吸收塔溢流现象产生的原因及其控制措施.pdf

吸收塔溢流现象产生的原因及其控制措施 邢长城 1 孙 也 2 毕永刚 1 1.天津国华盘山发电有限责任公司, 天津 301900;2. 北京航空航天大学化学与环境学院, 北京 100191 摘要 在湿式石灰石 - 石膏法脱硫的运行实践中, 吸收塔溢流现象是许多火电厂经常出现的情况, 浆液溢流不但易造 成环境污染, 还会对运行方式的控制产生不利的影响。 为此结合天津国华盘山发电有限责任公司 简称国华盘电 F G D系统吸收塔浆液溢流的情况, 分析其溢流原因及其控制措施。 关键词 吸收塔; 浆液溢流; 原因; 控制 A N A L Y S I SO FT H ES E R I F L U XO V E R F L O W I NA B S O R B E RA R E A O FF G DA N DI T SC O N T R O LME A S U R E S X i n gC h a n g c h e n g 1 S u nY e2 B i Y o n g g a n g1 1.T i a n j i nG u o h u aP a n s h a nP o w e r G e n e r a t i o nC o . , L t d , T i a n j i n301900, C h i n a ; 2.S c h o o l o f C h e mi s t r ya n dE n v i r o n m e n t , B e i h a n gU n i v e r s i t y , B e i j i n g100191, C h i n a Ab s t r a c t T h es e r i f l u xo v e r f l o wi s av e r yc o mm o np h e n o m e n o ni nF G Dt h a t c a u s e sb i gd a ma g e t ot h er e g u l a r o p e r a t i o no f d e s - u l f u r i z a t i o ns y s t e ma n dt h ep o l l u t i o nt oe n v i r o n m e n t .B ye x p l o r i n gt h ec a u s eo f t h es e r i f l u xo v e r f l o wi nt h ef i r s t d e s u l f u r i z a t i o n s y s t e mo f T i a n j i nG u o h u aP a n s h a nP o w e r G e n e r a t i o nC o . , L t d , t h ec a u s a t i o na n dt h ec o n t r o l me a s u r e sa r ea n a l y z e d . Ke y wo r d s a b s o r b e r a r e a ;s e r i f l u xo v e r f l o w ;c a u s a t i o n ;c o n t r o l 0 引言 国华盘山发电厂一期工程装有 2台俄制容量 500 M W的超临界机组 ,为了减少电力行业排污的负 担 ,同时也为火电厂的可持续发展 , 国华盘电公司采 用脱硫效率高的石灰石 - 石膏湿法烟气脱硫装置来 减少二氧化硫的排放 。由于其工艺技术成熟, 湿法烟 气脱硫装置已成为国内外火电厂烟气脱硫的主导 装置。 在脱硫系统运行过程中 ,吸收塔浆液溢流现象是 影响脱硫系统能否安全稳定运行的常见问题之一, 并 造成污染。