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石灰-石膏湿法脱硫工艺主要运行参数控制调整探析

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石灰一石膏湿法脱硫工艺 技术经济综 i要运行参数控制调整探析 景建平,吴文辉 上海龙净环保科技工程有限公司,上海200O63 [摘 要] 结合上海漕泾热电有限责任公司应急锅炉脱硫设备的调试,介绍石灰一石膏法脱硫工艺 运行特点,总结出石灰浆液初始质量浓度、吸收塔浆液pH值、密度等工艺参数合理范 围及其控制方法。调试结果表明,当吸收塔浆液密度>1 140 kg/m。时,脱硫效率下降, 合理控制吸收塔浆液密度和pH值可使石灰一石膏法脱硫系统脱硫效率保持在95%以 上,且石膏品质良好,系统运行稳定,水、电、 石灰粉耗量等各项经济指标也均在设计范 围之内。 [关 键 词] 烟气脱硫;石灰一石膏法;石灰石一石膏法;湿法脱硫;工艺参数控制 [中图分类号]X773 [文献标识码]B [文章编号]1002—3364(2011)11—0014—03 ['DO1编号]10.3969/j.issn.1002—3364.2011.11・014 ENQUIRY INTO AND ANALYSIS OF CONTROL AND ADJUSTMENT FOR MAIN PARAMETERS IN OPERATION OF LIME/GYPSUM WET DESULPHURIZATIoN TECHNOLOGY JING Jianping.WU Wenhui Shanghai Longjing Engineering Co Ltd,Shanghai 200063,PRC Abstract:Combined with debugging in emetgencY desulphurization of the boiler in Shangha Caojing Therma1 Power Co Ltd,the operation features of lime/gypsum desulphurizat。on technologY has been Dresented,the reasonable range and control method of technological parameters,such as concentratton of lime slurry,the pH value and density of slurry from absorption tower'etc・,IS bemg summar zed uP・ Resu1ts of debugging show that the efficiency of desulphurization decreases as the dens ty oi slurry from absorption tower being greater than 1 1 40 kg/m。,hence,reasonably controlling the dens ty ot slurrv from the absorption tower can make the desulphurization efficiency of said l me/gYPsum desu卜 phurizati0n system to keep at above 95 ,and the quality of gypsum being good’and the stab l ty 0 system operation,as we11 as every economic index,such as consumption of water,eIect㈣tY,and l me powder all being within the designed value・  ., ,. Kev words:flue gas desulphurization;lime/gypsum method;lime stone/gypsum method;wet desu pnur— ization:control of technological parameters 收稿日期 : 2010-10-15作者简介 :  ̄(1966 。一),男,毕业于西安理工大学,高级工程师,上海龙净环保科技工程有限公剐剐 上程卿霖捌风 吕 酉p 垦 II,千两寄弹工大学,高级工程师,上海龙净环保科技工程有限公司副总工程师兼调试运营部部长,从事脱硫与脱硝装置调试、检修维护、运行及售后服务。 E—mail jingjianping@slep.net.cn 燃煤锅炉烟气脱硫剂目前主要有石灰和石灰石2 种,相应有石灰一石膏法和石灰石一石膏法2种湿式脱 水为消化水经过石灰消化后,消化水温可升至8O℃, 再把石灰制成质量浓度为2O 左右的石灰浆液。石 灰消化要注意3个问题:(1)保证消化水量与石灰质量 之比为5:1;(2)消化时间应在30 min左右;(3)保证 硫工艺。由于石灰活性高,溶解反应快,达到同样脱硫 效率所需的液气比较石灰石一石膏工艺小,且设备成本 和运行电耗低,因此具有显著的优点。上海漕泾热电 有限责任公司应急锅炉(2×130 t/h次高压次高温煤 粉炉)2套石灰一石膏法脱硫系统分别于2009年12月 17日和29日完成了168 h试运行,整体运行状况良 好,脱硫效率、石膏品质等指标均达到国家环保要求。 