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湿法烟气脱硫泵是怎么工作的?

日期:2019-03-31 18:39

火力发电厂燃烧排放烟气中含有大量有害物质,排放到大气中会对环境造成严重污染。烟气脱硫(FGD-Flue Gas Desulphurization),就是从烟气中除去硫化物(SO2)。烟气脱硫设备可以将绝大部分硫化物从电厂烟气中除去,以达到排放标准保护环境。

目前大型火力发电厂多采用比较成熟的湿法工艺进行烟气脱硫 , 这种脱硫方法工艺简单,所以比较普遍.

湿法烟气脱硫,烟气通过包含在水溶液中的吸收剂进行反应,吸收剂可以使用氨液或亚硫酸钠等材料。但是应用比较广泛的是采用石灰或石灰石浆液作为吸收剂。采用石灰或石灰石浆液,使锅炉尾部烟气在喷淋塔内与之接触反应,浆液中的钙同烟气中的SO2反应,生成石膏,同时去除烟气中的其他污染物,如粉尘、HF、SO3等。为此,应在塔外安装大型循环泵,向塔内循环供给石灰石浆液。另外,这种工艺还需要这些泵设备 , 如: 浆液循环泵、石膏排浆泵、工艺水泵、除雾器冲洗水泵、石灰石浆液输送泵、事故浆液泵、地坑泵、回收水泵、脱水区地坑泵、制浆区地坑泵等;还有氧化风机、增压风机、脱水用水环式真空泵(各厂不一定相同)、各种润滑油泵、液压油泵、密封风机。泵的类型来说,电厂用的主要是离心泵,还有轴流泵、柱塞泵。但是就脱硫来说,基本都是离心泵、风机基本都是轴流式的。因为轴流式泵在应用中不能适应各种不同工况下的实际要求,而且出口压力在相同出力情况下是比较低的;一般适用于流量较大但是压力较低的情况下使用。所以电厂的泵,除非有特殊要求,都是离心式的。而风机一般用轴流是的(流量大,压力要求不高)。

浆液循环泵是热电厂脱硫系统设备中非常重要的设备之一。主要的功能是将吸收塔中的浆液不断的循环,使烟气中的二氧化硫完全被吸收。石灰石浆液输送泵-吸收塔循环泵-喷淋盘-吸收塔循环池-石膏浆液输送泵。

运行的介质特性

浆液循环泵是易损件之一,主要是受到浆液的酸性腐蚀、磨损、气蚀,一般浆液循环泵的使用寿命3年左右,1年左右叶轮就要更换新的。

1. 强磨蚀性

脱硫塔底部的浆液含有大量的固体颗粒,主要是飞灰、亚硫酸钙( CaS03 •扫20 )、硫酸钙( CaS04 • 2H20 ),粒度为0 ~ 400μm 、90% 以上为20 ~ 60μm 、浓度为5% ~ 28%(质量比〉,这些固体颗粒(特别是Al203 、Si02 颗粒〉具有很强的磨蚀性。

2. 强腐蚀性

在典型的石灰石-石膏法脱硫工艺中,一般塔底浆液的pH 值为4 ~ 6 属于酸性环境;当吸收塔内Cl 离子富集超过20000mg/L 时,在低pH 值条件下将产生强烈的腐蚀性。

3. 汽蚀性

在脱硫系统中,循环泵输送的浆液中往往含有一定量的气体。实际上,离心循环泵输送的浆被为气固液多相流,固相对泵性能的影响是连续的、均匀的,而气相对泵的影响远比固相复杂且更难预测。当泵输送的液体中含有气体时泵的流量、扬程、效率均有所下降,含气量越大,效率下降越快。随着含气量的增加,泵出现额外的噪声振动,可导致泵轴、轴承和密封的破坏。泵吸入口处和叶片背面等处聚集气体会导致流阻阻力增大甚至断流,继而使工况恶化,必需汽蚀量增加,气体密度小,比容大,可压缩性大,流变性强,离心力小,转换能量性能差是引起泵工况恶化的主要原因。试验表明,当液体中的气量(体积比)达到3%左右时,泵的性能将出现陡降,当入口气体达20% ~ 30% 时,泵完全断流。离心泵允许含气量(体积比)极限小于5% 。

浆液循环泵叶轮的防腐措施:1. 使用高分子材料包覆叶轮,可以保护叶轮不受腐蚀 2. 使用特种金属制成 3. 使用高分子材料制作叶轮。 目前国际上常用的是高分子材料包覆叶轮,具有非常好的耐磨耐腐蚀性。

叶轮形式

因为 石灰石浆液中含有氯离子(20000~60000)X10-6,pH值4.5~7之间,浓度20%~35%之间,最高达60%。脱硫泵的过流部件,必须选择具有抗磨损和抗腐蚀的材料,有衬胶、衬陶瓷、全金属合金等材质。

