吸收塔溢流現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及其控制措施
摘要:在濕式石灰石-石膏法脫硫的運(yùn)行實(shí)踐中,吸收塔溢流現(xiàn)象是許多火電廠經(jīng)常出現(xiàn)的情況,漿液溢流不但易造 成環(huán)境污染,還會(huì)對(duì)運(yùn)行方式的控制產(chǎn)生不利的影響。為此結(jié)合天津國(guó)華盤山發(fā)電有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱國(guó)華盤電) FGD系統(tǒng)吸收塔漿液溢流的情況,分析其溢流原因及其控制措施。 關(guān)鍵詞:吸收塔;漿液溢流;原因;控制
0 引言
國(guó)華盤山發(fā)電廠一期工程裝有2臺(tái)俄制容量 500MW的超臨界機(jī)組,為了減少電力行業(yè)排污的負(fù) 擔(dān),同時(shí)也為火電廠的可持續(xù)發(fā)展,國(guó)華盤電公司采 用脫硫效率高的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置來(lái) 減少二氧化硫的排放。由于其工藝技術(shù)成熟,濕法煙 氣脫硫裝置已成為國(guó)內(nèi)外火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo) 裝置。
在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,吸收塔漿液溢流現(xiàn)象是 影響脫硫系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的常見(jiàn)問(wèn)題之一,并 造成污染。當(dāng)吸收塔漿液溢流嚴(yán)重時(shí),可能溢入原煙 氣煙道中,造成漿液倒灌增壓風(fēng)機(jī),造成增壓風(fēng)機(jī)嚴(yán) 重?fù)p毀的惡性事件;溢流漿液也可能進(jìn)入到GGH換 熱元件表面,造成換熱元件結(jié)垢堵塞,加大增壓風(fēng)機(jī) 出力,嚴(yán)重影響脫硫系統(tǒng)主體設(shè)備的正常運(yùn)行,甚至 會(huì)影響到鍋爐的正常運(yùn)行。本文結(jié)合國(guó)華盤電公司 脫硫系統(tǒng)吸收塔溢流的情況,分析了在濕法脫硫系統(tǒng) 運(yùn)行中吸收塔漿液溢流的各種原因,并提出相應(yīng)的控 制方法。
1 吸收塔系統(tǒng)概況
國(guó)華盤電公司兩臺(tái)500 MW機(jī)組各安裝一座吸 收塔,單塔處理煙氣量為2 011 212 m3/h,吸收塔直 徑為15 m,高度為40·52 m,鋼結(jié)構(gòu)圓柱體,內(nèi)襯玻 璃鱗片襯里;上部為吸收塔和除霧器兩部分,底部為 循環(huán)漿池。每座吸收塔采用4臺(tái)漿液循環(huán)泵、4層噴 淋層(每層噴淋層由一臺(tái)漿液循環(huán)泵單獨(dú)供漿)、2臺(tái) 羅茨氧化風(fēng)機(jī)、2臺(tái)擾動(dòng)泵、三層除霧器。 正常情況下,在保證脫硫效率的前提下,通過(guò)維 持吸收塔液位在一定的穩(wěn)定范圍調(diào)整吸收塔進(jìn)水量 和出水量平衡。按照設(shè)計(jì),吸收塔正常液位為 14·8 m,液位控制在14·3~15·3 m。發(fā)生少量溢流 時(shí),吸收塔漿液溢流后通過(guò)在吸收塔16·15 m高的位 置溢流管流入至吸收塔區(qū)排水坑,再經(jīng)由地坑泵打回 吸收塔循環(huán)使用,屬于正常的運(yùn)行狀態(tài)。
2 吸收塔漿液溢流的危害
盤電公司脫硫系統(tǒng)安裝GGH,結(jié)合運(yùn)行情況,吸 收塔漿液發(fā)生少量溢流時(shí),可以通過(guò)溢流管及時(shí)排 走,不會(huì)造成其他影響。但是,當(dāng)吸收塔漿液溢流較嚴(yán)重時(shí),對(duì)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行會(huì)造成下例影響:
1)當(dāng)吸收塔漿液溢流嚴(yán)重時(shí),進(jìn)入到吸收塔地 坑的漿液量大大增加,容易造成地坑漿液溢流至地面 造成環(huán)境污染。
2)當(dāng)吸收塔漿液溢流嚴(yán)重時(shí),氧化風(fēng)機(jī)出口壓 力隨之大幅增加,氧化空氣出口溫度上升,氧化風(fēng)機(jī) 電流增加,造成氧化風(fēng)機(jī)的出力增加,造成不必要 的耗能。