当吸收塔浆液溢流严重时 ,可能溢入原烟 气烟道中,造成浆液倒灌增压风机 , 造成增压风机严 重损毁的恶性事件; 溢流浆液也可能进入到 G G H换 热元件表面 ,造成换热元件结垢堵塞 , 加大增压风机 出力, 严重影响脱硫系统主体设备的正常运行, 甚至 会影响到锅炉的正常运行。本文结合国华盘电公司 脱硫系统吸收塔溢流的情况 ,分析了在湿法脱硫系统 运行中吸收塔浆液溢流的各种原因, 并提出相应的控 制方法 。 1 吸收塔系统概况 国华盘电公司两台 500 M W机组各安装一座吸 收塔, 单塔处理烟气量为 2 011 212 m 3 /h , 吸收塔直 径为 15 m , 高度为 40. 52 m ,钢结构圆柱体, 内衬玻 璃鳞片衬里 ; 上部为吸收塔和除雾器两部分, 底部为 循环浆池。每座吸收塔采用 4台浆液循环泵 、4层喷 淋层 每层喷淋层由一台浆液循环泵单独供浆 、2台 罗茨氧化风机、2台扰动泵、 三层除雾器 。 正常情况下 ,在保证脱硫效率的前提下, 通过维 持吸收塔液位在一定的稳定范围调整吸收塔进水量 和出 水量 平衡。 按 照设计 , 吸收塔 正常 液位 为 14. 8 m ,液位控制在 14. 3 ～ 15. 3 m 。发生少量溢流 时 ,吸收塔浆液溢流后通过在吸收塔 16. 15 m 高的位 置溢流管流入至吸收塔区排水坑 ,再经由地坑泵打回 吸收塔循环使用 ,属于正常的运行状态。 2 吸收塔浆液溢流的危害 盘电公司脱硫系统安装 G G H ,结合运行情况, 吸 收塔浆液发生少量溢流时, 可以通过溢流管及时排 走 ,不会造成其他影响。但是, 当吸收塔浆液溢流较 65 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 严重时 ,对脱硫系统的正常运行会造成下例影响 1 当吸收塔浆液溢流严重时 , 进入到吸收塔地 坑的浆液量大大增加 ,容易造成地坑浆液溢流至地面 造成环境污染。 2 当吸收塔浆液溢流严重时 , 氧化风机出口压 力随之大幅增加 ,氧化空气出口温度上升 ,氧化风机 电流增加 , 造成氧化风机的出力增加 , 造成不必要 的耗能 。 3 观察石膏浆液排出泵的出口压力变化趋势, 当吸收塔浆液溢流严重时, 意味着吸收塔内浆液的起 泡程度加剧 ,由于汽蚀的原因对泵的叶片等转动设备 和管道危害很大 。 没有安装 G G H的脱硫系统 , 当吸收塔浆液溢流 进入烟道中时,烟道积灰结垢现象会逐渐加重, 造成 流经烟道烟气阻力增加,同时溢流浆液会对正在运行 的增压风机叶片产生冲击, 严重时会导致增压风机叶 片断裂 , 致使增压风机停运 , 脱硫系统被迫退出运 行 [ 1] ; 同时浆液还会沉积在未作防腐的原烟道中, 对 烟道造成结垢腐蚀,减短了烟道的使用寿命和检修周 期 ,是脱硫系统稳定运行的严重安全隐患 。 3 吸收塔浆液溢流的原因 吸收塔浆液间歇性溢流的根本原因在于气泡或 泡沫的产生 ,引起的 “虚假液位 ”远高于 D C S 所显示 的液位 [ 2] ; 再加上底部浆液扰动泵脉冲扰动或搅拌 器搅拌 、 氧化空气鼓入 、 浆液喷淋等因素的综合影响 引起液位波动。结合国华盘电公司脱硫系统吸收塔 浆液起泡的原因 ,分析如下 1 杂质混入到吸收塔浆液中 。吸收塔浆液中由 于系统中进入了其他成分, 增加了气泡液膜的机械强 度 ,使得泡沫稳定性高 ,而纯净的液体由于起泡性只 与其表面张力有关, 液膜之间能相互连接 ,使形成的 气泡不断扩大, 最终破裂, 不能形成稳定的泡沫 [ 3] , 杂质混入的可能性原因如下 一是锅炉在运行过程中 投油、燃烧不充分 , 未燃尽成分随锅炉尾部烟气进入 吸收塔 ; 二是脱硫吸收剂石灰石中含过量 M g O 起泡 剂 , 与硫酸根离子发生反应; 三是经过除尘器的烟 气粉尘浓度超标 ,含有过量的重金属 。 