湿法脱硫浆液溢流问题探讨

湿法脱硫浆液溢流问题探讨 在石灰石/石灰石膏湿法脱硫系统运行过程中,常常会有吸收塔液位显示正常却发生溢流的现象。当浆液溢流严重时,如果脱硫控制系统未及时监测到并采取有效措施,吸收塔液位就无法维持在设计水平,会带来脱硫效率、石膏品质等方面的问题,对FGD装置的稳定运行十分不利。1. 浆液溢流成因 吸收塔浆液溢流主要是泡沫引起的“虚假液位”造成的。气泡或泡沫会导致吸收塔内浆液不均匀,而浆液密度计取样来自吸收塔底部,底部浆液密度大于氧化区上部浆液密度,使得仪表显示值偏低。引起吸收塔溢流的原因主要有: (1)吸收塔浆液中有机物含量增加。锅炉燃烧不充分或在运行过程中投油,飞灰中部分未燃尽物质(包括碳颗粒或焦油)随烟气进入吸收塔,使吸收塔浆液中的有机物含量增加,发生皂化反应,在浆液表面形成油膜,被氧化风机鼓入的高压空气“压迫” 导致溢流。 (2)吸收塔浆液中重金属含量增加。锅炉尾部除尘器运行状况不佳,烟气粉尘浓度超标,含有大量惰性物质的杂质进入吸收塔后,致使吸收塔浆液重金属含量增高;石灰石含有的微量金属元素(如Cd、Ni等)、湿式球磨机的钢球磨损等也会引起吸收塔浆池中重金属元素的富集。重金属离子增多会使浆液表面张力增加,从而在浆液表面产生泡沫。起泡不仅会抬升吸收塔液位,吸收塔还会由于虹吸作用而发生溢流。 (3)石灰石成分因素。石灰石遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸,高温条件下分解为氧化钙和二氧化碳。石灰石中含有MgO,如果MgO含量超标不仅影响脱硫效率,与SO2-4反应会产生大量泡沫。如果石灰石成分发生某种变化,在吸收塔浆池中产生某种天然无机发泡剂,如NaHCO3、Al2(SO4)3等, 混合在一起会发生反应,产生大量的CO2气体。 (4)在FGD系统运行过程中,如果停运氧化风机或启动浆液循环泵,则吸收塔浆液的气液平衡会被破坏,导致吸收塔浆液大量溢流。(5)溢流管设计不合理,产生虹吸现象。一旦出现虹吸现象,只要吸收塔内液位高于溢流液的终点液位就会连续溢流。(6)吸收塔补充水水质达不到设计要求, COD、BOD等含量超标。 (7)FGD脱水系统或废水处理系统不能正常投入,致使吸收塔浆液品质逐渐恶化。2. 浆液溢流的危害 (1) FGD系统运行恶化。溢流浆液量较大时, 浆液从脱硫反应塔的溢流管大量涌出,吸收塔液位在短时间内急剧下降,液面无法维持原设计水平,使得脱硫效率降低。脱硫反应的氧化效果不能够得到保证,致使浆液中亚硫酸盐的含量逐渐增高,石膏品质恶化,这对脱硫装置的稳定运行十分不利。而溢出的浆液在FGD系统四周大量漫流,严重污染机组设备和厂区环境。 (2) FGD系统设备损坏。如果“虚假液位”过高,溢流浆液甚至会倒流至增压风机出口。在运行操作人员没有及时发现、增压风机没有跳闸的情况下,溢流浆液猛烈冲击正在运行的风机叶片,造成叶片断裂,致使增压风机停运,进而脱硫系统被迫停运。如果系统不设置旁路烟气挡板,则主机也将被迫停运,计一次非停,损失严重。增压风机停运后必须检修,如需更换叶片则周期更长,严重影响了脱硫系统的正常运行。 (3)烟道防腐层破坏与腐蚀。溢流浆液进入烟道,浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐随浆液渗到防腐层表面的毛细孔内。当水分逐渐蒸发,浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并形成结晶盐,同时体积膨胀,使防腐材料产生内应力,致使其脱皮、疏松或裂缝损坏。而且,浆液还会沉积在未防腐的原烟道中,产生烟道垢下腐蚀,缩短烟道的使用寿命和检修周期,影响机组正常运行。 (4)烟气系统积灰、堵塞。溢流浆液在吸收塔入口形成大量的石膏垢,会造成烟道积灰、阻力增加,还会造成GGH换热面堵塞,影响FGD系统和锅炉的安全运行。(5)液位控制困难。吸收塔内浆液起泡严重时,石膏排出泵入口浆液泡沫增加,泵出口压力降低,无法正常排出石膏,致使吸收塔内浆液密度逐渐上升,液位难以控制。3. 浆液溢流的预防与处理3. 1 预防措施 (1)调整吸收塔液位。确定合理的吸收塔运行液位,减小浆液溢流量,防止浆液进入吸收塔入口烟道。随着吸收塔内化学反应的不断进行,浆液的浓度会不断上升。因此,应定期对液位计进行校对,根据吸收塔浆液密度来调整DCS液位显示值,保证脱硫控制系统显示值的正确性。同时,控制吸收塔内实际液位仅高于塔体溢流口高度,防止烟气泄漏。(2)控制吸收塔补水。严格控制吸收塔补充水水质,加强过滤和预处理,降低其COD、BOD含量, 使补充水的参数指标处于设计值范围之内。FGD系统正常运行时,吸收塔补水主要来源于除雾器冲洗水,应确保除雾器冲洗水量达到规程要求,防止除雾器结垢;严格控制浆液管线的冲洗水量,冲洗出水只要达到澄清就停运,防止过多的水进入吸收塔。此外,除雾器冲洗是消除泡沫的有效手段,水喷淋可减少泡沫积累。因此,除雾器冲洗可在保证液位的前提下少量多次,或者在呼吸孔喷水打散泡沫,防止泡沫溢出。 (3) 控制浆液和废水品质。将石灰组分(如MgO、SiO2等)控制在要求范围内,加大石膏浆液排出量,降低排石膏时的吸收塔浆液密度,保证新鲜浆液的补入。同时,加强吸收塔浆液、废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏的化学分析工作,有效监控脱硫系统运行状况,发现浆液品质有恶化趋势应及时采取处理措施。按照系统运行要求排放脱硫废水,以降低吸收塔浆液中重金属离子、Cl-、有机物、悬浮物及各种杂质的含量,保证塔内浆液的品质,减少泡沫的形成。 (4)核算氧化空气用量。设计时根据物料平衡关系计算和校核氧化空气用量,避免浆液中的剩余空气以气泡的形式从氧化区底部溢至浆液表面,导致吸收塔浆液泡沫的增加。 (5)加强氧化风机运行管理。FGD系统运行过程中,检查氧化风机的运行状况,保证备用氧化风机处于良好的状态,一旦运行风机停运,要保证能够及时启动备用风机,以免发生虹吸现象而造成大量浆液溢流。 (6)主机运行管理。在主机投油或除尘装置出现故障时,及时通知脱硫运行人员。如果投油时间较短或除尘装置能较快修复,可采用暂时打开旁路烟气挡板,调小增压风机叶片开度的运行方式,最大程度地减少进入到脱硫系统的未燃尽成分或飞灰。如投油时间较长或除尘装置处理周期较长,则FGD系统必须停运。3. 2处理措施 (1)添加脱硫专用消泡剂。抑制吸收塔溢流的有效手段是向吸收塔区地坑定期加入脱硫专用消泡剂(如有机硅消泡剂) 。在吸收塔出现起泡溢流初期,消泡剂加入量较大,在连续加入一段时间后,泡沫层逐渐变薄,可减少加入量,直至达到稳定的加药量。消泡剂只能暂时缓解,不能根本解决吸收塔浆液起泡问题。 (2)调整浆液循环泵。在可以暂时忽略FGD系统脱硫效率的条件下,停运1台浆液循环泵以减少浆液循环量、减小吸收塔内部浆液的扰动。 (3) FGD系统运行管理。一旦发生浆液溢流现象,应打开烟道底部疏水阀进行疏水,防止浆液溢流至增压风机出口段。检查吸收塔入口烟气温度,如果出现温度突然大幅降低的情况,说明浆液大量溢流进入烟道,要及时采取处理措施。 (4)换置浆液。如果已有效地控制了工艺水品质、石灰石浆液品质,且石膏浆液脱水系统、废水处理系统运行正常,但吸收塔浆液仍然经常性溢流,就需要倒空吸收塔内的浆液,重新上浆