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脱硫系统的技术问答






 喷淋式湿法脱硫工艺的核心技术是什么?

答:就喷淋式湿法脱硫来说,其核心技术是吸收塔。吸收塔中主要有喷淋系统、浆液循环系统、搅拌器、除雾器等。其技术核心是三相物质在三维空间中的反应,即烟气在塔中的流速和均匀性,脱硫浆液浓度、密度、酸减性、均匀性,石灰粉的细度,Ca/S(总体的与吸收塔内的)比,反应所需的时间等。

湿法烟气脱硫主要影响因素有哪些?

答:主要影响因素有:吸收浆液的pH值、进塔温度、液气比、钙硫比和吸收剂的选择。

吸收塔浆液池的作用是什么?

答:吸收塔浆池处于吸收塔的下部,在此区域装有搅拌器、氧化风喷嘴等。吸收塔浆池主要有以下作用:

(1)接收和储存脱硫吸收剂。

(2)溶解石灰石(或石灰)。

(3)生成亚硫酸钙和石膏结晶。

(4)鼓入空气氧化亚硫酸钙,生成硫酸钙。

吸收塔的主要性能参数有哪些?

答:吸收塔的主要技术参数包括:吸收塔进口烟气量、吸收塔出口烟气量、浆液循环时间、液气比、Ca/S摩尔比、吸收塔直径、高度和容积。

简述吸收塔系统组成及主要设备。

答:吸收塔系统一般包括石灰石浆液再循环系统、氧化空气系统、除雾器冲洗系统、石灰石浆液供给系统、吸收塔溢流密封系统、吸收塔排水坑及事故浆池系统。主要设备有吸收塔、再循环泵、除雾器、搅拌器、氧化风机、吸收塔排水坑、事故浆液池、吸收塔排水坑泵、事故浆液池泵及相关的管路及阀门等。

 吸收塔内水的消耗和补充途径有哪些?

答:吸收塔内水的消耗途径主要有:

①热的原烟气从吸收塔穿行所蒸发和带走的水分;

②石膏产品所含水分;

③吸收塔排放的废水。

因此,需要不断给吸收塔补水,补水的主要途径:

①工艺水对吸收塔的补水;

②除雾器冲洗水;

③水力旋流器和石膏脱水装置所溢流出的再循环水。

 为什么要在吸收塔顶部设对空排气门?

:主要作用有以下两个方面:

(1)在调试及FGD系统检修时打开,可排除漏进的烟气,有通气、通风、透光的作用,方便工作人员。

(2)在FGD系统停运时,可避免烟气在系统内冷凝,腐蚀系统。

因此,当FGD系统运行时,排气门关闭;当 FGD系统停运时,排气门开启。

 为什么要在吸收塔内装设除雾器?

答:湿法脱硫系统在运行过程中,经吸收塔处理后的烟气夹带了大量的浆体液滴。液滴中不仅含有水分,还溶有硫酸、硫酸盐、碳酸盐、SO₂等,如果不除去这些液滴,这些浆体液滴会沉积在吸收塔下游侧设备的表面,形成石膏垢,加速设备的腐蚀,还会影响烟气换热器的热交换。如果采用湿排工艺,则会造成烟囱“降雨”(排放液体、固体或浆体),污染电厂周围环境。因此,在吸收塔出口必须安装除雾器。

吸收塔搅拌器的作用是什么?

吸收塔搅拌器除了充分搅拌罐体中的浆液,防止吸收塔浆液池内的固体颗粒物沉淀外,还有以下作用:

①使新加入的吸收剂浆液尽快分布均匀(如果吸收剂浆液直接加入罐体中),加速石灰石的溶解;

②避免局部脱硫反应产物的浓度过高,这有利于防止石膏垢的形成;

③提高氧化效果和有利于石膏结晶的形成

氧化风机的作用什么?

答:在石灰石一石膏脱硫系统中,吸收塔浆液池注入氧化空气的主要目的是将亚硫酸钙强制氧化为硫酸钙。一方面可以保证吸收SO₂过程的持续进行,提高脱硫效率,同时提高脱硫副产品石膏的品质;另一方面可以防止亚硫酸钙在吸收塔和石膏浆液罐中结垢。

吸收塔浆液循环泵的作用是什么?

