后控制塔入口烟气的含 硫浓度，保证脱硫反应充分和石灰石的利用率。4.4 简析石灰石的品质如何影响脱硫反应石灰石本身的纯度和颗粒大小是影响脱硫反应的重点因素。石灰石颗粒越细， 越会促进吸收。经大量数据分析，纯度 90%以上最好；石灰石颗粒度控制在 325目筛；酸不可容物控制在 3%以内的石灰是脱硫效果最好的石灰。这样让反应更加
11、 高效、彻底。4.5 把握烟气温度烟气的温度也是影响脱硫效率的因素之一。在烟气反应前就要控制温度在60C 左右，这样的温度正适合反应。温度再上升会更有利于烟气接触浆液，提高效率。 但是温度越高，需要的能量也越多，浪费能源。另外吸收塔的烟气温度也要控制 在80C，有利于反应进行。4.6 石灰石浆液优化方案4.6.1 石灰石浆液细度的控制石灰石浆液细度直接影响着石灰石浆液的的活性，合理控制石灰石浆液细度必须做到以下几点:石灰石原料粒径控制在10mm20mm;化验室每天对石灰石浆液 取样化验，化验结果及时通知运行班组，运行人员在石灰石浆液细度异常时及时 分析原因，加强调整，设备异常立即通知点检处理;
12、合理调整石灰石旋流站压力 控制，发现旋流子底流或溢流堵塞，及时切换旋流子运行并及时通知检修疏通处 理。4.6.2 吸收剂的利用率合理调整吸收塔浆液密度，在吸收塔密度低于 1100kg/m3 时，及时停运脱水 系统运行，加大浆液循环倍率，减少石膏中 CaCO3 的含量，提高石灰石利用率。 向吸收塔内添加一定的催化剂，提高脱硫效率。加强对脱硫系统的水平衡控制， 保证吸收塔液位在正常范围，正常情况下严格按照要求投运脱硫废水处理系统， 保证废水处理量不低于设计要求且保证水质合格，避免浆液氯离子含量超标或吸 收塔液位过高而被迫通过灰浆泵外排。5 吸收塔主要故障及处理5.1 浆液循环泵全停浆液循环泵用于吸
13、收塔内石膏浆液的再循环，运行过程中出现全停情况的主 要原因有：电源中断；吸收塔液位过低或液位计故障引起浆液循环泵保护跳 闸；吸收塔液位控制回路故障。针对上述情况可采取的处理措施有：确认脱 硫系统紧急停止联锁动作；如果电源故障引起跳闸，则按相关规定处理；检 查吸收塔液位计工作是否正常，低液位报警和跳闸值设定是否正常，视情况对液 位计进行校验或更换；检查吸收塔底部排污阀有无异常。5.2 浆液循环泵压力低浆液循环泵压力低的主要原因有：管线堵塞；喷嘴堵；相关阀门开/ 关不到位；泵的出力下降。针对上述情况，可采取的处理措施有：清理管线; 清理喷嘴；检查并校正阀门状态。5.3 浆液流量下降浆液流量下降的主
14、要原因有：管路堵塞；运行台数不足；喷嘴堵塞； 相关阀门开关不到位。针对上述情况可采取的处理措施有：清理管路；启 动备用泵；清洗喷嘴；检查并校正阀门状态。5.4 浆液循环泵出口管或出口膨胀节破裂浆液循环泵出口管或出口膨胀节破裂的现象为：在现场破裂部位向外大量 喷浆液；循环泵电流异常增大；循环泵出口压力异常降低；吸收塔液位下 降，泄漏严重液位会降至低液位，吸收塔工艺水补水阀自动打开；吸收塔排水 坑液位上升，排水坑泵联启，严重时排水坑溢流；循环泵振动增大，有异音。 针对上述情况可采取的处理措施有：有其他循环泵运行，应立即停止故障泵运 行；启动备用循环泵，注意吸收塔液位变化，保持在合理液位范围；联系检
15、 修，尽快消缺，恢复设备运行；如果长时间无法恢复，可短期停运脱硫系统。5.5浆液循环泵振动浆液循环泵振动的主要原因有：泵和管路中没有完全排气或灌满液体； 泵变形歪曲或与管路产生共振；吸入水头过咼；轴承损坏；额定流量不足; 泵反向压力低于规定值；机组组装不准确；转动组件不平衡。针对上述情 况可采取的处理措施有：排气，灌满液体；检察管路连接和泵的固定情况； 检查、调整水位，全部打开进口阀门；换新轴承；增大最小额定流量； 正确地调整运行点；检查连轴器，如果必要则重新组装；清理叶轮，叶轮重 做平衡2。5.6 液位异常吸收塔液位过高，导致溢流加大，且浆液容易倒灌至烟道引起引风机叶片损 坏，并存在安全隐患
16、。概括其主要原因有：液位计故障；浆液循环管泄漏； 各冲洗阀内漏；吸收塔泄漏；吸收塔液位控制块故障；浆液品质差，起 泡。针对上述情况可采取的处理措施有：检查并调正液位计；检查并修补循 环管线；检查管线和阀门；检查吸收塔及底部排污阀；根据起泡情况停用 氧化风机、浆液循环泵，加入适量消泡剂，降低吸收塔工作液位，增加补水及废 水排放，降低重金属离子、氯离子及各种杂质的含量3-4。5.7 氯离子浓度高氯离子浓度高会加剧吸收塔内金属件腐蚀，影响石膏品质，降低吸收塔浆液 的使用效率，增加脱硫剂耗量和设备电耗。概括其主要原因有：水质不符合设 计要求；长时间没有排放，造成氯离子富集；进入脱硫系统中的烟尘浓度超 标；废水旋流器堵塞杂物，溢流流量小；
