FGD系统运行对出口烟尘排放影响的研究

2015-07-11周艳明张鸿吴仁军陶莉车垚

湖南电力 2015年3期

周艳明，张鸿，吴仁军，陶莉，车垚

(1．国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007;2．湖南省湘电试验研究院有限公司，湖南长沙410007)

石灰石－石膏湿法脱硫工艺被广泛应用于燃煤电厂烟气脱硫系统中。FGD 系统的主要设备是吸收塔，而目前喷淋塔是石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型〔1－2〕。喷淋层设在吸收塔的中上部，喷淋层上端一般设置除雾器及其冲洗设备，主要用于分离由烟气携带的液滴〔3－4〕。

在实际运行过程中，为达到SO2的高效去除，对喷淋的雾化效果要求较高，因此喷淋层上方存在一定粒径区间范围的逃逸喷淋雾滴，由于除雾器对这些逃逸微细雾滴的捕集效果有限，因而排放的烟气将会携带一定量的吸收塔浆液，在烟囱出口形成俗称“石膏雨”的现象〔5－6〕。

文中从2 方面研究湿法FGD 系统运行对排放烟尘携浆的影响:

1)利用化学分析手段分析排放烟尘中的主要成分，同时研究各主要成分组成比例;2)以折流板式除雾器为研究对象，考察不同运行工况下排放烟尘浓度和成分变化规律，探讨除雾器性能参数与烟气携浆比例的关系。

1 排放烟尘中组分变化规律的研究

1.1 排放烟尘成分分析方法

1.1.1 排放烟尘中飞灰的测量方法

进入湿法FGD 系统的飞灰烟尘主要化学成分含量见表1。

表1 湿法FGD 入口飞灰烟尘主要化学成分含量 %

由表1 可知，飞灰中SiO2含量达到95%，而Al2O3，Fe2O3极易溶于吸收塔浆液，与浆液中Cl－反应生成(FeCl4)－，(AlCl4)－络合物。因而，对湿法FGD 出口排放烟尘中飞灰含量可以用盐酸处理法进行测量，而飞灰的质量分数ω 可由下式计算得出

式中 ω 为飞灰的质量分数(%);m0为滤筒重量(g);m1为现场采样后滤筒重量(g);m2为灼烧后不溶物的质量(g);m3为空白试验灼烧后不溶物的质量(g)。

1.1.2 排放烟尘中石灰石、石膏的测量方法研究

1)以硫酸根计滤筒中二水硫酸钙(石膏)含量:

式中 m1为以硫酸根计滤筒中二水硫酸钙含量(mg);C1为SO的浓度(mg/L);V 为定容体积;M1为SO的摩尔质量(g/mol);M2为二水硫酸钙的摩尔质量(g/mol)。

2)滤筒中CaCO3(石灰石)含量

式中 m2为以钙计滤筒中二水硫酸钙含量(mg);C1为Ca2+的浓度(mg/L);V 为定容体积;M1为Ca2+的摩尔质量(g/mol);M2为CaCO3(石灰石)的摩尔质量(g/mol)。

3)排放烟尘中石膏、石灰石的质量百分

式中 ω1为石膏的质量百分比(%);m0为现场采样后滤筒重量(g);m1为滤筒中石膏的重量(g)。

式中 ω2为石灰石的质量百分比(%);m0为现场采样后滤筒重量(g);m2为滤筒中石膏的重量(g)。

1.2 排放烟尘中燃煤飞灰、石膏、石灰石比例分析

选取A 电厂2 号机组湿法FGD 系统为测试对象，在脱硫系统入口烟尘浓度小于200 mg/m3(标干、6%O2)保证值情况下，分析排放烟尘中飞灰、石膏、石灰石比例。测试过程中湿法FGD 系统各运行工况均在其性能保证之内，具体测试数据见表2。

由表2 可知，当湿法FGD 系统各运行参数在性能保证值内时，总排口烟尘中飞灰浓度随FGD入口烟尘浓度的升高而升高，排放烟尘中飞灰比例约为68.7%～78.2%;排放烟尘中石灰石比例为4.5%～8.6%，排放烟尘中石膏含量为7.8%～8.8%，排放烟尘中吸收塔浆液浓度约为10～11 mg·m－3。

表2 A 电厂2 号机组湿法FGD 系统烟尘测试数据

2 湿法FGD 系统除雾器对排放烟尘携浆的影响

2.1 湿法FGD 系统除雾器阻力与排放烟尘携浆比例的关系研究

B 电厂1 号机组为300 MW 火电机组，脱硫系统除雾器为折流板式除雾器，其运行阻力设计值为85 Pa，测试过程中机组负荷及入炉煤质稳定。本次试验是在湿法FGD 系统正常运行时，通过不对除雾器进行冲洗的方式调节除雾器阻力，同时对FGD 进出口烟尘浓度进行现场采样测试。具体测试数据见表3 和图1。

图1 除雾器阻力与烟尘携浆比例关系曲线

表3 B 电厂1 号机组排放烟尘浓度及烟尘携浆比例测试数据

通过测试结果得知，除雾器运行阻力在46～71 Pa 变化时，烟尘携浆比例为19%～21.5%，烟尘携浆比例随除雾器阻力上升有小幅度升高;除雾器运行阻力在81～104 Pa 时，烟尘携浆比例为24.4%～34.2%，烟尘携浆比例随除雾器阻力的上升有明显的升高。因此，在脱硫系统运行过程中，为了降低烟尘携浆比例，减少烟尘排放，推荐除雾器在小于其设计值10～20 Pa 以内运行。