:脱硫吸收塔浆液循环泵是石灰石湿法脱硫中一个重要设备,主要作用是为喷淋层及喷嘴输送足够压力和流量的吸收浆液,与烟气充分接触,保证适当的液气比,以确保脱硫效率。

 用化学方程式说明在吸收塔中脱除SO₂的过程。

答:脱硫过程化学反应方程式为:

CaCO₃+SO₂+ H₂O→CaSO₃·1 /2H₂O+

1 /2H₂O+ CO₂;

CaSO₃1/2H₂O+ SO₂+ H₂O—→Ca(HSO₃)₂+1/2H₂O ;

Ca (HSO₃)₂十1/2O₂+2H₂O—→CaSO₄·2H₂O+ SO₂+H₂O ;

CaSO₃1/2H₂O+1/2O₂+3/2H₂O—→CaSO₄.2H₂O 

在吸收塔内石灰石浆液喷淋洗涤,并与烟气中SO₂充分接触和混合,SO₂被石灰石浆液所吸收,反应步骤及方程式如下:

(1) SO₂被液滴吸收SO₂(气)+H₂0==H₂SO₃(液)

(2)吸收的SO₂同溶液的吸收剂反应生成亚硫酸钙CaCO₃(液)+H₂SO₃(液)==CaSOs(液) + H₂O+ CO₂(气)

(3)浆液中 CaSO₃达到饱和后,即开始结晶析出 CaSO₃(液)——CaSO₃(固)

(4)在循环池中溶液中的CaSO₃与溶于液滴中的氧反应,氧化成硫酸钙

CaSO₃(液) +½O₂(液)==CaSO₄(液)

(5) CaSO₄(液)溶解度低,从而结晶析出

CaSO₄(液) +2H₂O==CaSO₄·2H₂O(固)

吸收塔内的pH值对SO₂吸收的影响,一般将pH值控制在多大范围内?如何控制pH值?

答:pH值高有利于SO₂的吸收但不利于石灰石的溶解,反之,pH值低有利于石灰石的溶解但不利于SO₂的吸收。一般将pH值控制在5~6.2的范围内。通过调节加入吸收塔的新鲜石灰石浆液流量来控制pH值。

影响吸收塔中浆液浓度的因素。

答:使浓度增大的因素有:原烟气对吸收塔内水分的蒸发携带、不断补充的吸收剂及飞灰等固体颗粒物、脱硫反应所生成的固体颗粒物;使浓度变小的因素有:除雾器冲洗水、吸收塔补水、水力旋流器回水、石膏产品的连续排放。

吸收塔浆液密度怎样实现自动控制?

答:为了优化 FGD系统的性能和整个系统的水平衡,需要连续监测吸收塔的浆液密度,并通过调节加入吸收塔反应池的回收水量来控制该密度。吸收塔浆液正常质量分数为10%-30%。通过对实时测得的石膏浆液泵出口的浆液密度和系统中设定的浆液密度的设定值进行比较,来自动操作吸收塔浆液密度控制阀。通过该阀的开、关来维持吸收塔浆液密度在规定的范围之内:如果测得的浆液密度大于设定值上限,就自动打开该阀排出浓浆;如果测得的浆液密度小于设定值的下限,则关闭该阀。

对脱硫吸收塔有何要求?

答:吸收塔是烟气脱硫的核心装置,应满足以下基本要求:

(1)气液间有较大的接触面积和一定的接触时间。

(2)气液间扰动强烈,吸收阻力小,对SO₂的吸收效率高。

(3)操作稳定,要有合适的操作弹性。

(4)气流通过时的压降要小。

(5)结构简单,制造及维修方便,造价低廉,使用寿命长。

(6)不结垢,不堵塞,耐磨损,耐腐蚀。

(7)能耗低,不产生二次污染。

在塔内完成哪些主要工艺步骤?

答:吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置,要求气液接触面积大,气体的吸收反应良好,压力损失小,并且适用于大容量烟气处理。在这一装置中完成以下主要工艺步骤:

①在洗涤浆液中对有害气体的吸收;

②烟气与洗涤浆液分离;

③灰浆的中和;

④将中间中和产物氧化成石膏;

⑤石膏结晶析出。

介绍湿法脱硫系统中吸收塔的几种类型

答:吸收塔主要类型有:喷淋塔、填料塔、双回路塔和喷射鼓泡塔以及双接触流程液柱吸收塔等五种。

(1)喷淋塔是湿法工艺的主流塔型,多采用逆流布置。烟气以3m/s的流速从喷淋区下部进入吸收塔,与均匀喷入的吸收浆液逆流接触。这种塔内部构件少,结垢的可能性小,压力损失小。逆流运行有利于烟气与吸收浆液充分接触,且阻力损失比顺流小。

