文/劉義 范婉坤
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石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)漿液起泡溢流分析
文/劉義 范婉坤
2011年7月發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011),對SO2、NOX及粉塵濃度提出了我國最為嚴格的環(huán)保標準,也是目前世界上最為嚴格的要求。眾多脫硫裝置的投運,為我國SO2的污染控制發(fā)揮了積極的作用。石灰石-石膏法因為技術(shù)成熟,脫硫效率高等顯著優(yōu)點而被廣泛采用,但在火電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中,吸收塔漿液起泡溢流對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常不利,而且是較為常見的現(xiàn)象。因此有必要對起泡溢流的產(chǎn)生和消除進行分析,提出預(yù)防和處理方法,以減少其不利影響,保證脫硫系統(tǒng)的正常運行。
氣泡是氣體分散在液體或固體中所形成的體系,氣體是分散相,液體或固體是分散介質(zhì)也是連續(xù)相。大量氣泡聚在一起,形成彼此之間以液膜隔離的聚集狀態(tài),稱之為泡沫。
在煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization,以下簡稱FGD)吸收塔中,形成氣泡的主要氣體為煙氣、氧化空氣、脫硫反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體等。一般情況下,吸收塔漿液不能形成穩(wěn)定的泡沫,吸收塔漿液起泡是由于系統(tǒng)中進入了其它成分(如粉塵、Mg2+、油分等),使氣泡上升到漿液表面,這些氣泡不易破裂,會相互聚集并在漿液表面形成泡沫或者泡沫層,有的泡沫層可高達2m以上,最終導(dǎo)致起泡溢流現(xiàn)象的產(chǎn)生。
吸收塔起泡是多種因素的綜合作用,一些吸收塔溢流泡沫不但數(shù)量多,且能穩(wěn)定存在長達幾天的時間而不破裂。究其原因,一般有以下幾個方面:
(1)石灰石中含有的MgCO3及其他雜質(zhì)過多。這些雜質(zhì)附著在石灰石漿液表面,導(dǎo)致石灰石漿液無法正常與二氧化硫接觸反應(yīng),對石灰石的活性產(chǎn)生抑制作用,而且石灰石中含有的MgO會與硫酸根離子反應(yīng)產(chǎn)生大量泡沫。
(2)鍋爐在運行過程中油煤混燒或者燃燒不充分,煙氣中含有大量成分復(fù)雜的其他化合物及經(jīng)除塵器未能除去的粉塵、微粒等雜質(zhì),這些物質(zhì)中可能含有類似于表面活性劑的物質(zhì),具有明顯降低漿液表面張力的屬性,表面張力越低的漿液,越容易起泡,且泡沫穩(wěn)定,不易消失。
(3)吸收塔石膏漿液的黏度過大,一旦形成泡沫,由于液膜不易被破壞,泡沫也比較穩(wěn)定。
(4)脫硫用工藝水、石灰石漿液中可能帶有易起泡的物質(zhì)。
(5)運行中PH值過低,漿液酸性過大或者攪拌作用、溫度等,也對泡沫的形成有一定的促進。
(6)廢水排放量較少或脫水系統(tǒng)運行不正常,吸收塔漿液品質(zhì)不斷惡化,大量懸浮物、粉塵及雜質(zhì)存留在吸收塔漿液表面。
吸收塔起泡溢流是FGD系統(tǒng)中常見的現(xiàn)象,主要危害有以下幾種:
(1)含有硫酸鹽和亞硫酸鹽的漿液進入煙道中,造成煙道腐蝕,縮短煙道的使用壽命,嚴重者將增壓風(fēng)機的外殼腐蝕穿孔。
(2)漿液進入煙道中,造成煙道、GGH、增壓風(fēng)機入口導(dǎo)流板等處結(jié)垢、積灰嚴重,運行阻力增加,影響脫硫系統(tǒng)及機組安全運行。
(3)脫硫吸收塔液位無法正常顯示,吸收塔運行液位被迫降低,影響漿液循環(huán)泵安全運行。
(4)吸收塔內(nèi)大量泡沫會阻礙SO3-2的氧化反應(yīng),漿液品質(zhì)進一步惡化,降低脫硫率,企業(yè)排污成本增大,排污“不經(jīng)濟”。