脱硫泵一般采用悬臂式单级单吸离心泵,比转速一般在250~350。叶轮可按照一般离心泵的方法设计,分闭式叶轮、开式叶轮等。考虑到电厂需要比较长的连续运行时间,故对泵的汽蚀和效率都有一定的要求。一般带背叶片,降低密封腔压力,降低磨损。

由于介质有强腐蚀性, 叶轮的防腐措施:1. 使用高分子材料包覆叶轮,可以保护叶轮不受腐蚀 2. 使用特种金属制成 3. 使用高分子材料制作叶轮。 目前国际上常用的是高分子材料包覆叶轮,具有非常好的耐磨耐腐蚀性。

采用可调轴承座使轴向位置可调节,从而可调整因磨损而增加的间隙,减小间隙泄漏(公众号:泵管家),保证泵在高效率运行。或设置可更换的耐磨护板。

轴封具有多种形式,填料密封,机械密封,副叶轮密封等。一般可选取集装式机械密封,安装精度高,更换维修方便,可靠性也高。

轴承根据载荷(泵的大小)的不同具有不同的形式,轻载荷泵壳采用一对角接触球轴承+圆柱滚子轴承,重载荷泵采用圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承。润滑采用稀油油浴润滑。

结构特点

吸收塔循环泵是烟气脱硫装臵中的大型关键设备,装置对其可靠性及使用寿命有很高要求。FGD装置消耗的电能有一半以上用于驱动吸收塔循环泵。因此,循环泵应具有较高的效率。泵的水力设计、结构设计以及过流部件材料的选择直接关系着泵运行的效率、可靠性和使用寿命。

下图为吸收塔循环泵

泵体、泵盖等过流件采用2605N材料,叶轮、耐磨板则采用Cr30A材料。 泵的水力设计,借鉴了法国J〃S公司固液两相流泵的设计制造技术。

(1)泵为单级单吸式离心泵,该形式在实践中已证明特别适用于FGD装臵吸收塔循环泵输送磨蚀性、腐蚀性浆体。

(2)叶轮、耐磨板不采用口环密封形式,口环的设臵将会被浆体快速磨损,从而导致泵的效率快速下降。

(3)具有轴向调节结构,叶轮能方便轴向调节保持叶轮与前盖板与耐磨板的间隙,从而保持泵的高效率。这是始终保持泵高效运行的最简便和最有效的办法。

(4)泵的布臵形式为“后拉式”结构。这样可使泵在拆卸叶轮、机械密封和轴组件时无须拆卸泵的进出口管线。

(5)轴承采用稀油润滑。轴承安装在有橡胶密封圈辅助密封的可拆卸轴承盒内,防止污物和水进入。

(6)泵轴为大直径、短轴头,可以减少轴在工作中的挠曲,从而延长密封的使用寿命。

总述:背拉出式设计 整套转子部件可以从电机端拉出,易于维护,泵体可保留在管路上,无需拆卸电机。 轴承支架可调节, 提高耐磨性能 ,轴承采用浸油润滑 。泵体:泵体尺寸足够承压及耐磨,材料采用2605N,可焊,蜗舌部分特殊耐磨处理,流道切线出口,泵体设臵底脚支承方式。 耐磨板:该零件装在泵体与进口之间,材料为Cr30A,此种材料 具有优良的抗磨蚀及耐冲蚀综合性能,由此而延长了泵体和叶轮的使用寿命。

循环泵管路设计与运行

在泵的入口管路中设有滤网、电动门、流量测量仪、橡胶软接头、放空阀;在泵的出口有橡胶软接头、压力测量仪,反冲洗管口电动蝶阀等。对于浆液管道,泵排出管不再安装止回阀,以防止泵出口管路被堵塞。大型循环泵一般不设备用泵,且在出口管不设阅门,这就要求泵设计时能承受反向逆转。

浆液泵及其相应的管道应设计冲洗管路,当泵停运后或启动前进行冲洗。冲洗水可用新鲜工业水或回收水,后者多在系统水平衡受到影响时才使用。

停泵后,应立即用清水对泵腔进行冲洗,以防介质沉淀凝固、堵塞流道,影响泵下次启动和运行,同时应确保进出口阅门关闭可靠,避免出现泵腔漏入浆液的现象。

在大多数情况下(取决于管路设计),打开排污阀及泵体排污孔,即可将管道及泵体内的浆液排干净,所需的排空时间及冲洗时间现场确定。浆液管道的固定和循环泵的启动程序直接影响到泵运行的安全,泵启动时,将对泵液管道造成强大的冲击(水锤)。浆液泵启动应先灌满清水,再打开进口间,然后启动,防止泵启动时可能产生损坏,特别是对衬胶泵。