(2)填料塔。这种塔在塔身内采用塑料格栅填料,相对延长了气液两相的接触时间,从而可保证较高的脱硫率。采用顺流或逆流方式,顺流时空塔气速约为4~5m/s,与逆流方式相比,结构较紧凑。

(3)双回路塔。塔身被一个集液斗分成两个回路:下段作为预冷却区,并进行一级脱硫;上段为吸收区,其排水经集液斗引入塔外另设的加料槽。

(4)喷射鼓泡塔。采用喷射鼓泡反应器,烟气通过喷射分配器以一定的压力进入吸收液中,形成一定高度的喷射鼓泡层,净化后的烟气经上升管进入混合室,除雾后排放。

(5)双接触流程液柱吸收塔。它由逆/顺流的双塔组成,平行竖立于氧化反应罐之上。塔内下部均匀布置压力喷嘴,在后置的顺流塔顶部设置有除雾器。由于液柱塔内气液两相反复接触,充分传质,因此,能保证较高的脱硫效率。

 防止吸收塔结垢和堵塞的常见方法有哪些?

答:防止结垢和堵塞的常见方法有:

①在工艺设计上,控制吸收液中水分的蒸发速度和蒸发量;

②使溶液的pH值合理稳定;

③使溶液中易于结晶的物质不要过饱和;

④保持溶液有一定的晶种;

⑤严格除尘,控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量;

⑥设备结构作特殊设计,或选用不易结垢和堵塞的吸收设备,例如喷淋空塔比填料塔不易结垢和堵塞,选择表面光滑不易腐蚀的材料制作吸收设备;

⑦定期对相关部位进行水冲洗。

 石灰石湿法烟气脱硫工艺中,脱硫反应速率变决于什么?

答:脱硫反应速率取决于以下四个速度控制步骤:

(1)CO₂、O₂和SO₂的吸收。

(2) HSO₃⁻的氧化。

(3)石灰石的溶解。

(4)石膏的结晶。

钙硫比对脱硫效率的影响。

答:钙硫比是指注入的吸收剂量与吸收的SO₂量的摩尔比,它反映单位时间内吸收剂原料的供给量,通常以浆液中吸收剂浓度作为衡量度量。在保持浆液量(液气比)不变的情况下,钙硫比增大,注入吸收塔内吸收剂的量相应增大,引起浆液pH值上升,可增大中和反应的速率,增加反应的表面积,使SO₂吸收量增加,提高脱硫效率。但由于吸收剂溶解度较低,其供给量的增加将导致浆液浓度的提高,会引起吸收剂的过饱和凝聚,最终使反应的表面积减少,影响脱硫效率。

液气比对石灰石一石膏法的脱硫系统有哪些影响?

答:液气比是指与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量的比值,它直接影响设备尺寸和操作费用。液气比决定酸性气体吸收所需要的吸收表面。在其他参数一定的情况下,提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度,使液气间的接触面积增大,脱硫效率也增大,要提高吸收塔的脱硫效率,提高液气比是一个重要的技术手段。另一方面,提高液气比将使浆液循环泵的流量增大,从而增加设备的投资和能耗,同时,高液气比还会使吸收塔内压力损失增大,增加风机能耗。

提高烟气流速对石灰石一石膏法 FGD 系统的影响。

答:在石灰石一石膏法FGD系统中,如果保持其他参数不变,提高吸收塔内烟气流速有以下影响:

(1)可以提高气液两相流的湍动,降低烟气与液滴间的膜厚度,提高传质效果,从而提高脱硫效率。

(2)由于烟气流速提高,喷淋液滴的下降速度将相对降低,使单位体积内的持液量增大,增大了传质面积,增加了脱硫效率。

(3)烟气流速提高,可以设计塔径较小的吸收塔,这样就可减少吸收塔的体积,从而降低吸收塔造价。

(4)烟气速度增加,会使气液接触时间缩短,脱硫效率可能下降。试验表明,烟气流速在2.44~3.66m/s之间逐渐增大时,脱硫效率逐渐下降;但当烟气流速在3.66~24.57m/s之间逐渐增大时,脱硫效率几乎与烟气流速的变化无关。

