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1、石灰石/石灰—石膏湿法脱硫浆液溢流问题研究 摘要:在火电厂石灰石/石灰—石膏湿法脱硫系统中,吸收塔浆液溢流是运行过程中常见的问题之一,它对FGD系统的稳定运行非常不利。分析了吸收塔浆液溢流的成因,介绍了浆液溢流对FGD系统运行的危害,提出了吸收塔浆液溢流的预防和处理措施。 关键词:湿法烟气脱硫,浆液溢流,真实液位,虚假液位,消泡剂 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
2、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
3、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,
4、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。对于固定管网式氧化风机,因其空气孔朝下,氧化风机处于开启状态时,泡沫被鼓入的氧化空气吹破;氧化风机停运时,大量泡沫生成,致使吸收塔溢流。例如:江苏利港发电厂4号吸收塔正常运行液
5、位约10.5m,溢流口标高11.7m,强制氧化方式为固定式空气喷射器,2007-05-02,运行的氧化风机因故障需检修,停运后发现吸收塔液位不断升高,10min后液位达到12.4m,吸收塔溢流口有大量浆液溢出;利港发电厂5号吸收塔的正常运行液位约11.3m,溢流口标高12.75m,强制氧化方式为搅拌器加空气喷枪组合,2007-07-05,启动备用循环浆液泵3min后,发现吸收塔溢流口有大量溢流浆液,而吸收塔液位显示值仍在11.1m左右[2]。 (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
6、内液位高于溢流液的终点液位就会连续溢流。虹吸现象是液态分子间引力与位差造成的,利用液柱压力差,使液体上升再流到低处。由于管口液面承受不同的大气压力,液体会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的液面变成相同高度,液体才会停止流动。 (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 在FGD系统正常运行的情况下,吸收塔溢流出来的浆液通过溢流管排入吸收塔区地坑,再由地坑泵打
7、回吸收塔重复使用,这对整个FGD系统的运行不会造成影响。如果FGD系统运行不当,如锅炉在FGD运行过程中投油、烟气中粉尘含量过大等,使吸收塔浆液中含有较多有机物、重金属离子、盐类和其他组分,这会增加气泡液膜的机械强度和泡沫的稳定性,增强浆液的表面张力。这时,无论是氧化风机鼓入空气产生的气泡,还是喷嘴喷淋下的浆液,均能被烟气托浮,产生“虚假液位”。 总的来说,吸收塔浆液溢流的危害主要有: (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
8、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
