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脱硫塔出口温度对半干湿法烟气脱硫率的影响

 一路心行 2014-06-13

脱硫塔出口烟气温度对脱硫率的影响,又可表示为近绝热饱和温度差对脱硫率的影响。在半干法烟气脱硫防腐工艺中,一定湿度和温度的未饱和烟气进入脱硫塔,与雾化轮或喷嘴喷入的石灰浆液液滴相接触,因烟气尚未饱和,水分便不断向烟气中汽化。假设脱硫塔保温良好,既无热损失,也不从外界补充热量。水分汽化所需的潜热只能来自烟气的显热,致使烟气的温度逐渐下降,烟气湿度不断增高。与水汽化等量的热又以潜热形式带回烟气中,因此烟气的热焓不变。另外,整个过程进行的时间也非常短,因此该过程可看成是烟气系统的绝热降温过程。如果给水量充足,当烟气达到饱和时,烟气的温度就不再下降,此相对稳定状态的温度便称为烟气的绝热饱和温度。

在所有的半干法烟气脱硫防腐工艺中都有一个重要的运行工艺参数——近绝热饱和温度差( ap-proaches to the adiabatic saturation temperature,AAST),近绝热饱和温度差为脱硫塔出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差,这个参数用于衡量烟气接近绝热饱和温度的程度(即烟气接近饱和状态的程度),分析吸收塔内工况及与脱硫率的关系,是最重要的运行参数之一。       在运行的过程中,AAST的确定直接影响脱硫率和装置的运行稳定性,主要体现在以下方面。

①     如果吸收塔出口烟气平均温度控制得越接近绝热饱和温度,即AAST越小,表明出口烟气温度越低,烟气湿度越大,石灰浆滴的蒸发速率降低,液滴的停留时间延长,完成液滴干燥以达到允许残余水分含量的时间就越长,吸收剂可维持较长的湿态时间,也就是增加了气液反应的时间,由于S02与脱硫剂的反应条件主要受液相传质控制,气液反应时间的增加就可期望达到更高的脱硫率。  

②对于气固脱硫反应阶段,脱硫剂上吸附的水分对促进S02的吸附和反应起着关键性的作用。AAST越低,烟气湿度越大,剩余脱硫剂内部所含的水分越高,脱硫效果就越好。有研究表明水分存在可使钙基吸收剂反应活性增加,当钙基吸收剂中的水分超越某个临界值后,其反应机理相对于干燥状态已发生了明显变化。此时已经不是完整意义上的气固反应,而是转变为在液相中的离子反应。在液相中反应比固相中反应速度和反应面积要大得多,因此,除尘器中脱硫率也会提高。  

③AAST不能太低,否则会带来一系列的经济性和运行可靠性等问题,主要是堵塞和腐蚀严重,系统成本增加,并且不利于检修和维护。  

a·系统堵塞问题  AAST越低,石灰浆液中的水分需要的干燥时间越长,要求的脱硫塔高度(或直径)也就越大,增加了投资成本。如果脱硫塔的尺寸保持不变,水分在离开脱硫塔时仍然没有完全蒸发,将导致石灰浆液附着在脱硫塔和除尘器上,造成脱硫塔粘壁和除尘器堵塞,整个烟气系统阻力增大,系统运行可靠性降低,尤其是脱硫吸收剂和脱硫产物的混合物与水分结合后,形成类似水泥的物质,使脱硫塔和除尘器(特别是布袋除尘器)堵塞后的检修维护(如清灰)工作很不易进行,给运行工作人员造成额外的工作负担;另外,灰渣输送系统也易堵塞,难于正常运行。

b.腐蚀问题  由于脱硫塔出口温度接近绝热饱和温度,将出现结露现象,引起后面设备部件的腐蚀,降低设备和部件的使用寿命,使整个系统防腐要求增高。

影响脱硫效果的操作因素有哪些

●温度:温度升高时,MDEA的碱性减弱,对吸附不利,但温度过低又会导致原料气中较重组分冷凝,促使溶剂发泡;所以在正常的生产中通常保持溶剂的温度比气体进料温度高5—6℃。 压力:压力升高有利于吸附过程的进行,但过高的压力会导致原料气中的较重组分液化。 溶剂的循环量:溶剂的循环量不足会导致吸收效果差,循环量过大会导致动力消耗大,所以循环量应控制在刚好能满足化学吸附所需量为好。

