在溼法煙氣脫硫中,裝置常常發生結垢和堵塞。裝置結垢和堵塞,已成為一些吸收裝置能否正常長期執行的關鍵問題。為此,首先要弄清楚結構的機理,影響結構和造成堵塞的因素,然後有針對性地從工藝設計、裝置結構、操作控制等方面著手解決。
一些常見的防止結垢和堵塞的方法有:在工藝操作上,控制吸收液中水份蒸發速度和蒸發量;控制溶液的PH值;控制溶液中易於結晶的物質不要過飽和;保持溶液有一定的晶種;嚴格除塵,控制煙氣進入吸收系統所帶入的煙塵量,裝置結構要作特殊設計,或選用不易結垢和堵塞的吸收裝置,例如流動床洗滌塔比固定填充洗滌塔不易結垢和堵塞;選擇表面光滑、不易腐蝕的材料製作吸收裝置。
脫硫系統的結構和堵塞,可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器設定熱交換器結垢和堵塞。其原因是煙氣中的氧氣將CaSO3氧化成為CaSO4(石膏),並使石膏過飽和。這種現象主要發生在自然氧化的溼法系統中,控制措施為強制氧化和抑制氧化。 強制氧化系統透過向氧化槽內鼓入壓縮空氣,幾乎將全部CaSO3氧化成CaSO4,並保持足夠的漿液含固量(大於12%),以提高石膏結晶所需要的晶種。此時,石膏晶體的生長佔優勢,可有效控制結垢。
抑制氧化系統採用氧化抑制劑,如單質硫,乙二胺四乙酸(EDTA)及其混合物。新增單質硫可產生硫代硫酸根離子,與亞硫酸根自由基反應,從而干擾氧化反應。EDTA則透過與過渡金屬生成螯合物和亞硫酸根反應而抑制氧化反應。(5)腐蝕及磨損
煤炭燃燒時除生成SO2以外,還生成少量的SO3,煙氣中SO3的濃度為10~40ppm。由於煙氣中含有水(4%~12%),生成的SO3瞬間內形成硫酸霧。當溫度較低時,硫酸霧凝結成硫酸附著在裝置的內壁上,或溶解於洗滌液中。這就是溼法吸收塔及有關裝置腐蝕相當嚴重的主要原因。解決方法主要有:採用耐腐蝕材料製作吸收塔,如採用不鏽鋼、環氧玻璃鋼、硬聚氯乙烯、陶瓷等製作吸收塔及有關裝置;裝置內壁塗敷防腐材料,如塗敷水玻璃等;裝置內襯橡膠等。
含有煙塵的煙氣高速穿過裝置及管道,在吸收塔內同吸收液湍流攪動接觸,裝置磨損相當嚴重。解決的主要方法有:採用合理的工藝過程設計,如煙氣進入吸收塔前要進行高效除塵,以減少高速流動煙塵對裝置的磨損;採用耐磨材料製作吸收塔及其有關裝置,以及裝置內 壁內襯或塗敷耐磨損材料。近年來,中國燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術中,吸收塔的防腐及耐磨損已取得顯著進展,致使煙氣脫硫裝置的運轉率大大提高。
吸收塔、煙道的材質、內襯或塗層均影響裝置的使用壽命和成本。吸收塔體可用高(或低)合金鋼、碳鋼、碳鋼內襯橡膠、碳鋼內襯有機樹脂或玻璃鋼。美國因勞動力昂貴,一般採用合金鋼。德國普遍採用碳鋼內襯橡膠(溴橡膠或氯丁橡膠),使用壽命可達10年。腐蝕特別嚴重的如漿池底和噴霧區,採用雙層襯膠,可延長壽命25%。ABB早期用C-276合金鋼製作吸收塔,單位成本為63[wiki]美元[/wiki]/KW,現採用內襯橡膠,成本為22美元/KW。煙道應用碳鋼製作時,採用何種防腐措施取決於煙氣溫度(是否在酸性[wiki]露點[/wiki]或水蒸汽飽和溫度以上)及其成分(尤其是SO2和H2O含量)。
