喷淋
吸收塔石灰石-石膏湿法烟气脱硫浆液起泡探讨摘要在石灰石-石膏法脱硫中吸收塔浆液溢流是较为常见的现象它会对脱硫系统的正常运行造成较大危害如果不能采取适当的预防和处理办法甚至会导致诸如增压风机叶片损坏等重大事故。通过分析石灰石-石膏法中吸收塔浆液产生溢流现象的各种原因提出防止和解决吸收塔浆液溢流的方法保证脱硫系统的正常运行。关键词脱硫起泡根据国家环保总局统计2006 年我国SO2排放量达2588×104 t居世界首位由此引发的酸雨等环境问题日益显现。近年来随着火电行业的迅猛发展以及我国环境保护制度的逐渐健全规范烟气脱硫系统能否正常投入稳定运行已成为火电企业非常关注的问题。在现有各种脱硫方法中石灰石-石膏法因为技术成熟脱硫效率高等显著优点而被广泛采用。吸收塔浆液因为起泡而导致溢流是石灰石-石膏法脱硫运行中常见的问题之一。由于吸收塔液位多采用装在吸收塔底部的压差式液位计测量FGD-DCS脱硫控制系统显示的液位是根据差压变送器测得的差压与吸收塔内浆液密度计算得来的值而吸收塔内真实液位——由于气泡、或泡沫引起的“虚假液位”远高于显示液位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而引起液位波动从而导致吸收塔间歇性溢流。因此当吸收塔浆液起泡溢流严重时如果DCS 上无法及时监测并采取有效措施就会导致事故发生。1 吸收塔起泡溢流危害正常情况下吸收塔浆液溢流后通过吸收塔溢流管进入吸收塔区排水坑再经由地坑泵打回吸收塔重复使用不会造成其它后果。但是当吸收塔浆液溢流量较大时浆液不能通过溢流管及时输送就会进入到原烟气烟道中从而引发各种事故或影响正常运行主要危害归纳如下1 溢流浆液进入烟道中浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其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结晶随后体积发生膨胀使防腐内衬产生应力尤其是带结晶水的盐在干 湿交替的作用下体积膨胀高达几十倍应力更大导致严重的剥离损坏。浆液还会沉积在未作防腐的原烟道中产生烟道垢下腐蚀减短了烟道的使用寿命和检修周期影响脱硫系统正常运行。2 溢流浆液通过烟道到达增压风机出口在运行操作人员没有及时发现的情况下溢流浆液猛烈冲击正在运行的风机叶片造成严重的损害甚至是叶片断裂致使增压风机停运脱硫系统被迫退出运行。如果系统不设臵旁路烟气挡板则主机也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较长严重影响了脱硫系统的正常运行。在不设GGH 的脱硫系统中上述情况发生的可能性更大。3 吸收塔出现起泡溢流后吸收塔运行液位被迫降低脱硫反应氧化效果不能保证浆液中亚硫酸盐含量逐渐增高致使浆液品质恶化。4 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浆液密度逐渐上升液位难以控制。5 浆液溢流到烟道后烟道积灰逐渐严重烟道阻力增加影响锅炉的安全运行。2 吸收塔起泡溢流原因分析泡沫由于表面作用而生成是气体分散在液体中的分散体系其中液体所占体积分数很小泡沫占很大体积气体被连续的液膜分开形成大小不等的气泡。泡沫的产生是由于气体分散于液体中形成气-液的分散体在泡沫形成的过程中气-液界面会急剧地增加因而体系的能量增加其增加值为液体表面张力γ与体系增加后的气-液界面的面积A 的乘积为γ×A 应等于外界对体系所作的功。若液体的表面张力γ越低则气-液界面的面积A 就越大泡沫的体积也就越大这说明此液体很容易起泡。当不溶性气体被液体所包围时形成一种极薄的吸附膜由于表面张力的作用膜收缩为球状形成泡沫在液体的浮力作用下气泡上升到液面当大量的气泡聚集在表面时就形成了泡沫层。吸收塔浆液中的气体
与浆液连续充分地接触由于气体是分散相不连续相浆液是分散介质连续相气体与浆液的密度相差很大所以在浆液中泡沫很快上升到浆液表面此时如浆液的表面张力小浆液中的气体就冲破液面聚集成泡沫。由此可见泡沫的产生必须具备3个条件只有气体与液体连续又充分地接触时才能产生泡沫当气体与液体的密度相差非常大时才能使液体中的泡沫能很快上升到液面久而久之就形成泡沫表面张力愈小的液体愈易起泡。泡沫中的起泡呈多面体形在多面体的液膜交界处液膜是弯曲的弯曲液面压力差的存在加速了气泡间平液膜向边界处的排液作用使液膜变薄当液膜厚度低于临界值时破裂。但当溶液中具有表面活性物质或起泡物质时泡沫体系不稳定性减弱液膜修复能力增强阻止了液膜进一步变薄使液膜保持一定的厚度。