3)觀察石膏漿液排出泵的出口壓力變化趨勢(shì), 當(dāng)吸收塔漿液溢流嚴(yán)重時(shí),意味著吸收塔內(nèi)漿液的起 泡程度加劇,由于汽蝕的原因?qū)Ρ玫娜~片等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備 和管道危害很大。
沒(méi)有安裝GGH的脫硫系統(tǒng),當(dāng)吸收塔漿液溢流 進(jìn)入煙道中時(shí),煙道積灰結(jié)垢現(xiàn)象會(huì)逐漸加重,造成 流經(jīng)煙道煙氣阻力增加,同時(shí)溢流漿液會(huì)對(duì)正在運(yùn)行 的增壓風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生沖擊,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)葉 片斷裂,致使增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn),脫硫系統(tǒng)被迫退出運(yùn) 行[1];同時(shí)漿液還會(huì)沉積在未作防腐的原煙道中,對(duì) 煙道造成結(jié)垢腐蝕,減短了煙道的使用壽命和檢修周 期,是脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的嚴(yán)重安全隱患。
3 吸收塔漿液溢流的原因
吸收塔漿液間歇性溢流的根本原因在于氣泡或 泡沫的產(chǎn)生,引起的“虛假液位”遠(yuǎn)高于DCS所顯示 的液位[2];再加上底部漿液擾動(dòng)泵脈沖擾動(dòng)或攪拌 器攪拌、氧化空氣鼓入、漿液噴淋等因素的綜合影響 引起液位波動(dòng)。結(jié)合國(guó)華盤電公司脫硫系統(tǒng)吸收塔 漿液起泡的原因,分析如下:
1)雜質(zhì)混入到吸收塔漿液中。吸收塔漿液中由 于系統(tǒng)中進(jìn)入了其他成分,增加了氣泡液膜的機(jī)械強(qiáng) 度,使得泡沫穩(wěn)定性高,而純凈的液體由于起泡性只 與其表面張力有關(guān),液膜之間能相互連接,使形成的 氣泡不斷擴(kuò)大,最終破裂,不能形成穩(wěn)定的泡沫[3], 雜質(zhì)混入的可能性原因如下:一是鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中 投油、燃燒不充分,未燃盡成分隨鍋爐尾部煙氣進(jìn)入 吸收塔;二是脫硫吸收劑石灰石中含過(guò)量MgO(起泡 劑),與硫酸根離子發(fā)生反應(yīng);三是經(jīng)過(guò)除塵器的煙 氣粉塵濃度超標(biāo),含有過(guò)量的重金屬。
2)脫硫用工藝水水質(zhì)問(wèn)題。國(guó)華盤電公司脫硫 系統(tǒng)工藝水用水為空壓機(jī)冷卻水回水,該水溫度較 高,夏天可達(dá)40℃左右。由于本身較高的濃縮倍率 加之經(jīng)過(guò)了各種藥劑處理,使得工藝水水質(zhì)極不穩(wěn) 定,且極易起泡。而且吸收塔在正常運(yùn)行時(shí)考慮到水 平衡的因素,大量的濾液水經(jīng)常不間斷地補(bǔ)充至吸收 塔漿液中,由于濾液水為吸收塔排出漿液經(jīng)石膏旋流 站旋流后的溢流,其中含有大量的重金屬離子也會(huì)促 使泡沫的產(chǎn)生。
3)氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量及跳閘問(wèn)題。氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量是 根據(jù)設(shè)計(jì)煤種含硫量而確定的,針對(duì)不同煤種,風(fēng)機(jī) 沒(méi)有風(fēng)量調(diào)節(jié)功能,使得進(jìn)入吸收塔的氧化風(fēng)量大大 超過(guò)實(shí)際需要,這些富余的空氣都以氣泡的形式從氧 化區(qū)底部溢至漿液的表面,從而助長(zhǎng)了漿液動(dòng)態(tài)液位 的虛假值,也導(dǎo)致吸收塔溢流[4]。另外運(yùn)行過(guò)程中 氧化風(fēng)機(jī)突然跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn),使吸收塔漿液氣液平 衡被破壞,也會(huì)導(dǎo)致吸收塔漿液大量溢流。
4)漿液擾動(dòng)泵、漿液噴淋的影響。盤電公司每 個(gè)吸收塔漿液循環(huán)系統(tǒng)有4臺(tái)漿液循環(huán)泵,流量均在 7 600 m3/h,吸收塔漿液循環(huán)泵的大流量循環(huán)噴淋, 一定程度上加劇了吸收塔液位的波動(dòng)。
4 吸收塔漿液溢流現(xiàn)象的控制措施
