湿法脱硫装置效率不高原因分析

李国勇,陶莉,柳进云,周艳明

(1.湖南省电力公司试验研究院,湖南长沙 410007;2.大唐湘潭发电有限责任公司,湖南湘潭 411102)

湿法脱硫装置效率不高原因分析

李国勇1,陶莉1,柳进云2,周艳明1

(1.湖南省电力公司试验研究院,湖南长沙 410007;2.大唐湘潭发电有限责任公司,湖南湘潭 411102)

分析了石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统脱硫效率不高的原因,提出了查找方法和程序。

湿法脱硫;运行;脱硫效率;原因查找

石灰石—石膏法是目前世界上应用最广泛,技术最为成熟的湿法脱硫技术,设计脱硫效率可达95%以上[1]。但由于许多电厂在实际应用中存在燃用煤质远超过设计值,吸收剂、工艺水品质不稳定,设备故障多等原因,导致脱硫装置(尤其是在燃煤供应紧张,入炉煤质无法保证时)在实际运行中出现脱硫效率降低、SO2排放浓度偏高等情况,从而达不到环保要求。本文针对脱硫装置运行中出现的脱硫效率不高问题,提出了全面的原因分析查找方法和程序,为检修维护和运行改进提供方向。

1 湿法烟气脱硫系统吸收系统组成

S02吸收系统是实现烟气脱硫系统功能的核心部分,由吸收塔、吸收剂浆液、浆液循环泵、浆液喷嘴、搅拌装置和氧化空气组成[2]。

烟气进入吸收塔后向上运动,浆液则在循环泵的帮助下自塔底浆池进入喷淋层,然后通过喷嘴以雾化状态向下运动,在落回浆池的过程中与逆向运行的烟气充分接触,脱出烟气中的 SO2等污染物,然后通过除雾器除去烟气携带的大颗粒水滴、浆液颗粒后经烟囱排放。

2 脱硫效率不高原因分析

2.1 脱硫效率计算公式

据《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》(GB/ T 21508-2008),SO2脱除效率计算公式为:

式中:CSO2-rawgas为折算至标准状态干烟气和过剩空气系数为 1.4状态下的原烟气中 SO2气体质量浓度,mg/m3;CSO2-cleangas为折算至标准状态干烟气和过剩空气系数为 1.4状态下的净烟气中 SO2气体质量浓度,mg/m3。

由于过剩空气系数是通过烟气中 O2浓度计算得出的,而净、原烟气中 SO2浓度和O2浓度是通过烟气在线监测系统 (以下简称 CEMS)检测出来的,因此,全面分析脱硫系统效率不高的原因有两大部分:一是 CEMS表计原因或检测数据不能反映系统真实情况时的脱硫效率低下;二是脱硫系统本身出现故障,导致脱硫效率低于正常值。

2.2 脱硫效率不高原因分析

由于脱硫效率是通过烟气在线监测系统(以下简称 CEMS)检测出的 SO2、O2等质量浓度进行计算得出的结果,因此,综合起来影响脱硫效率因素包括CEMS检测数据不能反映脱硫吸收系统的真实情况,脱硫装置入口烟气量或入口 SO2质量浓度超过设计能力,吸收塔浆液品质、浆液输送、浆液喷淋存有异,设计出现误差等几类常:

(1)CEMS检测数据不准确。CEMS检测数据不能反映脱硫吸收系统的真实情况,问题主要包括以下两种情况:一是 CEMS仪器出现故障,测试数据不准确;二是旁路挡板门、GGH存在泄露,导致原烟气进入净烟气烟道,引起净烟气中 SO2浓度检测数据偏大,从而计算出的效率变小。

(2)入口烟气量过大或入口 SO2浓度超标。由于锅炉燃烧配风、空气预热器、电除尘器、烟道漏风等原因导致实际处理烟气量远远大于设计值,从而导致液气比(L/G)降低,塔内烟气流速过高,塔内气液接触时间变小,反应不够充分,引起脱硫效率下降;燃用煤硫分远远偏离设计值,导致入口烟气中的SO2浓度远超过设计值,脱硫系统设计处理能力有限,脱硫效率无法保证。

