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white_439 发表于 2008-9-4 15:49

石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置吸收塔系统的运行管理

石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置吸收塔系统的运行管理
/bc9^T6AI 关键词： 石灰石/石膏湿法脱硫；吸收塔系统；运行管理l7n/Z {6e z f.`
文章摘要：*Y;o8p v\m+wQu(j~
简要说明吸收塔系统在石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中的重要性；介绍了吸收塔系统的工艺原理、主要设备和系统的启停程序；从控制主要运行参数的角度探讨了如何保证吸收塔系统的正常稳定运行；从调整设备投入、控制吸收剂投加等方面探讨了吸收塔系统的经济运行；介绍了吸收塔系统运行中遇到的主要问题及解决办法；通过以上几个方面的探讨为FGD装置中吸收塔系统的安全、稳定、经济运行提供理论依据和实际参考经验。 @(@ aD PA6n8g:D0S
正文：
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含硫燃料燃烧所产生的烟气中含有的二氧化硫是对环境及人类有害的污染物质，因此在烟气排放之前必须采取措施使其中二氧化硫含量降低至允许排放浓度以下。石灰石/石膏湿法脱硫工艺以其可靠、去除率高、烟气适用范围广、副产品石膏可作为商品等优点获得了广泛应用。吸收塔系统是该工艺的核心部分，如何实现吸收塔系统稳定、经济、安全地运行对火电厂FGD装置的运行管理有着重要的意义。
3m1H2lf4p;b 1、石灰石/石膏湿法脱硫工艺过程简介7?F3NXi2Q
石灰石/石膏湿法脱硫工艺是以石灰石溶解后制成的碱性溶液作为吸收剂对烟气中含有的酸性气体污染物（主要是二氧化硫）进行吸收处理的一种工艺。湿法脱硫工艺的主要过程可分为以下几个部分：
"f}#\)W7_D •        （1）混合和加入新鲜的吸收液；
.{z1I3h7@ •        （2）吸收烟气中的二氧化硫并反应生成亚硫酸钙； c#mB%a w;Ruv5Ut
•        （3）氧化亚硫酸钙生成石膏；
m8Myh.k*I6V3H l •        （4）从吸收液中分离石膏。
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^Car"a-Oq8xZD 其典型工艺流程图见图一。 e0B{ M/I-e.[)yb