搅拌器连续搅拌。在消化罐中制成的石灰浆液通过石 灰消化浆液排出泵排人二级消化罐。 在石灰一石膏法脱硫系统运行中,石灰浆液浓度过 低,将使单位时间内注入吸收塔的脱硫剂减少,从而影 响SO 的吸收;反之,如果石灰浆液浓度过高,则会加 1石灰一石膏法工艺流程 上海漕泾热电有限责任公司应急锅炉石灰一石膏 法脱硫工艺流程为:石灰粉由粉仓进入化灰罐,加水后 进行一级消化,配制成具有一定浓度的石灰浆液,然后 通过消化泵打入二级消化罐,加水配制成具有一定浓 度的浆液储存备用,当吸收塔需要供浆时,由供浆泵打 入吸收塔。 吸收塔有3层喷淋层,浆液经喷嘴雾化成雾滴,从 上部向下喷洒。烟气经过引风机进入吸收塔,在塔内 上升过程中与雾滴充分接触,大部分SO。被除去,反 应后的净烟气通过除雾器排至烟囱。 通过氧化风机将空气引入到浆液中,保证被吸收 的SO 与浆液反应后生成的S0;一完全氧化成S0;一, 使石膏CaSO ・2H。O结晶析出,石膏浆液在吸收塔 内停留一定时间后,通过石膏外排泵送至石膏旋流站。 经旋流器分离的高浓度石膏浆液进入真空皮带机脱 水,形成外在水分小于10 的石膏。 2关键参数控制及要点 2.1 石灰浆液初始质量浓度配制 在石灰石一石膏脱硫工艺中,由于石灰石属于弱 碱,化学性质较稳定,因此可把石灰石粉直接加入浆罐 中制浆供给吸收塔使用,而石灰粉加水后,会发生剧烈 的化学反应并产生大量的热,因此在石灰一石膏脱硫工 艺中首先必须有一熟化过程,一般采用二级消化完成。 一级消化在消化罐中进行,根据化学反应CaO+H O —一Ca(OH)。,石灰消化理论需水量为生石灰质量的 32.14 ,而实际上湿式消化一般用水量约为理论用水 量的15倍,即消化用水量是石灰质量的4.8倍左右, 故此系统控制加入的消化水量与石灰质量之比为 5:1,可以保持较高的消化温度。以温度为25℃工艺 重对设备的磨损,严重时会堵塞供浆管道,影响供浆系 统运行。因此,在二级消化罐内通过调节加水量,不断 搅拌,使其中的生石灰完全消化制备成质量浓度为 15 的石灰吸收剂浆液,既保证脱硫效率,又使供浆系 统稳定可靠运行。 通过编制逻辑控制软件对上述制浆过程进行自动 控制:控制软件中实时测定输送到吸收塔的吸收浆液 密度,与浆液密度设定值进行比较,根据其偏差控制石 灰粉的进料量(调整螺旋输粉机转速),同时引入制浆 水流量信号作为前馈,以减少浆液密度的波动,而制浆 水量的控制可按照浆罐液位的要求进行调节。 2.2吸收塔浆液ptl值 吸收塔浆液的pH值是脱硫系统运行的重要技术 参数,其对脱硫系统的脱硫效率及CaSO。的氧化效果 和石膏的结晶过程影响很大。浆液pH值高,传质系 数增高,So。的吸收速度加快;反之,S0 的吸收速度 就下降,pH值下降到4以下时几乎不能吸收SO ; CaSO。的溶解度随pH值的降低显著增大,而CaS0 溶解度随pH值的降低略有减少(图1)。 ● 琏 娩 图l 5O℃时CaSO4和CaSO ̄‘溶解度与pH值的关系 由图1可见,pH值越低,CaSO。溶解度越大, So;一浓度越高,但随着pH值的降低,CaSO 的溶解 度变得越来越小,所以会有大量的CaSO 析出,发生 技术经济一 综述结垢而堵塞系统。相反,pH值较高时,不会生成 CaSO 硬垢,但因CaSO。的溶解度较小,易形成CaSO。 软垢。为了避免这种硬垢或软垢的生成,应使浆液保 二、 技术经绍 济综述持一合适的pH值。 在石灰一石膏法系统中,由于Ca(OH) 属于强碱, 它与SO 的反应很快,脱硫效率的变化也很大,不利 于运行调整。因此,在逻辑控制中pH控制对象为低 pH值区浆液,运行中实时测量浆液的pH值与设定值 进行比较,其偏差作为PI调节器的输入。经过调节器 内预设参数运算,调节器给出的输出信号将控制吸收 剂供给调节阀的开度,稳定吸收塔中浆液的pH值,保 证吸收过程和石膏生成的正常进行。此外,将吸收塔 脱硫效率作为吸收剂控制回路的校正环节参与调节, 同时引人烟气流量的前馈信号,以保证在烟气量波动 时能自动使供浆量同步变化,在石灰脱硫系统pH值 逻辑控制中可根据进入脱硫装置的SO。总量变化设 定浆液pH值控制区间(基本在5.2~6.5),这样既能 保证脱硫效率,又能获得很好的石膏品质。 2.3脱硫氧化空气系统 在吸收塔内部加装氧化空气自动隔离器,使吸收 塔下层浆液pH值较高,便于吸收,上层浆液pH值较 低,便于氧化。此外,还应注意: (1)氧化风机人口设测压点,压力超过一定值时报 警,此时滤网要及时检查、清理,保证进风通畅; (2)氧化风机出口阀至全开状态,以保证有足够的 氧化风量; (3)吸收塔液位不要太低,以保证有足够的氧化深 度,但吸收塔液位也不能过高,否则影响氧化风机的运 行。逻辑控制中应设定液位保护,当液位过高,氧化风 机出口压力超过风机额定出口压力时自动停风机; (4)定期检查氧化风机喷嘴是否堵塞,并及时清 理。 2.4浆液密度 随着烟气与脱硫剂反应的进行,吸收塔的浆液密 度不断升高,当浆液密度>1 140 kg/m。时,混合浆液 中CaSO ・2H:O的浓度已趋于饱和,因CaSO ・ 2H O对SO 的吸收有抑制作用,脱硫率会有所下降。 另外,浆液密度过高也会加剧设备的磨损,增加系统电 耗(图2)。 ● ≥ 糕 图2 浆液密度与系统电耗之间的关系 从图2可见,随着浆液密度的增加,系统电耗增 加。但是,浆液密度过低(<1 080 kg/m。)