1 吸收塔漿液濃度高容易引起石膏結(jié)垢
??? 吸收塔漿液濃度一般按設計控制在 20-25%左右,但是現(xiàn)場由于種種原因控制不到位,如:石膏排出泵故障、石膏旋流站故障、真空皮帶脫水系統(tǒng)故障、水平衡控制不好、石膏品質(zhì)較差難以脫水等種種原因造成石膏排出困難,因而吸收塔漿液濃度升高,有的吸收塔漿液濃度甚至高達 50%以上。還有的電廠吸收塔漿液密度計頻繁損壞或堵塞,造成運行過程中無法準確觀測漿液密度,從而無法準確的進行石膏排出,也會造成吸收塔漿液濃度升高。
??? 吸收塔漿液濃度升高后會給脫硫系統(tǒng)帶來一系列的影響,下面簡單的進行分析。溶解是指溶液中的固體離解成離子的過程,沉淀是指溶液中的離子結(jié)合成固體的過程。 一種物質(zhì)在漿液中是溶解還是沉淀取決于溶液中該種物質(zhì)的離子組分及離子組分濃度。 例如對于石膏來說,其沉淀速率的快慢受如下因素影響:
Rg = kaCV (RSG - 1)
其中: Rg :石膏沉淀速率
?????? K:速率常數(shù)
?????? a: 每單位重量石膏的活性表面積
?????? C: 石膏固體的濃度
?????? V: 反應槽體積
?????? RSG: 石膏相對飽和度
??? 從石膏沉淀速率來看,石膏濃度直接與沉淀速率成正比,但石膏能不能沉淀,還取決于石膏的相對飽和度 RSG。當吸收塔的石膏漿液中的 CaSO4·2H2O 過飽和度大于 1 時,石膏就開始沉淀,但此時沉淀優(yōu)先在自己的晶種上沉淀。但當過飽和度大于或等于 1.4 時,溶液中的 CaSO4 就會在吸收塔內(nèi)各組件表面析出結(jié)晶形成石膏垢。石膏過飽和度 為[Ca2+]、[SO42-]和[H2O]2的乘積與 Ksp(石膏濃度積常數(shù))的比值。石膏過飽和度越大,結(jié)垢形成的速度就越快,僅當過飽和度<1.4 時才不容易在吸收塔內(nèi)各組件表面析出結(jié)晶形成石膏垢。要使石膏過飽和度<1.4,需適當?shù)卦O計吸收塔內(nèi)石膏漿液濃度、液氣比和提高氧化率。日本三菱的試驗認為液氣比越小,石膏過飽和
度越高,使石膏過飽和度<1.4 的最低液氣比為 11。
2 吸收塔漿液濃度高會引起很多系統(tǒng)問題
? 2.1 對設備、管道及電耗的影響
??? 當漿液濃度升高時,造成密度大、循環(huán)泵電流增加、電機線圈溫度升高,從而造成循環(huán)泵、石膏排出泵等工作負荷增大,電耗增加。漿液濃度升高后對循環(huán)泵、石膏排出泵、吸收塔攪拌器、漿液循環(huán)管道、石膏排出管道等沖刷、磨損增加。
? 2.2 對石膏脫水、廢水系統(tǒng)的影響
??? 2.2.1吸收塔漿液濃度高,造成石膏旋流站底流必然增高,相應
的會增加真空皮帶脫水機的負荷。如果濃度過高,會造成石膏脫水效果不好,脫出的石膏含水率高。
? 2.3 對噴淋管組的影響
??? 當吸收塔漿液濃度高到一定程度時, 煙氣中攜帶的石膏會沉積在最上層噴淋管上,造成最上層的噴淋管承重增加。中下層的噴淋管由于有上面的噴淋沖刷,一般不會沉積石膏。還有吸收塔漿液濃度升高后也容易在噴淋管組內(nèi)部形成沉積, 噴淋管組內(nèi)部沉積后,造成噴淋管組噴淋通流量不夠,或者噴淋管噴淋的覆蓋面積不夠,影響吸收塔的脫硫效率。因此在循環(huán)泵停運時,必須用清水將循環(huán)泵和噴淋管組進行沖洗。如果噴淋管組的管道或噴嘴堵塞后,還會造成循環(huán)泵的阻力增加,循環(huán)泵對噴淋管組的壓力增大??傊C合上述幾個原因:漿液濃度高后漿液的重量會增大,濃度高容易造成石膏在最上層噴淋管沉積,濃度高同時還會造成噴淋管內(nèi)石膏沉積,循環(huán)泵對噴淋管的壓力大等。由于上述幾種原因的綜合作用導致噴淋管組承載力加大,當承載力大到一定程度后,會導致噴淋管組坍塌。