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2 、吸收塔系统在湿法脱硫工艺中的重要地位
FA's1V7l*C 吸收塔系统是石灰石/石膏湿法脱硫工艺的核心部分，在湿法脱硫工艺的四个部分中，（1）～（3）三个部分是在吸收塔系统中实现的，即在吸收塔系统中完成了对烟气中二氧化硫进行吸收、氧化和结晶的整个反应过程。吸收塔系统的运行情况决定着净烟气（处理后烟气）中污染物的浓度和副产物石膏的品质，因此该系统运行管理的好坏对于整个湿法脱硫装置的运行至关重要。+a`;r rHPe!d MR O3_
2.1吸收塔系统的构成d6n7F Gt-r^E
吸收塔系统主要由如下几个子系统构成：吸收塔本体系统、石灰石浆液供应系统、氧化空气供应系统、石膏浆液排出系统。此外，石膏一级脱水系统及排空系统等也与吸收塔系统的运行密切相关。
v3~NAN5c 2.2 吸收塔系统的工作原理 #^ p3_9Mr
2.2.1 吸收塔本体吸收系统
#p AqE;cc"[P 在吸收塔的喷淋区，石灰石、副产物和水等混合物形成的吸收液经循环浆液泵打至喷淋层，在喷嘴处雾化成细小的液滴，自上而下地落下，而含有二氧化硫的烟气则逆流而上，气液接触过程中，发生如下反应：
$K4z7HmyT)] p CaCO3+2 SO2+H2O  <=>  Ca(HSO3)2+CO2 !^]:hNwQQ
除SO2外，烟气中三氧化硫、氯化氢和氟化氢等酸性组分也以很高的效率从烟气中去除。浆液中的水将烟气冷却至绝热饱和温度，消耗的水量由工艺水补偿。为优化吸收塔的水利用，这部分补充水被用来清洗吸收塔顶部的除雾器。
g fJ!vu,] 2.2.2氧化空气供应系统
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}k 在吸收塔的浆池区，通过鼓入空气，使亚硫酸氢钙在吸收塔氧化生成石膏，反应如下：m!q9~!ZY}GhsWMb
Ca(HSO3)2+O2+ CaCO3+3 H2O 2CaSO4.2H2O+CO2
S#T;w D%LYJ} 浆池中过饱和的石膏以结晶的形式析出，含有石膏的浆液通过循环泵继续送入喷淋层与烟气反应，使加入的吸收剂被充分利用，同时使吸收塔浆池中浆液有足够的停留时间形成优良的石膏晶体，石膏晶体增长良好是保证产品石膏质量的前提。$I;fDgv!@N
2.2.3 石膏排出及一级脱水系统9^[B9x-M
从吸收塔中抽出的浆液将被送至石膏旋流器。一定量的石膏浆液则被连续地从浆池中抽出，并送入石膏旋流器进行一级脱水处理，通过旋流器溢流分离出浆液中较细的固体颗粒（细石膏颗粒，未溶解的石灰石和飞灰等），含有这些细小固体颗粒的浆液大部分返回吸收塔继续进行吸收、氧化和结晶反应，少部分则作为脱硫废水排放，以防止那些不需要的杂质，如氯化物和一些不溶性组分如氧化铁、氧化铝和硅酸盐等在吸收塔中的积累浓度过高；浓缩的石膏浆液（浓度为50%）主要含有粗石膏颗粒，从石膏旋流器的底流口排出，送入真空皮带机二级脱水单元进一步处理，产生含水率小于10%（重量比）的成品石膏作为副产品最终排出。
,v^(iy*oKN9\ 2.2.4 石灰石浆液供应子系统
H2|2^'EOQubs 新鲜的吸收剂是由磨细的石灰石（CaCO3）加适量的水溶解配制成石灰石浆液，再根据pH值和SO2负荷加入吸收塔。
!IZJD;].S 3、 吸收塔系统的主要设备INZ0KO:^6@W3_
吸收塔系统的主要设备如表一所示。k$eI'o4k
表一  吸收塔系统的主要设备
n8RP8MI/S#v 序号         设备名称         数量         备注 $I1n7H
{I3r0r5y
1        吸收塔         1座          
:sD)n?@@U8GUH6g5E 2        氧化风机         2台         一运一备
3k1N
p6L3oU cD;?F 3        搅拌器         5～6台         上下两层 S$t S'Bo,O {.il