时,说明浆 液中CaSO ・2H O的含量较低,Ca(OH) 的相对含 量升高,此时如果浆液排出吸收塔,将导致石膏中 Ca(OH) 含量增高,品质降低。 对浆液密度的控制设定为:当吸收塔浆液密度达 到1 140 kg/m。时,自动起动石膏排浆泵运行,开始脱 水;当吸收塔浆液密度低于1 080 kg/m。时,石膏排浆 泵停运。 3石灰一石膏法脱硫工艺特点 与石灰石一石膏法相比,石灰一石膏法脱硫工艺有 以下优势: (1)吸收剂消耗量显著降低。石灰一石膏法化学反 应快,反应彻底。在相同的脱硫效率下,石灰石一石膏 法脱硫系统所需要的吸收剂质量约为石灰一石膏系统 的2.3倍。 (2)投资大幅降低。由于石灰熟化后生成Ca(OH) , 属于强碱,活性高,石灰一石膏法设计液气比要求较低, 一般在5.6 L/m。左右,而石灰石一石膏法一般在 10 L/m。以上。 (3)能耗明显降低。石灰一石膏法脱硫系统设备选 型较石灰石一石膏法小,因此设备运行电耗低。 (4)石膏品质较好。Ca(OH) 属于强碱,活性高, 与SO 在吸收塔内反应充分;塔内pH值按高、低进行 分区,CaSO。在低pH值区域易于氧化,因而石灰一石 膏法工艺所得石膏品质优于石灰石一石膏法工艺。石 灰一石膏法与石灰石一石膏法脱硫副产物主要指标对比 结果见表1。 (下转第21页) 波吹灰器在国内SCR装置上已有应用,但对粘性积灰 和硬性积灰效果不大。 ence,U.S.Department of Energy.2006. E3-1 Karina Rigby,Robert Johnson,Ronald Neufert.SCR cata— lyst design issues and operating experience:coals with high arsenic concentrations and coals from the Powder 为改善催化剂表面的清洁效果,对于这种高钙粘 性飞灰,除采用高效吹灰器外,还应采取以下措施:(1) 通过CFD数值模拟与物理模型试验优化烟气流场,减 少飞灰在导流与整流板上的堆积;(2)选用节距相对较 大的催化剂,提高催化剂的通流面积,减少催化剂易积 灰的角部数量;(3)缩短单层催化剂的高度,增强吹灰 器的吹灰效果;(4)相应提高催化剂内的烟气流速,增 加烟气对催化剂表面积垢的剪切冲击力。 River BasinEA].Proceeding of International Joint Power Generation Conference.Florida,2000. [4l Scort Pritchard,Shozo Kaneko,Kohei Suyama.Optimizing SCR catalyst design and performance for coal・-fired boil.- ers[A].Joint symposium of stationary combustion NO contro1.U.S.A.。1995. [53 Thomas K.Copolo,David C.Killen,et a1.Low—Dust SCR system experience for coal fired boilers[A].Electric Pow— [参考 文 献] er Conference.2003. E l l H.Gutberlet.Influence of furnace type on poisoning of de— N catalyst by arsenic[J].VGB Kraftwerkstechnik, 1988,68(3):264—271. [63 徐智勇,米浩林,等.氮氧化物排放控制技术经验总结 [Z].电力部西安热工研究所.1994. [7] Ye Zhuang,Yong JinKin.Experimental and theoretical studies on ultra—fine particle behavior in electrostatic [2]Hans Sobolewski,Michael Harrel1.Large particle ash (LPA)screen retrofits at coal fired units in Indiana and precipitators[J].Electrostatic,2000(48):245—260. Ohio[A].Proceeding of Environmental Controls Confer— (上接第16页) 石膏中CaSO ・2H。O质量分数91 ,含水量9 ,碳 表1 石灰一石膏法与石灰石一石膏法脱硫副产物 主要指标质量分数对比 % 酸钙含量基本为零,亚硫酸钙质量分数0.5 。水、 电、石灰粉耗量等各项经济指标也均在设计范围内。 [参 考 文 献] [1] 曾庭华,杨华,马斌,等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优 化[M].北京:中国电力出版社,2004. [23雷仲存.工业脱硫技术[M].北京:化学工业出版社, 2001. 4 运行结果 在上海漕泾热电有限责任公司应急锅炉脱硫系统 [3]陈莲芳,徐夕仁,马春元.石灰和石灰石湿法脱硫系统运 行控制指标探讨[J].环境污染与防治,2005,27(1): 5O一52. 168 h试运行中,系统脱硫效率基本保持在95 以上, 

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