(5)烟气速度增加,使吸收塔内的压力损失增大,能耗增加。

(6)烟气速度的增加,会使烟气携带液滴的能力增加,使烟气带水现象加重。

 浆液pH值是怎样影响浆液对SO₂的吸收的。

答:浆液池的pH值是石灰石一石膏法脱硫的一个重要运行参数。一方面,pH值影响SO₂的吸收过程。pH值越高,传质系数增加,SO₂吸收速度就快,但不利于石灰石的溶解,且系统设备结垢严重。pH值降低,虽利于石灰石的溶解,但是SO₂吸收速度又会下降,当pH值下降到4时,几乎不能吸收SO₂了。另一方面,pH值还影响石灰石、CaSO₄·2H₂O和CaSO₃·1/2H₂O的溶解度。随着pH值的升高,CaSO₃的溶解度明显下降,而CaSO₄的溶解度则变化不大。因此,随着SO₂的吸收,溶液pH值降低,溶液中 CaSO₃的量增加,并在石灰石颗粒表面形成一层液膜,而液膜内部 CaCO₃的溶解又使pH值上升,溶解度的变化使液膜中的CaSO₃析出,并沉积在石灰石颗粒表面,形成一层外壳,使颗粒表面钝化。钝化的外壳阻碍了CaCO₃的继续溶解,抑制了吸收反应的进行。因此,选择合适的pH值是保证系统良好运行的关键因素之一。一般认为吸收塔的浆液pH值选择在5.0~6.2之间为宜。

吸收塔pH值显示异常的现象、原因及处理方法。

答:在石灰石一石膏法中,pH值一般要求控制在5.0~6.2之间。pH值高有利于SO₂的吸收但不利于石灰石的溶解,pH值低有利于石灰石的溶解但不利于SO₂的吸收。造成pH值显示异常的原因有:

(1)pH计电极污染、损坏、老化。

(2)pH计供浆量不足。

(3)pH计供浆中混入工艺水。

(4)pH计变送器零点漂移。

(5)pH计控制模块故障。

处理的方法是:

(1)清理、更换pH计电极。

(2)检查pH计连接管线是否堵塞。

(3)检查吸收塔排出泵的供浆状态。

(4)检查pH计的冲洗阀是否泄漏。

(5)检查校正pH计。

(6)检查pH计模块情况。

吸收塔液位异常的现象、产生的原因及处理方法。

答:吸收塔液位异常指液位过高、过低或波动过大。

造成吸收塔液位异常的原因有:

(1)吸收塔液位计不准。

(2)浆液循环管道泄漏。

(3)各种冲洗阀关闭不严。

(4)吸收塔泄漏。

(5)吸收塔液位控制模块故障。

相应的处理方法是:

(1)冲洗或检查校正液位计。

(2)检查修补循环管道。

(3)检查更换阀门。

(4)检查吸收塔及底部排污阀。

(5)更换模块。

脱硫率低的原因有哪些?怎样处理?

答:FGD系统脱硫率低可能是以下原因造成的:

(1)吸收塔出口和入口的二氧化硫浓度测量不准确。

(2)循环浆液的pH值测量不准确。

(3)烟气流量增大,超出系统的处理力。

(4)烟气中的二氧化硫浓度过高。

(5)吸收塔的pH值偏低(<5.0)。

(6)循环浆液流量减小。 

可采取以下措施进行处理: 

(1)校准二氧化硫监测仪。

(2)校准pH计。

(3)申请锅炉降负荷运行。

(4)检查并增加石灰石浆液的投配。

(5)检查脱硫循环泵的运行情况。

(6)增加脱硫循环泵的运行数量。

在脱硫吸收塔内形成化学垢的机理。

答:在浆体液相中,当石膏的过饱和度达到一定程度时,才能维持石膏从液相中结晶析出过程。但是,当石膏在液相中 的过饱和度太高,超过1.3~1.4时,Ca₂⁺、SO₄²⁻构晶离子聚果速度很高,将迅速地聚集生成数目极其众多的微小的晶核。这些数目众多的微小晶核可能粘附在石膏晶种或石灰石颗粒表面,也可能粘附在装置构件的内表面。当浆液中没有足够的石膏晶种时,晶核就更趋向于在设备粗糙表面上析出,并逐渐长大形成石膏垢。这种垢的附着力很强,表面有明显的结晶形态,且坚硬。

吸收塔入口烟尘增加对脱硫系统有什么影响?