4        除雾器         2 级          
A5cvDIz 5        浆液循环泵         3～4台          LOZ&n4{
6        石膏浆排出泵         2台         一运一备
c,O*SpW 7        石灰石浆液泵         2台         一运一备
4J M"IiM7W,s 8        石膏旋流站         1座          
z-E?o7Z{+kn 9        石膏溢流浆液泵         2台         一运一备 :o4v*pm1c
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4、 吸收塔系统的启停程序V+z.Z7nm-f
吸收塔系统的启停是通过自动控制程序来实现的，图二为吸收塔系统常用的启动和停止程序，该程序适用于不同负荷下的FGD装置。
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5、 吸收塔系统主要运行参数的控制
,A;] [W8U#\ B.L5X/^ 要实现吸收塔系统的稳定运行，需要对吸收塔系统的主要运行参数进行有效地监测和控制。吸收塔系统的运行控制主要是调节水、物料和化学反应等的平衡，在实际运行中方是通过吸收塔液位控制、石灰石供浆流量控制、石膏排出量控制等调节系统来实现的。
1[!~f+@5~+O 5.1 吸收塔液位控制 "pR.`}2m I:f
PE"E'k2f
FGD系统的水平衡的调节是FGD系统稳定运行的一个重要方面，吸收塔处于水平衡调节的核心，在流入和流出吸收塔的水量之间需要保持一个平衡，即吸收塔的液位需要维持稳定，这主要是通过调节除雾器冲洗水来实现的。 *LHOZ8h!m
另一方面，除雾器冲洗水同时还承担着冲洗除雾器的任务，因此必须保证有足够的冲洗水量，这就要求尽量减少流入吸收塔的水量或增加流出吸收塔的水量。流出吸收塔的水量在设计条件一定的情况下，基本是不能改变的；流入吸收塔的水量，在运行中可控制的成分相对多一些，如控制各类泵的轴封水水量、最大限度地利用石膏过滤水进行石灰石浆液制备、防止系统外水如雨水、清洁用水的流入等。5{6OIrM
5.2 石灰石供浆流量控制 XRU/i-@!k&z
石灰石浆液流量的调节是FGD系统最重要的一个物料平衡调节，它是根据化学反应的摩尔比例关系进行计算的，考虑的主要变量有：
FMU&]hL6_ •        （1）二氧化硫负荷 I!fcqv/[!X2C*P5w([
•        （2）pH值 2?c6NG"S ij
•        （3）石灰石浆液浓度 +]`oT{(f];J
•        （4）钙硫比等
!Sz$Wj0{%k;{W 通过对上述变量的计算，得出需要投加的石灰石浆液量，采取在线实时控制的方式，保证系统的化学反应平衡。;As}U5p6jz
在上述参数中，关键的控制参数是pH值，pH值调节的好坏直接决定着FGD装置的运行是否正常，吸收塔中浆液的pH值运行范围在5.0～5.8之间。在石灰石品质一定的情况，随pH值的增加，脱硫效率将有所增加；反之，随pH值的降低，脱硫效率将有所降低。同时，为防止设备暴露于严重腐蚀条件下，禁止系统在过低pH值下运行。
Ox[-z+t?e 钙硫比（摩尔比）也是影响脱硫效率的一个重要因素，正常情况下，钙硫比是一个大于1的数值。在石灰石品质一定的情况下，钙硫比越高，脱硫效率也越高；反之，钙硫比越低，脱硫效率也越低。在实际运行中，考虑到运行成本，通常选择一个比较经济可行的钙硫比。
A)B4wzl c&l 在运行管理中，只有保证测量以上参数的仪器设备的准确性，才能提供准确到位的控制和调节，因此必须定期对相应的测量表计、仪器进行校验，如烟气分析仪、烟气流量测量设备、pH计、石灰石密度计等。U"gSg:E7}
