电厂排灰除尘系统运行流程进行分析

  Tess ·  2012-02-15 19:58  ·  41113 次点击
【摘要】针对某电厂排灰、除尘系统结垢危及安全生产等题目,通过对系统运行流程进行分析,对垢样和回水等进行取样化验,以为结垢的主要原因是安装静电除尘器后灰水pH值增大,引起排灰除尘系统大面积结垢。提出加阻垢剂、加酸等处理方法。频谱分析仪|电池测试仪|相序表|万用表|功率计|示波器|电阻测试仪|电阻计|电表|钳表|高斯计|电磁场测试仪|电源供应器|电能质量分析仪|多功能测试仪
某电厂现有2台670t/h锅炉和2台200MW超高压供热机组,自1991年投产以来,原有的麻石水膜除尘器效率较低,不能满足国家对燃煤电厂的环保要求。因此,于1998年和1999年将8台5400mm麻石水磨除尘器改为4台(除尘效率为99.58%)DCL.4-210型静电除尘器,电厂每年的烟尘排放量由24510t减少到3921t,大大减轻了污染。但是,检验职员发现除尘、排灰系统结垢题目严重。经对除尘、排灰系统结垢原因进行分析,提出了相应的解决办法。
1排灰除尘冲洗水系统运行时存在的题目
该电厂水力除灰系统为灰渣混除方式,其运行过程是:炉膛排放的炉渣通过地沟被冲洗水冲到灰渣池;静电除尘器分离下来的飞灰也被冲洗水冲到灰渣池,在灰渣池炉渣混合,靠灰渣泵作用输送到灰场。灰水在灰场经过沉淀后,上部的净水通过回水泵送到净水池回收,净水池中的回水一部分经除尘泵送到除尘间,搅拌干灰;另一部分经冲洗泵分别送到电除尘冲灰、捞渣机冲渣。
排灰、除尘冲洗水系统共有3台回水泵、3台冲洗泵、3台灰渣泵、2台除尘泵。除尘器改造前,泵基本上每2~3个月修1次,这是正常维修工作量。从2002年3月以来,泵维修后运行不到7天,泵的电流就下降,出力不足。停运检查时发现几乎都是泵内结垢题目,垢的厚度一般为5mm左右;除3台灰渣泵略好一些外,其它8台泵基本修完这台立即维修另一台。泵内结垢,一是造成泵的流通截面积减小,出进口堵塞,除尘、排渣能力下降;二是由于底阀结垢,导致备用泵注不上水,备用设备失往作用,影响安全生产;三是整个系统上的管道、阀门以及地沟喷嘴都发生了严重的结垢现象,使得流通阻力增大,冲洗水、除尘水量减少,除尘、除渣困难。该电厂曾经发生灰沟堵塞以及静电除器灰斗堵灰现象,运行职员被迫使用消防水冲灰,给安全生产造成很大威胁。
2排灰除尘系统结垢原因分析
2.1取样化验
在冲洗泵检验时,从泵体上取下垢样进行化验,垢的主要成分为CaCO3。通过对系统运行流程进行分析,以为该系统流通介质的成分或酸碱度发生了变化,造成沿途管道、阀门、泵的严重结垢。因此对净水池回水和静电除尘器后的灰水取样进行酸碱度化验,发现净水池水样pH值高达12.1,灰水pH值为11.0,都是强碱性。又用盐酸对两个水样进行滴定实验,计算出净水池水中氢氧根含量为0.04mol/L,碳酸根含量为0.85mol/L,灰水中钙离子的含量高达5.01mmol/L。
2.2原因分析
在水中,CO2、、和(统称碳酸化合物)具有以下关系:
碳酸化合物的形态随pH值的变化,平衡发生移动。当水的pH值小于4.3时,水中只有CO2;pH=8.2~8.4时,水中有CO2和HCO-;随着pH值升高,CO2含量减少,含量增加;当pH值大于8.4时,水中无游离CO2,只有和;随着pH值升高,含量增大,含量减少。回水pH值大于10,因此造成水中含有较多的和少量的,并在过剩碱度的环境中碰到含有大量钙离子的灰水,天生难溶的碳酸钙:
Ca2++=CaCO3↓
Ca2++=Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2发生受热分解,天生CaCO3
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2+H2O