答:在运行中因除尘器故障等原因会使吸收塔入口烟尘增加,从而会降低脱硫效率。烟尘中的HF(氟化氢)进入脱硫塔与水接触,CaCO₃中 Ca²⁺与F⁻发生反应生成CaF₂,同时,飞灰中的铝离子溶解进脱硫塔内的浆液中,生成AlF。由于这些AIFn多核络合物阻碍钙的离子化,使得与SO₂的吸收反应无法进行。即使投入等摩尔的CaCO₃,也无法与SO₂反应,从而导致钙的供给量不足,脱硫浆液pH值降低,脱硫效率下降。另外,大量的粉尘会污染GGH换热面,使换热效率降低。此外,粉尘进入吸收浆液系统,增加了管道的磨损,并使副产品石膏的品质大大下降。

吸收塔检修工艺要点及质量要求。

答:二氧化硫吸收塔检修工艺要点及质量要求为:

(1)检查塔防腐内衬(树腊)的磨损及变形。要求清除塔内及干湿界面的灰渣及振垢物;用电火花仪检查防腐内衬有无损坏,用测后仪检查内村的磨损情况;检查塔壁变形及开焊情况。当出现变形及开焊时,采用内顶外压校直。

疑量要求为:

①各部位清洁,无杂物;

②内衬无针孔、装纹、鼓泡和剥落,磨损厚度不小于原厚度的1/3;

③塔壁平直,焊缝无裂纹。

(2)检查格栅梁及托架。检查格栅梁及托架的防腐磨损情况,视情况修补或更换;检查托架安装是否平稳,测量水平度。

质量要求为:梁、架防腐层完好,水平度不大于2mm。

(3)检查氧化配气管,做鼓泡试验。氧化配气管检修的工艺要求为:

①用水冲洗,疏通配气管;

②检查焊缝及断裂情况,进行补焊;

③检查管子定位抱箍有脱落,并拧紧补齐;

④塔罐内注水淹没喷嘴,通入压缩空气做鼓泡试验。

质量要求为:

①无堵塞;

②焊缝及管道无裂纹、脱焊;

③抱箍齐全、牢固;

④氧化配气管的喷嘴鼓泡均匀,管道无振动。

(4)检查各部位冲洗喷嘴及管道、阀门。主要是检查喷嘴是否完整,有无堵塞,磨损,管道是否畅通。

质量要求为:管道无泄漏,阀门开关灵活,管道应无腐蚀,法兰及阀门无损害。

(5)检查格栅填料。

质量要求为:格栅无严重结垢,格栅无损坏,表面光洁。当出现严重堵塞、结垢情况时从塔内取出,除垢、清洗;如有损坏,更换损坏件。

(6)检查除雾器。除雾器的堵塞、损坏、变形等,都会严重影响到其后烟道的腐蚀程度。除雾器的主要部件是芯体、紧固件和漏斗排水管。

质量要求为:除雾器芯体无杂物堵塞,表面光洁,无变形、损坏,连接紧固件完好、牢固,漏斗及排水畅通。

吸收塔重新衬胶采取哪些步骤?

答:吸收塔重新衬胶需进行以下步骤:

①将原衬胶剥离;

②将金属表面干燥处理;

③将金属表面进行首次喷砂处理,必要时进行研磨;

④对金属表面进行质量检验;

⑤对金属表面进行再次喷砂处理,必要时进行抛光处理;

⑥重新衬胶。

检修后的吸收塔出、入口烟气挡板的调试步骤及方法。

答:(1)检查烟气挡板的叶片、密封垫、连杆及相应的执行机构,应安装完毕没有损坏。

(2)所有螺栓紧固完毕。

(3)烟道安装完毕,烟道严密性试验完毕,烟道内的杂物已清理干净。

(4)分别用远控、就地电动及就地手动的方式操作各烟气挡板。挡板应开关灵活,开关指示及位置反馈信号正确。

(5)就地检查挡板的开、关是否到位。当挡板全关时,检查若有间隙,须调整相应的执行机构或密封。

(6)烟气挡板的连锁保护检查和试验。

脱硫岛热工系统的组成及功能。

答:脱硫岛热工自动化系统是脱硫岛的重要组成部分,是脱硫系统正常运行的基本条件。脱硫岛热工自动化系统主要包括三部分:

(1)就地仪表检测系统。就地仪表检测系统是热工自动化系统的基础,主要是对脱硫岛现场的各个运行参数和设备的运行状况进行监测、测量和采集,并反馈至分散控制系统(DCS),为脱硫岛的正常运行提供可靠的数据。

(2)分散控制系统(DCS)。分散控制系统(DCS)是脱硫岛热工自动化系统的中枢。运行人员通过DCS系统采集现场仪表所提供的现场数据,并通过DCS系统向就地各个设备发送指令,调整状态,保持脱硫岛的正常运行。

(3)其他辅助系统。其他辅助系统是对就地仪表检测系统和DCS系统的补充,包括工业电视,火灾报警,电源等。

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