防止吸收塔漿液出現(xiàn)起泡溢流的現(xiàn)象,脫硫系統(tǒng) 運(yùn)行人員應(yīng)當(dāng)時(shí)刻提高運(yùn)行能力,從漿液溢流的原因 出發(fā),做出適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行工況調(diào)整。
1)適當(dāng)降低漿液靜態(tài)液位。正常運(yùn)行時(shí)將吸收 塔液位控制在正常值的低限維持運(yùn)行[5]。國(guó)華盤電 公司吸收塔實(shí)際控制液位在13·0~13·5 m,主要是 防止高液位時(shí)吸收塔漿液溢流進(jìn)入GGH換熱元件表 面造成結(jié)垢堵塞,堅(jiān)持通過(guò)石膏漿液排出泵排出石膏 漿液,降低吸收塔的密度,保持吸收塔漿液密度控制 在1 110~1 130 kg/m3之間,減少吸收塔內(nèi)雜質(zhì)濃度, 提高漿液質(zhì)量,避免因密度過(guò)高造成漿液起泡溢流。
2)脫硫廢水的及時(shí)排放。盤電公司廢水處理系 統(tǒng),每天處理后向渣系統(tǒng)排放的廢水為200 m3左右, 及時(shí)排放廢水來(lái)降低吸收塔漿液中重金屬離子、 Cl-、有機(jī)物、懸浮物及各種雜質(zhì)的含量,避免因雜質(zhì) 逐漸累積導(dǎo)致吸收塔內(nèi)漿液“中毒”,造成脫硫率下 降、起泡溢流現(xiàn)象加劇。
3)在保證脫硫效率高于95%的前提下,保持2 臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行。針對(duì)盤電公司目前燃煤為低硫 煤的特點(diǎn),考慮到節(jié)能方面的因素,在保證脫硫效率 的基礎(chǔ)上,目前盤電公司在正常運(yùn)行時(shí)基本上保持兩 臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行,由此可以減小吸收塔內(nèi)部漿液的 擾動(dòng),減輕吸收塔漿液的起泡程度。
4)嚴(yán)格執(zhí)行目前脫硫?qū)I(yè)運(yùn)行規(guī)程和各項(xiàng)技術(shù) 措施。與其他專業(yè)緊密配合,在主機(jī)投油或除塵裝置 出現(xiàn)故障時(shí),可采用暫時(shí)打開(kāi)旁路煙氣擋板,調(diào)小增 加風(fēng)機(jī)葉片的運(yùn)行方式,最大程度地減少進(jìn)入到脫 硫系統(tǒng)的雜質(zhì)或粉塵。
5)加入消泡劑。加入消泡劑是最直接的控制手 段,定期把消泡劑加入到吸收塔地坑里通過(guò)排水坑泵 打到吸收塔中,能快速解決起泡問(wèn)題。但是,該方法 不能從根本上解決問(wèn)題,一旦停止加入消泡劑時(shí)間過(guò) 長(zhǎng),吸收塔漿液可能再次出現(xiàn)起泡溢流的現(xiàn)象,而且 消泡劑的大量使用在一定程度上增加了運(yùn)行成本。
6)定期對(duì)吸收塔液位進(jìn)行標(biāo)定。盤電公司脫硫 系統(tǒng)吸收塔所采用液位計(jì)為壓力變送器式液位計(jì),取 三次平均值,減小液位誤差,并分析動(dòng)態(tài)液位與靜態(tài) 液位之間關(guān)系及規(guī)律,確保DCS畫面吸收塔液位顯 示值的正確性。
7)對(duì)于沒(méi)有設(shè)置GGH的電廠脫硫系統(tǒng),應(yīng)定期 打開(kāi)煙道底部疏水閥疏水,防止?jié){液到達(dá)增壓風(fēng)機(jī)出 口段。當(dāng)溢流漿液進(jìn)入煙道后,吸收塔入口處煙氣溫 度突然大幅下降,必須及時(shí)停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)[6-7]。
5 結(jié)語(yǔ)
國(guó)華盤電脫硫系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,嚴(yán)格按照 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)采取上述措施,吸收塔漿液 溢流的現(xiàn)象雖不可避免但是可以控制的,目前脫硫系 統(tǒng)運(yùn)行良好,嚴(yán)重的溢流現(xiàn)象已很少發(fā)生。 吸收塔漿液溢流問(wèn)題對(duì)脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行仍 存在很大危害,是脫硫系統(tǒng)運(yùn)行長(zhǎng)抓不懈的問(wèn)題。脫 硫運(yùn)行人員需要長(zhǎng)期摸索、積累經(jīng)驗(yàn),妥善及時(shí)處理, 才能保證脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
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