脱硫后烟气的特点和腐蚀性 烟气采用湿法脱硫工艺,可使烟气中SO2的含量大大减少 (脱

除效率≥95%),但对造成烟气腐蚀主要成分的SO3脱 除效率并不高,仅20~30%左右。因

此,烟气脱硫后,虽然 能使大气环境得到改善,但对烟囱的腐蚀隐患并未完全消除, 而且

对烟囱抗腐蚀性能提出了更高要求。脱硫后的烟气环境 变得低温、高湿,烟气的含水量增大

,此时烟气在上升过程 中,在烟囱内壁会出现结露现象;同时,烟气密度增加,烟 囱自拔

力减小,烟囱内的烟气压力升高,加剧烟气外渗。脱 硫后的烟气中单位体积的稀释硫酸含量

相应增加。且脱硫处理后的烟气中还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质,形成腐蚀强度高

、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。国际烟囱协会(International 

Committee On Industrial Chimneys)在其发布的《钢烟囱标准规程》:1)烟气冷凝物中

氯化物或氟化物的存在将很大提高腐蚀程度  2)处于烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和烟气条

件通常被视为高腐蚀等级(化学载荷) 3)确定含有硫磺氧化物的烟气腐蚀等级是按SO3的

含量值为依据 4)烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸,它的化合温度约为60℃,低于氯酸温

度时,就会形成严重的腐蚀,即使是化合物中很少量的氯化物也会造成严重腐蚀。

烟气湿法脱硫处理中采用加设烟气加热系统(GGH)来提高 脱硫处理后排放的烟气温度,

可以将烟气温度提高到80℃及 以上,烟气冷凝结露温度约为65℃,通过GGH的烟气温度高 

于烟气的冷凝结露温度,有效减缓了烟气冷凝结露产生的腐 蚀性液体,同时烟气温度较高,

烟囱自拔力提高,烟囱内的 烟气压力不高,减少了烟气外渗。从理论上讲,采用烟气加 热

系统(GGH)能有利于减缓烟气的腐蚀(即提高烟气温度, 减少结露),但烟气湿度、水

分这些诱发腐蚀的因素依然存 在,这些也是值得关注和重视的。通过对设置脱硫系统加设 

GGH电厂的调查,烟囱烟气的温度均能够达到80℃以上,烟 气在烟囱排烟筒内部处于微结

露状态,结露形成的酸液较少 对排烟筒的腐蚀不大。在系统不设置GGH(烟气加热系统)

时,脱硫后的烟气温度为 40~50℃,均低于烟气冷凝露点温度65℃,且水份含量高、湿度 

很大并处于饱和状态,烟气处于全结露现象。烟气易于冷凝结露 并在潮湿环境下产生腐蚀性

的水液液体,酸液顺着排烟筒留下, 汇聚于积灰平台上,使烟囱内壁长期处于浸泡状态。对

一台 300MW机组来说,烟气中水气结露后形成的具腐蚀性水液理论 计算量约10~15吨/每

小时(实际运行小于此值),它主要依附于 烟囱内侧壁流下来至专设的排液口排到脱硫系统

的废液池中。脱 硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质,是 一种腐蚀

强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀 状况。同时烟气温度很低,烟气形成

正压,加剧烟气外渗。根据 我们在实地调查的结果,湿法脱硫烟囱冷凝结露液的PH值约在 

2.0~3.0,

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