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5.3 石膏排出量控制
!J"g\sM7A 石膏排出量在一定程度上决定着石膏的品质。石膏晶体只有在长到合适的大小后，才能排出并进一步分离和脱水，从而达到小于10％的含水率（质量百分比）。在实际生产运行中，石膏的排出通常选择间歇性排出方式，即当吸收塔浆液密度增大到一定值时，启动脱水设备并排出石膏；当吸收塔中浆液密度下降到一定值时，停止排出石膏和脱水，等待密度逐渐增大，如此反复操作，实现系统的连续稳定运行。r&ZCJKv4p[
6 典型FGD装置吸收塔系统运行参数*e'w2B!?Wy5k
典型FGD装置吸收塔系统的主要工艺参数的运行范围如表二所示：
O5Tu:c Y1} 表二 典型吸收塔系统主要工艺参数的运行范围
r.Z)p!STmd2{ s 序号         参数名称         单位         运行范围 6bC3{s!R*\
1        pH                 5.0~5.8
&b rCZL6t }uBi 2        浆液密度         g/L        1080~10907z~ ERKqY,D
3        吸收塔液位         mm        13000~14000 U'Y[+t!ED3gm!D
5        除雾器冲洗水压力         MPa        0.2
ws h&q"c;G;} 6        石灰石浆液密度         Kg/m3        1180～1195
E? OlV`+u{5e 7 吸收塔系统的经济运行.s+y#c:ce2f
对生产单位来说，在FGD装置安全、稳定运行的基础上，还要尽可能地考虑降低运行成本，实现经济运行，对于吸收塔系统，可以通过根据实际情况选择其主要设备的运行方式、控制吸收剂的投加量来实现。K;M+^#F'`
7.1 循环泵的经济运行
`&uQ2r+C 通常情况下，吸收塔系统设有三至四台循环泵，在设计情况下，所有循环泵投运才能满足脱硫效率的需要。但是，当实际煤种含硫量低于设计煤种时，在满足脱硫效率的前提下，可以考虑停运一台或两台循环泵（至少保证两台循环泵运行）。^9k&Gd;fh
7.2 吸收剂的投加量
cv+aI(M2qa 在满足脱硫效率的前提下，可以尽可能地降低钙硫比，以减少吸收剂的消耗。
2ec*c0wZl'Y3zmU(U 7.3 FGD不同停运方式下吸收塔系统的经济运行 7BiOR Xp,n
FGD系统在停运时，可根据其停运时间的不同，将吸收塔系统的相应设备停运，以最大限度地减少运行电耗，实现经济运行。根据停运时间的长短，FGD系统可分为短时停运、短期停运及长期停运三种方式，以下就这三种方式下，吸收塔系统的设备停运情况作简要的说明。
L'M3V1pi;F(e:c （1）FGD系统短时停运
1C6r7P ^8}/h,U9e1F!N 当 FGD系统只需要停运几个小时的时候，称为短时停运， 此时既要考虑到运行的经济性，尽量停运多的设备，减少电耗，又要考虑到再次启动的方便，减少不必要的设备启停以及由此带来的系统冲洗。建议的设备运行状态如表三所示：
)~8tY7| \4F$[s 表三 FGD短时停运时吸收塔系统设备投运情况
5TS*D'z:d KD 序号         设备名称         运行状态         备注
)t7e#B+F_I0u,m 1        吸收塔搅拌器         运行          
|PH s?/u5f8HSg 2        吸收塔循环浆泵         至少2台运行          O&uL|W7P
3        氧化风机         运行/停运         视设计情况而定
'r1m-G6L@"i ]-Fv 4        石膏排出泵         运行          "t)K(ja)th#nd
5        吸收塔液位控制         退出          