纯净的液体起泡性只与其表面张力有关但是由于纯净液体起泡后液膜之间能相互连接使形成的气泡不断扩大最终破裂。因此纯净的液体不能形成稳定的泡沫吸收塔浆液起泡是由于系统中进入了其它成分增加了气泡液膜的机械强度亦即增加了泡沫的稳定性最终导致起泡溢流现象的产生。具体引起起泡溢流的原因归纳如下1 锅炉在运行过程中投油、燃烧不充分未燃尽成份随锅炉尾部烟气进入吸收塔造成吸收塔浆液有机物含量增加。2 锅炉后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。重金属离子增多引起浆液表面张力增加从而使浆液表面起泡3 脱硫用石灰石中含过量MgO起泡剂与硫酸根离子反应参生大量泡沫泡沫灭火器利用的是这个原理。4 脱硫用工艺水水质达不到设计要求如中水COD、BOD 超标。5 脱硫装臵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。6 锅炉燃烧情况不好飞灰中有部分碳颗粒或焦油随烟气进入吸收塔。7 运行过程中出现氧化风机突然跳闸现象吸收塔浆液气液平衡
被破坏致使吸收塔浆液大量溢流。3 吸收塔溢流解决对策吸收塔浆液一旦出现起泡溢流现象后必须及时采取妥善的处理方式以免造成严重事故。处理方法一是要消除已经产生的泡沫二是要通过运行方式的调整缓解起泡溢流现象三是要控制进入吸收塔的各种可能引起吸收塔浆液起泡的物质。具体实施方法如下1 从吸收塔排水坑定期加入脱硫专用消泡剂脱硫专用消泡剂GS-TXP01。在吸收塔最初出现起泡溢流时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减少加入量直至稳定在一定加药量上。经过试验得出需要指出的是消泡剂不能随便乱加常用于水处理的有机硅消泡剂不适用与脱硫浆液的消泡环境。所以添加普通的有机硅消泡剂不仅仅消泡效果不理想而且由于用量大而增加运营成本。另外应利用脱硫专用消泡剂具有抑制泡沫再生特性根据吸收塔起泡的情况每天适当的加入消泡剂以抑制泡沫再生。2 在可以暂时忽略脱硫效率的条件下停运一台浆液循环泵以减小吸收塔内部浆液的扰动同时减少浆液供给量。因为浆液循环量大时浆液起泡性强。浆液循环量加大每个分子所具有的动能加大因而其克服内部引力实现表面增大的可能性大即起泡性增强。3 在可以保证氧化效果的前提下适当降低吸收塔工作液位减小浆液溢流量防止浆液进入吸收塔入口烟道。4 降低排出石膏时的吸收塔浆液密度加大石膏排出量保证新鲜浆液的不断补入。 5 坚持脱硫废水的排放从而降低吸收塔浆液重金属离子、Cl-、有机物、悬浮物及各种杂质的含量保证吸收塔内浆液的品质。6 严格控制脱硫用工艺水的水质加强过滤和预处理工作降低COD、BOD。同事严格控制石灰石原料保证其中各项组分如MgO、SiO2 等含量符合实际要求。7 制定严格的运行制度。在主机投油或除尘装臵出现故障时要及时通知脱硫运行人员。如果投油时间较短或除尘装臵能较快
修复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减少进入到脱硫系统的未燃尽成份或飞灰。如投油时间较长或除尘装臵处理周期较长则必须将脱硫系统退出运行。8 运行过程中要注意氧化风机的运行状况保证备用设备处于良好的备用状态一旦运行风机出现问题停运及时启动备用设备以免发生虹吸现象造成大量浆液溢流引发安全事故。9 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恶化趋势及时采取处理手段。10 一旦发生浆液起泡溢流现象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。同时定期对吸收塔液位进行标定保证DCS 显示值的正确性。注意吸收塔入口处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方法如停用增压风机。11 如果采取多种处理方法并有效地控制工艺水、石灰石原料的品质且脱水系统、废水系统投运正常但吸收塔浆液仍旧经常溢流就要考虑倒空吸收塔内的浆液可以将塔内浆液先打入事故浆液箱中重新上浆。总之吸收塔浆液因起泡而溢流是石灰石-石膏法脱硫中常见的问题之一对系统的稳定运行有很大危害必须加以重视一旦出现起泡溢流现象要及时采取妥善处理办法保证系统安全、稳定运行。
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