2 脱硫用工艺水水质问题。国华盘电公司脱硫 系统工艺水用水为空压机冷却水回水, 该水温度较 高 ,夏天可达 40 ℃左右。由于本身较高的浓缩倍率 加之经过了各种药剂处理, 使得工艺水水质极不稳 定 ,且极易起泡。而且吸收塔在正常运行时考虑到水 平衡的因素 ,大量的滤液水经常不间断地补充至吸收 塔浆液中,由于滤液水为吸收塔排出浆液经石膏旋流 站旋流后的溢流 ,其中含有大量的重金属离子也会促 使泡沫的产生。 3 氧化风机风量及跳闸问题 。氧化风机风量是 根据设计煤种含硫量而确定的 , 针对不同煤种, 风机 没有风量调节功能,使得进入吸收塔的氧化风量大大 超过实际需要,这些富余的空气都以气泡的形式从氧 化区底部溢至浆液的表面 ,从而助长了浆液动态液位 的虚假值, 也导致吸收塔溢流 [ 4] 。另外运行过程中 氧化风机突然跳闸现象的出现, 使吸收塔浆液气液平 衡被破坏, 也会导致吸收塔浆液大量溢流 。 4 浆液扰动泵 、浆液喷淋的影响。盘电公司每 个吸收塔浆液循环系统有 4台浆液循环泵 ,流量均在 7 600 m 3 /h ,吸收塔浆液循环泵的大流量循环喷淋, 一定程度上加剧了吸收塔液位的波动。 4 吸收塔浆液溢流现象的控制措施 防止吸收塔浆液出现起泡溢流的现象 ,脱硫系统 运行人员应当时刻提高运行能力 ,从浆液溢流的原因 出发, 做出适当的运行工况调整 。 1 适当降低浆液静态液位。正常运行时将吸收 塔液位控制在正常值的低限维持运行 [ 5] 。国华盘电 公司吸收塔实际控制液位在 13. 0 ～ 13. 5 m , 主要是 防止高液位时吸收塔浆液溢流进入 G G H 换热元件表 面造成结垢堵塞 ,坚持通过石膏浆液排出泵排出石膏 浆液, 降低吸收塔的密度 ,保持吸收塔浆液密度控制 在 1 110 ～1 130 k g /m 3之间 ,减少吸收塔内杂质浓度, 提高浆液质量,避免因密度过高造成浆液起泡溢流 。 2 脱硫废水的及时排放。盘电公司废水处理系 统 ,每天处理后向渣系统排放的废水为 200 m 3 左右, 及时排放废水来降低吸收塔浆液中重金属离子、 C l -、 有机物 、 悬浮物及各种杂质的含量 ,避免因杂质 逐渐累积导致吸收塔内浆液 “中毒 ”, 造成脱硫率下 降 、 起泡溢流现象加剧 。 3 在保证脱硫效率高于 95的前提下, 保持 2 台浆液循环泵运行 。针对盘电公司目前燃煤为低硫 煤的特点, 考虑到节能方面的因素, 在保证脱硫效率 的基础上,目前盘电公司在正常运行时基本上保持两 台浆液循环泵运行,由此可以减小吸收塔内部浆液的 扰动, 减轻吸收塔浆液的起泡程度。 4 严格执行目前脱硫专业运行规程和各项技术 措施。与其他专业紧密配合,在主机投油或除尘装置 66 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 出现故障时 ,可采用暂时打开旁路烟气挡板, 调小增 加风机叶片的运行方式 , 最大程度地减少进入到脱 硫系统的杂质或粉尘 。 5 加入消泡剂。加入消泡剂是最直接的控制手 段 ,定期把消泡剂加入到吸收塔地坑里通过排水坑泵 打到吸收塔中 ,能快速解决起泡问题 。但是 ,该方法 不能从根本上解决问题,一旦停止加入消泡剂时间过 长 ,吸收塔浆液可能再次出现起泡溢流的现象, 而且 消泡剂的大量使用在一定程度上增加了运行成本。 6 定期对吸收塔液位进行标定 。盘电公司脱硫 系统吸收塔所采用液位计为压力变送器式液位计, 取 三次平均值 ,减小液位误差, 并分析动态液位与静态 液位之间关系及规律, 确保 D C S 画面吸收塔液位显 示值的正确性。 7 对于没有设置 G G H的电厂脱硫系统, 应定期 打开烟道底部疏水阀疏水, 防止浆液到达增压风机出 口段。