循环流化床燃烧技术是 上世纪八十年代发展起来的一项新型煤燃烧技术。但由于循环流化床锅炉袋式除尘器烟气原始排放浓度较高,如何解决其尾部烟气排放,满足环保日益严格的要求是 设计人员选择该炉型首要考虑 的问题。锅炉尾部除尘从大类分,主要有干法和湿法。干法使用较广泛的是 电除尘器,在使用含硫量较高的燃煤时,通常还需在炉内添加脱硫剂,电除尘在循环流化床锅炉尾部烟气处理中应用较为广泛;湿法使用较广泛的是 湿法脱硫除尘器,其材质主要有麻石、不锈钢等,其中以麻石水膜脱硫除尘器使用较广。
湿法脱硫除尘器是 利用同一装置或系统同时脱除烟气中的SO2和烟尘,它集脱硫除尘为一体,具有结构简单、占地面积小、投资省和脱硫效率高的特点。湿法烟气脱硫除尘器按照烟气与洗涤液的接触方式可分为:喷淋式,水膜式,冲击式,旋流板式,填料塔式,流化床式等。从材质上分可分为麻石,玻璃钢,不锈钢等。近年来,燃煤循环流化床锅炉大力发展,大多采用电除尘进行尾部烟气处理。虽然电除尘器运行稳定,除尘效果好,但投资大,占地广,运行成本高,不能直接脱硫;因此,随着湿法脱硫除尘技术的发展,越来越多的工程采用湿法脱硫除尘器代替电除尘进行尾部烟气脱硫除尘,使湿法烟气脱硫除尘器得到极大发展和广泛使用。
在实际运行中,循环流化床锅炉采用湿法脱硫除尘器进行尾部烟气脱硫除尘相对电除尘,虽然占地省,投资低,但仍然存在很多问题诸如普遍存在腐蚀、结垢、阻塞以及风机带水等问题,甚至影响到锅炉难以持续稳定运行。因此,在工程设计当中,一定要合理解决这些存在的问题才能保证锅炉的正常运行。毕竟工程项目的持续稳定运行才是 工程设计的较终目标。以下从理论上对这些问题的形成原因进行探讨,从而找出合理的解决方法。
当烟气温度低于露 点时,烟气中的水蒸气将结露形成的小液滴附在烟道内壁和风机叶片上,液滴成分包含水、硫酸和硫酸盐,从而造成管路和风机腐蚀。一般当设备低于露 点运行,不到3个月就将引风机腐蚀,使引风机无法运行。当湿烟气中的水蒸气分压力达到饱和压力时,水蒸气的含量达到较大值。由于经过洗涤净化后的烟气基本处于饱和状态,因此即使脱水装置将烟气中的液态水全部脱除,当烟气到达引风机的温度低干露 点时,烟气中的水蒸气仍将风机叶片和其后烟道结露,造成风机带水。烟气的饱和水蒸汽含量与烟气温度呈指数关系。
当冬季环境温度低时,尾部烟道若没有保温或烟气再热装置时,这种 现象尤为严重。风机带水还会使引风机粘灰,严重时使风机失去动平衡而无法运行。当烟气温度为90℃时,其饱和水蒸汽含量为0. 4186kg/m3, 60℃时为0. 1297kg/m3,仅为90℃时的三分之一;当烟气温度大于100℃时,烟气中的水呈气态,风机不带水。综合考虑 ,烟气在除尘器出口温度应在60℃~70℃,这个温度也是 湿法脱硫除尘的较佳温度范围。在高原地区,由于受海拔高度和大气压的影响,露 点较平原地区略低,出口烟气温度在60℃左右即可运行良好。研究表明当脱硫反应温度为60℃时,反应较佳,同时应保证净化后的烟气高于露 点温度。
由于循环流化床锅炉大多燃用劣质煤,有时甚至燃烧煤研石或造气炉渣,因此其灰量大,原始含尘浓度高,单位烟气耗水量大,容易造成除尘器阻塞,风机带水。循环流化床在燃用高硫煤时,还结合采用炉内脱硫以提高脱硫效率,其烟气中残留的物质也容易使锅炉脱硝除尘器造成阻塞。洗涤液多采用循环方式,由于灰量大,若循环水过滤不好,水中沉淀物与杂质过多,必将造成喷嘴和输水管路阻塞。
其他因素
a烟气流速过高,易把洗涤液的细小液滴夹带走,造成风机带水。
b.某些除尘器脱水装置与导流叶片设计不合理烟气在除尘器内流动的空间狭小,极易造成粘壁现象,当设备长时期运行时,较终导致在脱水装置与导流叶片处阻塞。
c.一些工程将制取石灰浆液的附加装置省略去,改为从补水箱里加石灰粉,或直接加入脱硫装置里,由于脱硫剂在水中的溶解度很小,导致其在水中混合、扩散、溶解很慢,大部分沉淀在设备底部随灰渣排出,导致脱硫效率低。
解决措施
1)在经济条件允许的情况下,湿法脱硫除尘器应配备自动控制检测系统,及配备脱硫剂制浆储浆设备和脱硫剂自动添加设备,实现对pH值和烟气出口温度实时监测。严格控制洗涤液在除尘器入口值为pH=8~9,出口值为pH=5.5~6. 5,烟气出口温度在60~7 0℃保证在露 点以上运行。
2)为实现脱硫脱硝除尘器的水循环利用,要求洗涤液进行多级沉淀、过滤。沉淀池要定期清理对沉淀池的清理时要启动备用沉淀池。因此在设计时较好设计成1开1备或2开1备等形式的多个沉淀池,过滤池可采用微孔过滤砖进行过滤,也可采用高效灰水过滤器进行灰水过滤。在水的循环过程中,总水量不断减少,因此要设立自动补水设备以防止缺水或无水条件下运行。循环管路通常采用内衬塑料的金属管或带骨架的橡胶管以防腐蚀。3)安装高效低阻下排气旋风分离脱水装置,其阻力低,不易阻塞,脱水效率高。对脱水器后到引风机前烟道进行保温,降低烟气流速。同时,保证烟气在露 点以上运行,防止风机带水。
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