由于循环泵出口管道一般不安装任何阅门,泵停运后,烟气将倒灌入管道及泵体内,烟气冷凝产生pH>3. 0 的强腐蚀性液体。因此,泵冲洗完后应重新注满水(不得使用回收水,因为会有微细颗粒沉积于泵体内),防止烟气倒灌并稀释冷凝物,其它的浆液泵不必注满水。

检修

检修时往出口管道塞入临时充气袋,阻止烟气倒灌。电动蝶阀阀体一般采用衬丁基橡胶,阀板、轴采用哈氏合金。泵进出口的橡胶软接头是为了防止将振动传递到塔壁管路上,泵进出口互相传递,同时具有补偿热胀冷缩造成的应力,但应注意其质量和维护,否则在泵出口易泄漏浆液,在泵的入口易吸入空气。

泵人口管路的滤网是为了防止浆液中大块的石膏对泵造成损伤以及堵塞喷嘴。一般用不锈钢板制作而成,板上开有5 ~ 25mm 的孔,其通孔面积一般为泵入口管的2 ~ 3 倍,以防止液体流向泵时节流。粗滤网应设计成能滤出的颗粒度将等于或小于喷嘴口径,或颗粒直径能自由通过喷嘴,这样便可以减少或防止喷嘴墙塞。

运行监督

1,在开车及运转过程中,必须注意观察仪表读数,轴承发热,机封泄漏和发热及泵的振动和噪音是否正常,如果发现异常情况,应及时处理。

2,任何时候泵在运行时,应该保持安静,不产生振动。千万不能让泵在干态下运行。

3,运行泵时,不能关闭吸水端的截流阀和其它的辅助管道。轴承的温度不高于室内温度50 oC,温度最高值不得超过90 oC。

4,轴承油位应保持在正常位臵上,不能过高或过低,过低时应及时补充润滑油。核查油位(日常的例行检查)

5,任何已经安装好的备用泵应该每周都要启动一次,并且启动后立即断开以使其保持可以运行的状态。

润滑和润滑剂更换

泵的润滑要用矿物油来润滑滚动轴承。更换润滑剂的期限以及润滑剂的数量和质量如下面所示:

注: 每年至少一次。 步骤:将插塞旋出至恒油位加油器以下,排空轴承箱里的润滑油以后,再旋入插塞并且往里加入轴承采用46#汽轮机油静油润滑。轴承温升不超过50°C,温度最高值不超过90°C。

泵的拆卸

可以根据需要选择前拉式拆卸、后拉式拆卸或全拆卸 前拉式拆卸:

1,前泵盖、耐磨板的拆卸:把前泵盖法兰上的吊环螺钉紧固并挂吊在起重机械上。用扳手松开与泵体之间的联接螺柱,借助于顶起螺钉将前泵盖顶出,注意要使前泵盖与耐磨板一起从泵体上脱离。

2,叶轮的拆卸:拆卸叶轮之前,先依次拆卸叶轮封盖螺栓、叶轮封盖、轴帽垫螺栓、轴帽垫,借助于叶轮安装和拆卸设备,利用叶轮上的拆卸螺纹孔对叶轮进行拆卸。

3,机械密封的拆卸:拆卸之前先要在套筒凸槽中安装起定位夹。用安装测规或者定距片检查机械密封的轴向间隙,用六角型凹头螺钉 拆卸拼合夹紧环,拆除六角型螺母,用顶起螺丝拆除整个机械密封。

4,泵转子及承载部件的拆卸:用吊环螺钉把泵转子吊挂在起重装臵,松开托架与支架之间的螺栓,松开托架与泵体之间的螺柱,用起顶螺钉将托架与转子部件从泵体上顶出,把泵的转子水平放臵于铺有橡胶板的安全空旷地带。注意不得将支架连同拆卸。

这种具有耐腐蚀性能的脱硫泵,那具体来说,它还能应用在哪些领域呢?

1、硫酸磷肥业:稀酸、母液、污水、海水、含硅胶的氟硅酸,磷酸料浆等介质的输送。

2、有色金属冶炼业:特别适用于铅、锌、金、银、铜、锰、钴、稀土等湿法冶炼的各种酸液,腐蚀性矿浆,料浆电解液,污水等介质输送。

3、化工及其它企业:各种硫酸、盐酸、碱性、油类的清液或料浆岗位。钛白粉、铁红粉生产,各种染料、颜料生产,非金属矿产加工等行业。

4、氯碱业: 盐酸、液碱、电解液等。

5、水处理业:纯水、高纯水、污水(皮革污水、电镀污水、电子污水、造纸污水、纺织污水、食品污水、生活污水等。

6、钢铁企业:酸洗系统的硫酸、盐酸岗位、带杂质的污水。

7、湿式半干式脱硫循环泵:能同时适用碱性、酸性、腐蚀性岗位。

8、煤炭工业、煤化工中的腐蚀性液体、煤浆的输送;洗选煤配用泵。 

湿法烟气脱硫技术工艺有哪些?