(5)污染周圍環(huán)境,一些吸收塔溢流泡沫呈黑色,沉積后像油泥一樣,需耗費大量人工清理,如圖1所示。
圖1 某廠吸收塔漿液起起泡溢流現(xiàn)場圖片
為提高FGD系統(tǒng)的安全性,消除和緩解吸收塔漿液起泡溢流現(xiàn)象的發(fā)生,以免造成嚴重的停機事故,建議通過以下方法進行處理:
(1)建議對吸收塔內(nèi)漿液進行置換。建議在滿足環(huán)保排放和脫硫率的情況下,保持石膏脫水系統(tǒng)連續(xù)運行,并加大廢水系統(tǒng)的排放,根據(jù)煙氣量和吸收塔PH值合理供漿。待系統(tǒng)正常后即可停止?jié){液的置換。
(2)建議在滿足環(huán)保排放和脫硫率的情況下,停止一臺或兩臺漿液循環(huán)泵運行,特別是在低負荷的情況下,減少漿液與煙氣的接觸量,進而降低漿液中氯離子、重金屬離子等的含量。
(3)建議調(diào)整石膏旋流站的壓力,把吸收塔中的一些易引起起泡的物質(zhì)排除掉,并且可排掉較多的氯離子。
(4)吸收塔內(nèi)泡沫較多時,建議添加消泡劑消泡。但消泡劑在使用時會對脫硫效率產(chǎn)生一定的影響,對消泡劑的用量應(yīng)適度,建議電廠進行多次試驗,選用最有效、最經(jīng)濟的消泡劑。
(5)建議加強對FGD入口粉塵濃度的監(jiān)視。當(dāng)電除塵系統(tǒng)故障或者不能正常投運,入口粉塵濃度超出設(shè)計值時,為保障FGD系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,應(yīng)退出脫硫系統(tǒng)運行。
(6)建議對吸收塔液位進行定期校核。就地吸收塔液位計、PH計、密度計等重要設(shè)備增加獨立的沖洗水系統(tǒng)。
(7)建議做好定期的FGD的化學(xué)分析和監(jiān)督工作,特別需要指出的是需要加強對工業(yè)水水質(zhì)及石灰石品質(zhì)中顆粒度、鹽酸不溶物,漿液含固量等的化驗。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時或測量儀表不準確時,尤其應(yīng)加強對化學(xué)物質(zhì)的測量和監(jiān)督。
(8)當(dāng)運行中如出現(xiàn)吸收塔泡沫溢流情況,首先應(yīng)設(shè)法疏通溢流管透氣口,破壞虹吸條件,必要時停運一二臺循環(huán)泵。
(9)建議提高FGD管理人員、運行人員和維護人員的理論和操作水平,將FGD設(shè)備納入等同主機設(shè)備的管理和考核,完善各項規(guī)章制度,維持除塵器的高效運行,做好鍋爐的燃燒調(diào)整等。
另外為較少吸收塔溢流的發(fā)生,設(shè)計時要是漿池適當(dāng)大和高些,運行中可根據(jù)經(jīng)驗稍降低吸收塔液位0.5m左右。還需加強巡視工作,重視溢流管透氣口檢查并保持其通暢等。
根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》要求,東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機組,改造后大氣污染物排放濃度基本達到在基準氧含量6%條件下,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。面對越來越嚴格的環(huán)保要求,全廣東省乃至全國的火電廠都必須對其自身的SO2排放濃度進一步進行控制。本文通過對石灰石-石膏脫硫漿液起泡溢流現(xiàn)象進行分析,可為脫硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供技術(shù)參考。
作者簡介:劉義(1980-),男,工程師,本科,任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司,從事電站鍋爐試驗與調(diào)試及管理工作;范婉坤(1981-),男,工程師,本科,任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司,從事電站環(huán)保試驗與調(diào)試及管理工作。