(3)吸收塔浆液品质、浆液输送、浆液喷淋存有异常。浆液品质变差(包括浆液 pH无法维持,浆液杂质含量过高等情况)导致浆液吸收 SO2能力下降。由于浆液氧化不足或入口烟气中粉尘浓度过高、石灰石杂质过高等原因导致吸收塔内浆液杂质(CaSO3、烟尘等惰性物质)含量过高,对起吸收作用的石灰石颗粒形成了包裹,从而出现“浆液中毒”现象,导致浆液吸收能力下降;浆液输送能力下降。由于浆液循环泵叶轮、泵壳等的磨损或泵入口滤网、喷嘴的堵塞导致浆液总体输送量下降,低于设计值,同样造成运行液气比 (L/G)降低,从而引起脱硫效率下降;浆液喷淋出现故障。由于浆液喷嘴或喷淋支、母管的堵塞导致塔内部分区域喷淋覆盖密度下降,从而出现部分烟气无法与喷淋浆液进行足够的接触,处理效果无法保证,脱硫效率下降。

(4)设计误差。由于设计参数选取的原因,导致实际处理能力达不到设计要求,对于已通过性能验收试验的脱硫装置来说,此问题可以排除。

3 建议

鉴于以上分析,一旦脱硫装置运行中出现脱硫效率明显下降,采取了常规的增加循环泵运行台数、加大石灰石浆液供应量等措施都无法完全解决时,应迅速进行全面的分析诊断,主要步骤如下:

(1)核实是否脱硫吸收系统出现问题。用精度较高的便携式烟气测试仪对脱硫装置配套CEMS分析仪、吸收塔出口烟道、GGH净烟气出口烟道烟气进行对比测试以确定系统是否存在漏气、CEMS准确度是否满足要求。

(2)利用皮托管、便携式烟气分析仪测量脱硫装置入口烟气量及入口 SO2质量浓度,以验证入口烟气参数是否过度偏离设计值,从而进一步查找原烟气方面具体原因。

(3)分析吸收塔浆液成分及石灰石浆液品质。通过分析吸收塔浆液成分、pH值、密度判断浆液各成分含量是否在正常范围内、系统氧化空气量是否充足,浆液吸收能力是否符合要求等。同时对石灰石浆液细度、密度、成分、活性进行分析,对石灰石浆液供应量进行核算以确定石灰石浆液品质、浆液输送是否满足系统运行要求。

(4)记录并对比正常情况下循环泵进出口压力、电流值,检查浆液循环泵入口门开关程度、循环泵泵体运行噪声、振动是否异常,以判断浆液循环泵本体是否出现故障、或是否出现入口门卡涩或浆液喷嘴堵塞、脱落等引起实际浆液循环量下降,从而导致液气比(L/G)下降。

(5)通过上述综合的分析查找,确定引起脱硫效率下降的具体原因,为电厂脱硫装置安全运行、检修维护确定最佳措施。

4 结语

统计了 8家火电厂共 22套湿法脱硫系统中近期 16次脱硫效率出现故障性下降的原因,其中燃煤超过或偏离设计值的原因达到 9次,占 56.25%;浆液循环泵出力下降 2次,循环泵喷嘴堵塞或喷嘴母管故障 3次,浆液循环喷淋故障原因占 31.25%; CEMS数据异常、挡板漏风各 1次,分别占 6.25%。由此可见,燃煤品质的不确定性是脱硫系统稳定运行的主要障碍,浆液喷淋系统故障(如喷嘴磨损,喷嘴、喷淋管道堵塞,浆液循环泵入口堵塞,浆液循环泵出力下降)是引起脱硫效率下降的第二大原因,但由于泄露和CEMS原因影响脱硫效率的可能性也是存在的,因此,在实际过程中应进行综合排查,确定原因后再采取针对性的处理措施。

[1]郝吉明,马广大.大气污染物控制工程[M].北京.高等教育出版社,1989.

[2]Radian International LLC.Electric Utility Engineer’s FGD Manual Design[M].Austin,Texas:1996.

[3]李兆东,王小明,韩琪,等.湿法脱硫喷淋塔单层喷淋雾化性能试验[J].电力环境保护,2009,25(5):11-14.

[4]周祖飞.影响脱硫系统经济性的因素及改进措施[J].电力环境保护,2009,25(2):35-37.

[5]宏哲,梁丽丽,武海俊.湿法烟气脱硫中亚硫酸钙氧化技术的研究进展[J].电力科技与环保,2010,26(2):26-28.

Analysis on reasons of the low desulfurization efficiency inWFGD equipment

The factors to the low efficiency of l imestone-gypsum wet flue gas desulfurizat ion has been studied, and it also has proposed the methods and procedures to find reason for the problem s.

W FGD;operation;desulfurization efficiency;reason seeking

701.3

B

1674-8069(2011)03-038-02

2010-09-16;

2011-04-27

李国勇 (1981-),男,湖北广水人,工程师,主要从事火电厂脱硫装置性能试验、调试及输变电环境评价方面研究。E-mail:guoyong-lee@126.com