常见吸收塔的性能
国内外燃煤电厂常用的脱硫塔,主要有喷淋空塔、填料塔、双回路塔及喷射鼓炮塔等四种。
保护措施
脱硫系统中常见的主要设备为吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备,美嘉华技术在脱硫泵、吸收塔、烟道、烟囱等部位的防腐蚀、防磨效果显著,现分别叙述。
吸收塔、烟囱中的应用
湿法烟气脱硫环保技术(FGD)因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,被广泛地应用于各大、中型火电厂,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此,该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。
湿法烟气脱硫吸收塔、烟囱内筒防腐蚀材料的选择必须考虑以下几个方面:
(1)满足复杂化学条件环境下的防腐蚀要求:烟囱内化学环境复杂,烟气含酸量很高,在内衬表面形成的凝结物,对于大多数的建筑材料都具有很强的侵蚀性,所以对内衬材料要求具有抗强酸腐蚀能力;
(2)耐温要求:烟气温差变化大,湿法脱硫后的烟气温度在40℃~80℃之间,在脱硫系统检修或不运行而机组运行工况下,烟囱内烟气温度在130℃~150℃之间,那么要求内衬具有抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不开裂并且耐久;
(3)耐磨性能好:烟气中含有大量的粉尘,同时在腐蚀性的介质作用下,磨损的实际情况可能会较为明显,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;
(4)具有一定的抗弯性能:由于考虑到一些烟囱的高空特性,包括是地球本身的运动、地震和风力作用等情况,烟囱尤其是高空部位可能会发生摇动等角度偏向或偏离,同时烟囱在安装和运输过程中可能会发生一些不可控的力学作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗弯性能;
(5)具有良好的粘结力:防腐材料必须具有较强的粘结强度,不仅指材料自身的粘结强度较高,而且材料与基材之间的粘结强度要高,同时要求材料不易产生龟裂、分层或剥离,附着力和冲击强度较好,从而保证较好的耐蚀性。通常我们要求底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到10MPa以上
脱硫塔的特点:
1、脱硫塔复合结构,塔藏量大,适应环境污染物多组分,复杂粒径的污染物净化;
2、气液相间的相对速度高;
3、气液相的接触表面积大,传质效果好;
4、塔内构造简单,具有良好的防结垢、防堵塞性能;
5、塔内系统压力损失小;
6、占地小、投资省,便于操作管理;
7、运行费低,吸收液一般循环使用,有些可利用;
8、应用范围广,可适合各类无机或**尘、烟、气的净化。
下面着重谈几点发生塔堵后的处理措施
(1)做好气体入塔前的净化,气体入塔前要洗涤除尘和静电除焦,并加强气水分离,防止、粉煤灰等杂物带入脱硫系统。
(2)认真查找堵塔的根本原因,是设备设计安装问题的,找机会进行技术改造,比如脱硫塔在填料的装填和选用上,宜按三层装填,每层高度5-6米,填料总高15-18米,填料以散装聚丙烯¢50-70㎜为主,下段填料宜选大规格以防堵;气液分布器、再分布器、除沫器等部件设计应合理,气液分布面要适当
填料托架多为驼峰板,各企业或多或少都发生过驼峰堵塞,严重时驼峰槽被堵满,不得不停车扒填料清理,建议将驼峰板改为格子板;氧化再生槽内应设1-2层分布板,孔板的作用是使气液混合物通过孔板时再经混合搅动,以利再生效率提高,孔径过大,混合搅动作用减弱;保证检修质量,在塔内填料扒出后,应对塔内进行一次全面检查,发现问题及时处理。
(3)严格控制工艺指标,做好再生槽硫泡沫的浮选和溢流,再生压力(一般在0.40-0.45MPa),以及液位要稳定,防止大幅度波动而将沉淀泛起带入塔内;控制好再生温度,再生温度过高则副反应加快,产生副盐多,副盐结晶,造成堵塔.
(4)保证足够的循环量和喷淋密度,使附在填料表面的积硫得到冲刷,减量生产,不宜调节循环量,应以降低溶液总碱度为手段。重视熔硫回收及加工,熔硫残液要经逐级沉淀、过滤、冷却、氧化并将杂质清除后再返回到系统。
(5)选用质量过硬的催化剂,东狮牌888催化剂。由于其的化学结构而具有较强的吸氧载氧能力,在脱硫过程中,不断地释放出具有很强活性的原子态氧,能迅速将H2S和部分**硫转化为单质硫,从而大大提高脱硫效率,脱除**硫可达50%以上,氧化再生时析出的硫颗粒大,易分离回收,使脱硫液粘度降低,悬浮硫减少,溶液清亮。
另外,888催化剂不但能吸附氧,活化氧,还能形成多硫化物,多硫化合物被再生时析出硫,以致溶液中的悬浮硫逐渐降低,填料上粘附着的硫也逐渐松懈下来,故具有一定的清洗塔的作用。