在溼法煙氣脫硫中,裝置常常發生結垢和堵塞。裝置結垢和堵塞,已成為一些吸收裝置能否正常長期執行的關鍵問題。為此,首先要弄清楚結構的機理,影響結構和造成堵塞的因素,然後有針對性地從工藝設計、裝置結構、操作控制等方面著手解決。
一些常見的防止結垢和堵塞的方法有:在工藝操作上,控制吸收液中水份蒸發速度和蒸發量;控制溶液的PH值;控制溶液中易於結晶的物質不要過飽和;保持溶液有一定的晶種;嚴格除塵,控制煙氣進入吸收系統所帶入的煙塵量,裝置結構要作特殊設計,或選用不易結垢和堵塞的吸收裝置,例如流動床洗滌塔比固定填充洗滌塔不易結垢和堵塞;選擇表面光滑、不易腐蝕的材料製作吸收裝置。
脫硫系統的結構和堵塞,可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器設定熱交換器結垢和堵塞。其原因是煙氣中的氧氣將CaSO3氧化成為CaSO4(石膏),並使石膏過飽和。這種現象主要發生在自然氧化的溼法系統中,控制措施為強制氧化和抑制氧化。 強制氧化系統透過向氧化槽內鼓入壓縮空氣,幾乎將全部CaSO3氧化成CaSO4,並保持足夠的漿液含固量(大於12%),以提高石膏結晶所需要的晶種。此時,石膏晶體的生長佔優勢,可有效控制結垢。
抑制氧化系統採用氧化抑制劑,如單質硫,乙二胺四乙酸(EDTA)及其混合物。新增單質硫可產生硫代硫酸根離子,與亞硫酸根自由基反應,從而干擾氧化反應。EDTA則透過與過渡金屬生成螯合物和亞硫酸根反應而抑制氧化反應。(5)腐蝕及磨損
煤炭燃燒時除生成SO2以外,還生成少量的SO3,煙氣中SO3的濃度為10~40ppm。由於煙氣中含有水(4%~12%),生成的SO3瞬間內形成硫酸霧。當溫度較低時,硫酸霧凝結成硫酸附著在裝置的內壁上,或溶解於洗滌液中。這就是溼法吸收塔及有關裝置腐蝕相當嚴重的主要原因。解決方法主要有:採用耐腐蝕材料製作吸收塔,如採用不鏽鋼、環氧玻璃鋼、硬聚氯乙烯、陶瓷等製作吸收塔及有關裝置;裝置內壁塗敷防腐材料,如塗敷水玻璃等;裝置內襯橡膠等。
含有煙塵的煙氣高速穿過裝置及管道,在吸收塔內同吸收液湍流攪動接觸,裝置磨損相當嚴重。解決的主要方法有:採用合理的工藝過程設計,如煙氣進入吸收塔前要進行高效除塵,以減少高速流動煙塵對裝置的磨損;採用耐磨材料製作吸收塔及其有關裝置,以及裝置內 壁內襯或塗敷耐磨損材料。近年來,中國燃煤工業鍋爐及窯爐煙氣脫硫技術中,吸收塔的防腐及耐磨損已取得顯著進展,致使煙氣脫硫裝置的運轉率大大提高。
吸收塔、煙道的材質、內襯或塗層均影響裝置的使用壽命和成本。吸收塔體可用高(或低)合金鋼、碳鋼、碳鋼內襯橡膠、碳鋼內襯有機樹脂或玻璃鋼。美國因勞動力昂貴,一般採用合金鋼。德國普遍採用碳鋼內襯橡膠(溴橡膠或氯丁橡膠),使用壽命可達10年。腐蝕特別嚴重的如漿池底和噴霧區,採用雙層襯膠,可延長壽命25%。ABB早期用C-276合金鋼製作吸收塔,單位成本為63[wiki]美元[/wiki]/KW,現採用內襯橡膠,成本為22美元/KW。煙道應用碳鋼製作時,採用何種防腐措施取決於煙氣溫度(是否在酸性[wiki]露點[/wiki]或水蒸汽飽和溫度以上)及其成分(尤其是SO2和H2O含量)。