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技术 | 热电厂脱硫系统工艺用水分析

北极星电力网北京福彩快乐8和值走势图  来源:《辽宁化工》  作者:张家斌  2019/7/11 13:46:00  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 脱硫 热电 火电技术

北极星火力发电网讯:摘要:通过分析燃煤电厂氨法脱硫工艺补水分析,使用新鲜水、循环水等作为工艺水带入的钙镁离子在脱硫系统内循环,不断被浓缩,导致脱硫系统局部存在结垢、堵塞和磨损,影响脱硫装置的稳定运行,设备运行可靠性低,成为制约脱硫装置长周期运行的瓶颈问题之一,通过优化用水,实现热电厂脱硫系统稳定运行环保达标的目标。

关键词:热电厂;氨法脱硫;结垢;新鲜水

某热电厂6台60MW汽轮发电机组和6台410t/h煤粉锅炉于1988年1月投产和2005年10月投产;2台65MW汽轮发电机组和2台410t/h煤粉锅炉于1998年12月投产,主要担负向炼油、化工装置供热和供电任务。锅炉氨法脱硫超低排放工程2015年3月份改造完成开工,到2018年2月份,历时23个月完成超低排放任务,实现了8台燃煤锅炉的超洁净排放改造任务。热电厂配套水处理装置包括1800t/h双室浮床离子交换水处理装置、860t/h三室浮床离子交换水处理装置、400t/h反渗透水处理装置、200t/h污水回用装置、1×24000t/h循环水装置、2×16000t/h循环水装置,依托现有水处理装置和水源实现对脱硫装置的供水。

氨法脱硫是用液氨或氨水作为脱硫剂,脱出燃煤电厂烟气中SO2,分为吸收、氧化、浓缩、离心分离和干燥等几个步骤,把烟气中的SO2转化成可利用的(NH4)2SO4固体。氨法脱硫原设计使用新鲜水作为工艺补水,主要用于塔内循环、设备冷却、设备冲洗等,无生产废水产生,新鲜水带入的钙镁离子在脱硫系统内循环,被不断浓缩、结晶,其中一部分结晶同硫酸铵产品带出,另一部分结晶在锅炉超洁净排放改造运行过程中存留在系统中,导致系统局部存在结垢、堵塞,降低了设备运行的可靠性,部分管线结垢问题尤为突出,成为制约装置长周期稳定运行的瓶颈问题之一。

1 使用新鲜水或循环冷却水的危害

1.1 浓缩段喷淋层及浓缩段塔壁结垢降低脱硫效率

工艺用水使用新鲜水或循环冷却水作为补充水,被不断蒸发浓缩,在管道内壁结垢加速管道磨损及堵塞,降低设备使用寿命,造成管道堵塞见图1。

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在质地坚硬的结垢层脱落时,损坏防腐涂层,加速设备腐蚀、造成设备塔体渗漏,脱落的结垢层散落在吸收塔底部,造成风管堵塞,循环泵入口滤网堵塞,造成循环系统脱硫效率降低,增加检修维护工作量。小的结垢体会通过浆液循环泵输送至浆液喷淋层,在此过程中会加速浆液循环泵叶轮的磨损,造成喷嘴堵塞堵塞、脱落,喷淋层堵塞等见图2。

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1.2 氧化段高含盐量运行增加结垢几率

工艺用水使用新鲜水或循环冷却水作为补充水,被不断蒸发浓缩,在加氨浓度变化较大时pH值局部剧烈变动,结垢异常明显,氧化段喷淋层、喷嘴结垢,降低喷淋流量和浓缩效果,流速降低部位会因为系统留存的灰量增加导致堵塞,硫酸铵结晶量减少,影响运行效果。

1.3 pH计电极结垢导致失效

pH计是氨法脱硫工艺中加氨量控制的主要仪表,主要测量单元为pH电极。对于pH电极,内充填有含饱和AgCl的3mol/Lkcl缓冲溶液,pH值为7。Ag/AgCl内参比电极的电位是恒定不变的,它与待测试液中的H+活度(pH)无关。当浸泡好的玻璃膜电极进入待测试液时,电极膜外层的水化层与试液接触,由于H+活度变化,将使电极表面外层的水化层离解平衡发生移动,此时,就可能有额外的H+由溶液进入水化层,或由水化层转入溶液,因而膜外层的固液界面上电荷分布不同,跨越膜的两侧界面的电势差发生改变,这个改变与试液中的[H+]有关。由于循环液结垢倾向严重,测量单元电极很快结垢或结晶,阻止电极表面外层的水化层离解平衡发生移动,使pH计指示失真,失去了加氨指导依据,只能改为其它仪表参数控制加氨量,导致氨法脱硫加氨量的控制精度低,pH值波动大,增加了浆液循环系统结垢倾向,降低了超低排放的可靠性。

2 原因分析

2.1 使用新鲜水作为工艺水的影响

新鲜水来源于地下水与引黄河水混水,水质见表1,设计直接作为氨法脱硫工艺用水之一,脱硫塔单台蒸发量不断进行,保有水量不变,循环量一定,运行温度在50~70℃,随着水在开式循环系统中的浓缩,各种离子浓度不断增高,硫酸钙等因达到其溶度积而成为过饱和溶液,装置不断蒸发浓缩,浓缩时其中的硫酸钙,随着温度升高,水的蒸发,浓度逐渐增大,当其浓度超过溶解度之后壁面附近溶液的过饱和会生成沉淀析出,并沉积在流通管壁表面上,在50~82℃之间为CaSO4·1/2H2O,从而形成致密坚硬的硫酸钙垢。根据某美国公司提出的硫酸钙指数

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(单位为CaCO3,mg/L)>5×105时,有硫酸钙析出。根据某日本公司提出的硫酸钙指数(水温40℃)。

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(单位为mg/L)>1×106时,有硫酸钙析出。溶液中的硫酸钙晶体由于浓度差的作用而向壁面扩散,最终完全覆盖于接触壁面上,此时结垢过程为传质控制;此外,溶液中的Ca2+和SO42-也会由于浓度差的作用而向壁面扩散,并附着于壁面上,在电荷引力的作用下相互连接在壁面上形成硫酸钙结晶,最终完全覆盖于接触壁面。

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2.2 循环水冷却水对脱硫循环系统的影响

设计机泵机封冷却水、部分冲洗水使用电厂凝汽器用循环水,冷却水排地沟经地坑泵回收至脱硫塔。热电厂的循环冷却水水源为黄河水与地下水混水,采用浓缩倍率在4.0以上运行,2018年11月份上半月循环冷却水水质见表2,为阻止系统结垢腐蚀,采用加硫酸和低磷配方处理的循环水稳定、分散、缓蚀阻垢药剂技术处理,加硫酸控制pH值,加缓蚀剂防止金属腐蚀,控制氯离子小于1000mg/L防止金属材质不出现点蚀,加阻垢分散剂控制钙硬与碱度之和小于1500mg/L在换热器表面不出现结垢,在循环水系统稳定运行条件下不结垢。当循环水进入脱硫系统,水质稳定阻垢缓蚀剂很快失效且不能补加,过浓的循环水水质加快了脱硫系统结垢。

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