(6)对塔堵后,阻力上升,出塔气体出现带液现象的处理。据笔者多年的操作和管理经验,一方面可加大循环量来冲塔,另一方面可在贪液中加入一定量的植物油,以消除塔内沉积在填料上的硫泡及积硫,一般植物油一次加入量在200-300mL为宜,加入量过多,则在塔阻下降后,脱硫效率会有所降低,主要原因是植物油是高分子**化合物,是一种消泡物质,从而影响再生系统单质硫的浮选,导致溶液再生效果不佳,但会在一两天后转入正常。
需特别注意的是,在加植物油来清洗塔期间,硫泡会大量增多,宜加强再生槽硫泡的浮选,保证正常溢流,同时要加强熔硫回收工作。
造成塔堵,主要是硫堵和盐堵。究其原因,主要表现在以下几个方面:
(1)进塔气体质量差。气体夹带的煤灰、和其它杂质等,长时间积累在填料上,形成塔阻力上升,时间一长,较易产生塔堵。
(2)脱硫液的吸收和析硫反应,80%是在脱硫塔内进行的。若塔内析出的硫(特别是H2S含量较高时),不能及时随脱硫液带出塔外,硫颗粒就粘结在填料表面,时间久了导致气体偏流,形成堵塔。
(3)溶液循环量不够。致使塔喷淋密度降低,一般要求喷淋密度在35~50立方米/㎡.h。塔喷淋密度偏小,易使塔内填料形成干区,气液接触不好,不仅使塔脱硫效率下降,且时间一长,就会形成局部堵塞,气液偏流,塔阻上升,造成塔堵。
(4)脱硫系统设备存在问题。一是脱硫塔填料选择不当。脱硫塔气液分布器、再分布器及除沫器结构不合理或安装出现偏差。脱硫塔在检修时,仅是将塔内填料扒出来清洗,而未将堵塞在除沫器和驼峰板的两驼峰之间的碎填料和积硫及时清理出去,造成除沫器和驼峰板的降液孔不畅通,以致开车后,形成气体偏流,塔阻上升,二次停车处理。二是溶液再生有问题。单质硫浮选效果差,悬浮硫上升,脱硫效率下降。主要表现在,再生设备不配套,氧化再生槽在设计上存在诸多缺陷。比如氧化再生槽内无分布板,有则分布板孔径过大,一般分布板孔径为8~15㎜,孔距20~25㎜。分布板的作用是夹带无数气泡的脱硫液从尾管出来,便迅速形成无数气泡群,气泡群在其自身浮力的作用下,向上漂浮。同时游离在溶液中的单质硫便向气泡群周围聚集,并粘附在气泡表面。随着气泡群向上浮动,经2~3层分布板后,气泡群就会越聚越多,气泡表面粘附的单质硫相应就越多。而无分布板的再生槽气泡大且易碎,带出的单质硫就相对较少。
空气自吸式喷射器是再生系统的心脏,其选用和安装不合理均会严重影响溶液再生效果。主要表现在空气自吸式喷射器吸空气量小,造成再生空气量不够,使HS-氧化单质硫的程度变差,从而影响溶液再生效果;空气自吸式喷射器尾管出口到再生槽底部距离过大,一般尾管距槽底距离为400~600㎜,多不**过800㎜。其尾管出口到再生槽底部距离过大,易形成槽内溶液死区过多,影响再生效果;喷射器在设计上要求溶液经过喷嘴的流速要达到18~25m/s,混合管的长度是其管径的20倍;空气自吸式喷射器在安装过程中,要求喷嘴、混合管、收缩管及尾管中心轴线要一致,其同心度≦1.0㎜。空气自吸式喷射器在设计及安装上比较,一般不要去盲目仿制,企业在选用自吸式喷射器时,建议找生产厂家来订制比较妥当些。
(5)催化剂选用不当。劣质催化剂价格虽较低,但在应用过程中,我们知道,不同种类的催化剂在催化氧化过程起作用是不尽相同的,特别是氧化后形成的单质硫晶体结构不一样,它的粘度和颗粒大小就不一样。因其使HS-氧化为单质硫的程度较差而造成脱硫液悬浮硫升高,较高的悬浮硫就会粘附在塔内填料上,时间一长,就会造成堵塔,使塔阻上升,严重时影响生产。
(6)我们知道,多溶质在脱硫液中的溶解度,较其单一在水中的溶解度,均有不同程度的降低。因此,浓度高或溶解度低的副盐,在溶液温度较低的情况下,往往会形成混合性过饱和析出结晶而堵塔。所以有的厂家脱硫系统在冬季停车,一夜之间再开车时,发生恶性堵塔,通蒸汽加温而延误开车。
(7)操作和管理不到位。操作中脱硫液温度过高,一般温度控制在38-42℃为宜,**过45℃则气泡易碎,单质硫浮选不好。操作温度大于50℃则副盐生成大量增多。一般副盐三项(Na2S2O3、Na2SO4和NaCNS)之总和应小于250g/L,特别是溶液中Na2SO4的含量一般不**过40g╱L为宜。当副盐增加时,要及时采取措施(排放或引出部分脱硫液使其降温析出结晶)。否则脱硫液中过多的副盐在塔内易析出结晶,粘附在填料上,时间一长,就形成盐堵。发生盐堵后,不仅使塔阻力上升,而重要的是会引起设备严重腐蚀。脱硫塔发生盐堵后,再好的催化剂也是无能为力的,氧化再生槽浮选出的硫泡沫不能及时溢流出去,而在液面上停留时间过长,硫泡沫破碎后,其表面粘附的单质硫下沉进入贫液,造成贫液悬浮硫上升。而由脱硫泵带至塔内,沉积在填料上,时间久了就会形成硫堵;溶液循环量不能保证相对稳定,调节过频,造成系统波动较大。当遇到系统减量时,溶液循环量应保持稳定,可从溶液组份上来作些调整。当遇到系统大幅度减量时间较长时,溶液循环量可仍保持稳定运行3-4小时,以使塔内填料上沉积的硫得到冲刷;再生槽吹风强度在经过操作摸索后,可稳定在量,一般不宜作过多调节。否则会影响单质硫的浮选,导致再生效果不佳;硫回收的熔硫残液,在变成低温处理时不达标,液温高、杂质多,影响吸收与再生效果,造成贫液质量差,悬浮硫含量高。熔硫残液在回收前要沉降冷却至≤45℃,使熔硫残液中的大量副盐结晶析出在沉降冷却池,清夜再返回系统循环使用。
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