pH值越高,CaCO3的溶解度越低,大量CaCO3析出,沉积在水泵内,形成泵内结垢,沉积在系统内,形成管道、阀门、喷嘴的大面积的结垢现象。其中灰渣泵因含有大量灰渣,冲击气力大,垢沉积不下,所以相对的检验维护量较少。
那么,在没装静电除尘器以前排灰除尘系统为什么没有结垢呢?我们分析原因如下:
在没装静电除尘器之前,灰水pH值为7.5,为中性。是由于煤粉燃烧产生大量的烟气,经水膜除尘器把灰除掉,烟气中含有的SO2、SO3和CO2,遇水天生亚硫酸、硫酸和碳酸,酸碱中和的结果。
从上述分析可以看出,在该pH值下的环境中,回水中主要含有CO2和少量的,所以只能天生少量的Ca(HCO3)2,还是可溶的物质。而烟气经电除尘后,干灰被排走,SO2、CO2排到大气中,烟尘排放量削减80%,但是SO2排放量增加8%,造成灰水的强碱性,一方面使增加,产生大量CaCO3;另一方面使CaCO3溶解度降低。因此,pH值增大是结垢的根本原因。
3排灰除尘系统结垢题目的处理
我们主要从以下两个方面来考虑解决除尘、排灰系统结垢题目:一是它的处理对水质的要求并不严格,只要求能适当降低水中的pH值,保证不结垢即可。二是冲洗水的用量很大,不要在经济上造成很大的损失。为此,解决题目的方法以不结CaCO3垢为原则,并不要求严格地除往水中杂质。
3.1加阻垢剂
在水中加进少量的药剂,就能起到稳定碳酸盐的作用,这种药剂叫做阻垢剂。常用的阻垢剂有以下两种:
a.聚合磷酸盐。目前使用较多的是三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。它们溶于水后,形成具有-O-P-O-P-的长链阴离子,吸附在固相CaCO3的表面,使晶体严重变形,并与CO3进行置换,置换后CaCO3晶体表面电位降低,阻止了CaCO3晶粒进一步长大而析出。
b.有机磷酸盐。一类是含氮的,如ATMP和EDTMP;另一类是不含氮的,如HEDP。这两种阻垢剂价格较贵,用在除尘、排灰系统本钱较高。
3.2炉烟处理
炉烟处理就是让含有SO2和CO2的烟气经过回水,来防止碳酸盐水垢的形成。烟气中的SO2溶于水,天生亚硫酸。
SO2+H2O=H2SO3
亚硫酸在水中溶解氧作用下变成硫酸,酸碱中和,降低水中的pH值,减少碳酸根的含量,并且增加CaCO3的溶解度。烟气中的CO2与水中碳酸盐作用,保持易溶的碳酸氢钙形式,防止碳酸盐水垢的形成。
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
该方法既阻止了垢的天生,又减轻了SO2对大气的污染,是具有发展前途的处理方法,由于技术上的题目,目前尚不能直接应用。
3.3加酸处理
由该式可知,加酸可降低水中离子的浓度,这样可以降低pH值,破坏形成结垢的条件。该电厂尝试地在灰场加30%的盐酸,丈量厂侧回水pH值为6.3,检验班组反映除垢效果明显,打开的泵与阀门内垢层明显见薄。
笔者以为,加酸处理,宜加硫酸,不宜加盐酸。由于水中的Cl-是破坏金属表面氧化膜,加快腐蚀速度的阴离子,Cl-易被金属表面氧化膜所吸附,膜中氧离子被Cl-替换,形成可溶性氯化物,导致氧化膜被破坏,金属表面腐蚀。硫酸不挥发,并且危害较小,天生CaSO4沉淀物的溶解度又较大。
加酸要控制投进量。投进量大,一方面会造成浪费;另一方面使pH值过低,结垢题目就转为系统腐蚀题目了。pH值略高一些,可以在保证不结垢的条件下,进步金属的防腐性能,一举两得。因此,建议加酸后使厂侧回水pH值为8.0左右为宜。
4结论
从以上的分析可以看出,安装静电除尘器后,解决除尘、除灰系统结垢题目的方法,是以廉价、实用、简单为原则,最为方便的方法为加酸处理。假如考虑既解决结垢题目,又降低SO2的排放量,则采用炉烟处理方法较为妥善。目前,该电厂已采用加酸处理方法,基本解决了排灰除尘系统结垢题目。

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