噴淋管上堆積石膏過多造成石膏噴淋管組坍塌
2.4 對循環(huán)泵入口濾網(wǎng)及循環(huán)泵的影響
??? 石膏濃度超過了石膏的過飽和度,造成石膏在塔壁、塔底、循環(huán)泵入口濾網(wǎng)等部位大量沉積,慢慢的,尤其是循環(huán)泵入口濾網(wǎng),石膏大量沉積,堵住了循環(huán)泵的入口濾網(wǎng),見下面照片。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵住后,循環(huán)漿液量下降,從而循環(huán)流量減少,造成循環(huán)泵容易氣蝕,循環(huán)泵氣蝕后容易造成循環(huán)泵葉輪損壞,再加上漿液的腐蝕,使循環(huán)泵葉輪損壞很快。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵塞加上葉輪損壞,造成漿液循環(huán)量下降,循環(huán)量下降后,液氣比降低,脫硫效率降低,液氣比降低后,按照日本三菱的試驗結(jié)論,液氣比越低,石膏過飽和度越高,越容易造成石膏在各處沉降,從而造成惡性循環(huán),問題越來越嚴重。
圖一、循環(huán)泵入口濾網(wǎng)堵塞
圖二、循環(huán)泵葉輪氣蝕、腐蝕
循環(huán)泵氣蝕還容易引起循環(huán)泵震動,循環(huán)泵震動又會帶動循環(huán)管道震動、帶動循環(huán)泵入口濾網(wǎng)震動,循環(huán)泵堵塞后,還會造成循環(huán)泵入口濾網(wǎng)差壓大,循環(huán)泵濾網(wǎng)在承受壓力較大的情況下加上震動,當承受力達到一定極限時會出現(xiàn)損壞。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)壞后,破碎的碎片會通過循環(huán)泵進入循環(huán)管道,破壞循環(huán)管道襯膠,再加上循環(huán)管道震動,襯膠更容易脫落。循環(huán)泵入口濾網(wǎng)碎片加上襯膠碎片又容易堵塞噴淋管組噴嘴,引起更大的系統(tǒng)問題。
循環(huán)泵入口濾網(wǎng)損壞
? 2.5 漿液濃度高對除霧器、入口煙道和 GGH 的影響吸收塔漿液濃度高,容易造成石膏沉積,石膏不但容易在吸收塔內(nèi)沉積,同時也容易隨著煙氣在除霧器、入口煙道和 GGH處沉積,從而造成整個煙氣系統(tǒng)阻力增大,電耗增加,頻繁的進行除霧器、入口煙道及 GGH 沖洗,一方面增加電耗,同時也增加水耗,這與目前國家提出的節(jié)能減排嚴重背道而馳。另外頻繁的進行沖洗,導致的后果是水平衡不好控制,各個漿液罐不是溢流就是液位太低,給運行調(diào)整帶來很大困難。
除霧器上的石膏沉積
GGH 上的石膏沉積
3 吸收塔漿液濃度高與其他因素混在一起,問題更為嚴重。
? 3.1 漿液濃度高與氧化效果不好
??? 吸收塔漿液氧化不充分,造成漿液中亞硫酸鈣含量高,亞硫酸鈣比較粘,比較粘的亞硫酸鈣如果再加上石膏濃度高,其結(jié)果石膏更容易在四處沉積,上面章節(jié) 2 介紹的情況都會發(fā)生,而且情況會更為嚴重。當然如果亞硫酸鈣濃度高到一定程度,還會引起吸收塔漿液亞硫酸鈣中毒。