当溢流浆液进入烟道后, 吸收塔入口处烟气温 度突然大幅下降 ,必须及时停运增压风机 [ 6- 7] 。 5 结语 国华盘电脱硫系统运行实践经验表明 ,严格按照 脱硫系统运行标准, 通过采取上述措施 ,吸收塔浆液 溢流的现象虽不可避免但是可以控制的, 目前脱硫系 统运行良好 ,严重的溢流现象已很少发生 。 吸收塔浆液溢流问题对脱硫系统的稳定运行仍 存在很大危害,是脱硫系统运行长抓不懈的问题。脱 硫运行人员需要长期摸索 、 积累经验 ,妥善及时处理, 才能保证脱硫系统安全稳定地运行 。 参考文献 [ 1] 孙克勤, 张东平, 张俊礼. 湿法烟气脱硫设施与运行分析[ J ] . 发电设备, 2006 2 134- 138. [ 2] 夏俊兵. 对碱液起泡问题的初步探讨[ J ] .齐鲁石油化工, 2000, 28 4 294- 295. [ 3] 赵玉索. 有机硅消泡剂的研究及发展 [ J ] . 浙江化工, 2007, 38 3 12-15. [ 4] 闫维明, 李振海, 宋国升, 等. 湿法烟气脱硫工程中石灰石浆液 制备过程分析[ J ] . 节能技术, 2008 4 376- 379. [ 5] 周至祥,段建中, 薛建明. 火电厂湿法烟气脱硫技术手册[ M] . 北京 中国电力出版社, 2006. [ 6] 曾庭华. 湿法烟气脱硫系统的安全性及优化 [ M ] . 北京 中国 电力出版社, 2003. [ 7] 禾志强, 田雁冰, 沈建军. 石灰石 - 石膏法脱硫中浆液起泡研 究[ J ] . 电站系统工程, 2008 24 25- 33. 作者通信处 孙也 100191 北京市海淀区学院路 37号 北京航空 航天大学化学与环境学院 E - ma i l s u n y e 021163. c o m 2008-11-18 收稿 上接第 64页 滤液浓度较小, 经沉淀后如距离不远, 自流进入 生产废水处理装置不会造成沟渠淤塞 ,两座沉淀池交 替使用交替清淤 ,采用污泥泵即可完成清淤工作。因 此 ,该简化方案可作为解决脱硫废水无处排、不易排 的窘境的较佳选择。 6 结论 本文结合脱硫工程实例及小型湿式脱硫技术的 特点,详细探讨了部分适用于小型湿式脱硫工程的设 计简化或优化建议。 1 烟气系统 尽量避免改造锅炉引风机电机; 在 每台锅炉引风机出口烟道上分别加装旁路挡板 ,保证 锅炉运行的灵活性; 考虑塔顶增设湿烟囱以解决烟囱 腐蚀问题。 2 吸收塔系统 浆液循环池置于塔外 ,循环池内 仅采用单台顶搅拌器 ,池底采用曝气管网进行曝气 。 3 脱硫剂制备系统 系统设计充分考虑采用各 种脱硫剂时情况 ,有针对性进行简单设计 ,保证下料 正常并保证浆液储存及输送设备正常运行。 4 石膏脱水系统 考虑采用真空平衡自排液器 替代常见的汽液分离器, 使皮带机安装运行更为灵 活 ,以节约土建成本。 5 废水处理系统 增建小型沉淀池 同时也作事 故浆液池之用 , 废水沉淀后经沟渠排入电厂废水处 理系统集中处理 。 参考文献 [ 1] 雷仲存. 工业脱硫技术 [ M] . 北京 化学工业出版社, 2001 10-45. [ 2] 赵鹏高. 湿法烟气脱硫工艺是否安装烟气换热器问题探讨 [ J ] . 电力环境保护, 2005 4 19- 21. [ 3] 钟秦. 燃煤烟气脱硫脱硝技术及实例[ M ] . 北京 化学工业出版 社, 2002 63- 64. 作者通信处 陈列子 100080 北京市海淀区北四环 67号大地科技 大厦 1615室 北京中科创新园环境技术有限公司 E - ma i l c l a r k 390163. c o m 2009-01-16 收稿 67 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期