EJ1c;C*lWrh DL 6        石灰石供浆         停止           K&G*|U+`4d N-I
7        石灰石浆液泵         运行          
8Y\"f7FaO 8        除雾器冲洗         停运          sf_XvgmM9Y

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{Wj)y5}V!_1}U9\ （2）FGD系统短期停运
9zDXw4_qU$C'S2] E 当FGD系统因设备故障需要停运几天检修时，称为短期停运，此时需要考虑运行的经济性，尽可能将吸收塔系统的设备停运，减少电耗，但又不必将吸收塔中的石膏浆液排空，仅维持最少的设备运行。建议的设备运行状态如表四所示：
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B w_ o!knN!V[$?
+~ut]N
/I)J3w*_|?%?P
表四 FGD短期停运时吸收塔系统设备投运情况
2I8}9@N*i a 序号         设备名称         运行状态         备注
Wm9X/f4@^ 1        吸收塔搅拌器         运行         视情况时可停上层
B D}cj 2        吸收塔循环浆泵         停运          ;T\4n[6i
3        氧化风机         停运          v{qQb
O'Dz
4        石膏排出泵         停运          
:Z!R?#Np ~ 5        吸收塔液位控制         退出          lzv9EQOx3z
6        石灰石供浆         停止           |9Mu#t)@$W/cO$D
7        石灰石浆液泵         停运          9gf\F0[#~v
8        除雾器冲洗         停运           w
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（3）FGD系统长期停运;u5s4ku-@-zQ
当FGD系统大修时，称为长期停运，此时则因检修的需要，将吸收塔系统所有的设备停运，将各箱罐、吸收塔中的浆液送至事故浆罐暂时贮存。\-a
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8. 吸收塔系统运行中的常见问题及解决办法
,]y&SZ1s y:Tv 吸收塔系统在运行中会遇到一些常见的问题，了解这些问题的表现、问题产生的原因以及问题的解决办法，对FGD系统的安全、稳定运行具有重要意义。 C%V&yl9uQ9NL
8.1 浆液沉积 p)sW9uW1ZNQYq$]8j5N
FGD系统的主要运行介质为浆液，包括石灰石浆液和石膏浆液等，其中吸收塔系统典型浆液的特性情况如表五所示：
K6c'Y5qi
G&\8X0d3l2_ 表五 吸收塔系统典型浆液的特性情况o%Q#u)cZOGJ
序号         名称         密度g/cm3        含固量（％）
1@T@%}-N
|[ 1        石膏排出管道浆液         1.080        12
%R)Mf~7DgHZ},B] 2        石灰石供浆管道浆液         1.181        25h^8FwMy
3        石膏旋流器底流         1.49        50
Kp~
x-Sg(c1n 4        石膏旋流器溢流         1.02        3
Y*bh[h;DU!|
X7v] 5        循环管浆液         1.080        12
R3N+Z7qqyO hP6kKy&bK-y8`
FGD浆液的特点是容易沉积，而且浆液的含固量越高，所含固体粒径越大，越容易沉积。因此在运行中，应特别注意避免浆液沉积，及时对停运的浆液管道进行冲洗。Y'L6Rd!K3vo3~W
FGD装置运行的经验表明，要特别注意防止石灰石供浆管路发生沉积。各电厂在实际生产运行中所采用煤的成分并不一定与设计煤种一致，当其含硫量低于设计值时，FGD系统中原烟气的二氧化硫含量也低于设计值，这时供浆管路的流速随供浆量的减少而降低，流速过低时浆液将会有沉积的趋势，此时，应注意观察供浆自动控制回路，如供浆流量与二氧化硫浓度的趋势不一致，则说明管道中的浆液已经开始沉积，此时除正常冲洗程序投运外，应及时手动进行管路的水冲洗，防止浆液沉积。浆液沉积严重时可能造成管路堵塞，甚至因供浆流量低或供浆停止而导致FGD停机。9|&U7X/f5b1l&[4X
8.2 氧化风量
&O$A*O bJB o 当副产品石膏中亚硫酸钙的含量增加时，运行经验表明，最可能的影响因素是氧化风量不足。只有提供足够的氧化风量才能使亚硫酸钙充分氧化成硫酸钙。对氧化空气供应系统的检查可以从氧化空气分布的均匀性、氧化风机的入口滤网压差、氧化风机的出力等方面来进行。
{i0G[*u8c"fe7W 8.3 吸收塔中浆液起泡现象及处理
j,C4x"j/y8sxL 在FGD系统的运行中，个别装置的吸收塔会发生起泡现象，表现在吸收塔液位测量值显示正常，但吸收塔却已经发生溢流。起泡现象对设备材料没有有害作用，但却给运行带来很多弊端和麻烦，例如，吸收塔液位无法维持在设计水平，相应带来脱硫效率、石膏品质等方面的波动。因此对于FGD装置的稳定运行十分不利。+a&KB4r0y p i
目前，吸收塔起泡现象在已投运的FGD装置中所占的比例并不大，一旦发生起泡现象，可采用化学消泡剂来消除。消泡剂的投加量根据消泡剂的使用要求和实际运行情况来确定。投加位置可选择吸收塔地坑通过吸收塔地坑泵间接投加，也可以选择由吸收塔直接投加。
X#[nTs {5b
ME 8.4 寒冷地区（气温达0℃以下地区）防冻问题7_E4z(h2a:`
冬季如何防冻是寒冷地区FGD装置运行中遇到的一个问题，同样对于吸收塔系统的设备，在运行时应主要注意以下几点： A]xXh7\g&B.Oi
•        （1）室内、室外保温（包括暖气、空调等）和伴热系统投入，并定期巡检； `$`,ze"k-Gl5z:e"x
•        （2）系统正常运行时，确保各运行及备用设备（泵、风机等）的轴封水或冷却水处于流动状态； 8`
j0C(J3x1K$Tf
•        （3）设备停运后，管道、烟道、设备（泵体、风机本体等）中的液体（水、浆液等）应通过排空点放空，必要时可将最低点处管道或与设备本体连接处法兰解开放空； fH"|9dh@d'S
•        （4）加强对室外测量仪表的检查，防止测量仪表或与之相连的管线冻结；
fuy!y0wl-Q(R •        （5）浆液管道在设备停运后，应按程序及时冲洗，长期停运冲洗完毕后放空；
/WSY7[1r*m:@[2S •        （6）事故浆罐等室外无保温的箱罐如长时间不用应将其放空等。oY1}vo}7i\.\;b
结术语
I1r8J,Z,g K-f*P 良好、有效的运行管理是保证锅炉机组和FGD装置的安全、经济、稳定运行的基础，同时也能真正体现出设计的优秀、设备的精良。以上是通过不同负荷、多台FGD的调试和运行管理总结出来的经验，希望能够为火电厂FGD装置吸收塔系统的运行管理提供参考。

controlvalve 发表于 2008-9-5 11:49

不错

不错的资料，值得学习下

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