樊彥玲 鄭鵬輝 譚光之 祝文 陳勇(西安西礦環(huán)??萍加邢薰?陜西 西安 710075)
濕法脫硫吸收塔漿液起泡溢流問題淺析
樊彥玲 鄭鵬輝 譚光之 祝文 陳勇(西安西礦環(huán)??萍加邢薰?陜西 西安 710075)
脫硫塔漿液池漿液溢流嚴重危及整個濕法脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,在石灰石-石膏濕法系統(tǒng)的調試及運行過程中比較常見。本文通過分析漿液起泡溢流成因,介紹其危害,提出了預防和處理措施。
漿液溢流;漿液起泡;濕法脫硫
天津某公司4*410t/h煙氣脫硫設備采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,在設備安裝完畢進行調試過程中,漿液池漿液頻繁發(fā)生起泡溢流,嚴重危及整個脫硫系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。本文深入系統(tǒng)地分析了漿液起泡的原因、研究并采用了相應的應對措施,有效地抑制了漿液起泡溢流現(xiàn)象。
脫硫煙氣中含有不溶性氣體,在煙氣與漿液充分接觸的過程中,這些不溶性氣體被漿液包圍,煙氣和漿液形成的氣-液界面,在巨大的表面張力作用下形成球狀氣泡;大量氣泡在氣-液密度差的作用下迅速上升到漿液池表面,形成一層泡沫。如果這種泡沫越多,表面張力就越大,表面張力增加,勢必導致氣泡不易破碎,進而引起漿液池表面泡沫層增厚,出現(xiàn)嚴重的虛假液位,從而導致漿液溢流現(xiàn)象。經(jīng)過深入系統(tǒng)地分析研究,總結出造成漿液起泡的原因主要有以下幾點:
2.1 漿液中有機物含量增加
鍋爐燃燒不充分,飛灰中含有碳顆?;蛘呓褂偷任慈急M顆粒物。煙氣帶著含有大量碳顆?;蛘呓褂偷任慈急M顆粒物的飛灰進入吸收塔中,將會引起吸收塔漿液中的有機物含量增加,繼而發(fā)生皂化反應,導致產(chǎn)生一種油膜。在通過氧化風機給吸收塔底部的漿液池中鼓入高壓空氣的過程中,油膜收到高壓沖擊,進而引起漿液起泡溢流。
2.2 氧化鎂和重金屬含量上升
脫硫塔入口的煙氣中粉塵含量超過一定標準,將導致大量惰性物質被帶入,這些惰性物質會引起漿液中的重金屬含量超標,引起漿液起泡溢流。
濕法脫硫的吸收劑-石灰石中含有氧化鎂,而氧化鎂在遇到亞硫酸根時會產(chǎn)生泡沫,一旦石灰石中氧化鎂含量超標,將會產(chǎn)生大量泡沫。
濕法脫硫的吸收劑-石灰石中也含有少量或者微量的重金屬,這些重金屬被直接帶入脫硫漿液中,勢必引起將液中重金屬含量超標,進而導致漿液表面張力增加,形成泡沫層。
2.3 氧化風機設計不合理和啟停頻繁
氧化風量是根據(jù)設計煤種中硫分確定的,即將亞硫酸根氧化為硫酸根所需的空氣量加一定的裕量而確定的。當實際燃煤的硫分高于設計值時,將導致氧化風量不足,亞硫酸鹽含量嚴重超標;反之,如果實際鼓入的氧化風量長時間過大,將導致漿液中的氣-液界面面積逐步增大,這也將造成漿液起泡溢流。
此外,氧化風機頻繁啟停,即鼓入漿液池的氧化風量突變,會造成漿液池內漿液的擾動性突變。漿液池內漿液的擾動性突變,將會打破漿液池內的氣-液平衡,進而引發(fā)起泡溢流問題,這種問題在氧化風機突然停運時表現(xiàn)地尤為嚴重。在濕法脫硫系統(tǒng)運行過程中,漿液溫度大體在60度以上,大量的高壓氧化空氣鼓入吸收塔中,會引起塔內氣壓形成微正壓,如果此時突然停止氧化風機,必然引起虛假液位,從而導致漿液溢流。
2.4 漿液循環(huán)泵啟停頻繁
濕法脫硫系統(tǒng)運行過程中,頻繁啟停漿液循環(huán)泵,漿液池內漿液的擾動性必然會發(fā)生突變,進而打破漿液的氣-液平衡狀態(tài),發(fā)生氣泡溢流事件。
2.5 除霧器發(fā)生堵塞
濕法脫硫系統(tǒng)運行過程中,除霧器用于去除吸收塔出口煙氣中的霧滴,但除霧器也兼有消泡的作用。當塔內漿液起泡后,除霧器沖洗水在一定程度上可以對泡沫進行間斷性的破壞,從而有效控制泡沫層的厚度。因此當除霧器發(fā)生堵塞時,除霧器的消泡功能無法正常發(fā)揮,將增大漿液溢流的可能性。
2.6 管道設計的問題
如果在結構設計過程中,管道本身設計的不合理,就會導致產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。虹吸現(xiàn)象,即塔內液位一旦高于設置的高液位,就會持續(xù)地發(fā)生起泡溢流問題。
(1)濕法脫硫系統(tǒng)調試和運行過程中,一旦發(fā)生漿液起泡,嚴重時發(fā)生溢流現(xiàn)象,漿液中的亞硫酸鹽含量必然上升。亞硫酸鹽含量持續(xù)增加,必然導致漿液中毒,加劇起泡溢流,形成惡性循環(huán)。
(2)溢流嚴重時,大量漿液從吸收塔溢流管中涌出,漿液池內的漿液在短時間內迅速下降,原設計的漿液液面水平無法得到維持,將勢必降低整個脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。此外,無法保證脫硫石膏的氧化效果,濕法脫硫系統(tǒng)的副產(chǎn)物-石膏的品質將會惡化。
(3)漿液起泡溢流如果長時間得不到遏制,尤其是形成了較厚的泡沫層的話,將會導致出口煙氣中含有較多殘留漿液,易造成除霧器堵塞和腐蝕,甚至會發(fā)生除霧器垮塌的嚴重事故。
(4)漿液起泡溢流,大量石膏垢堵塞在吸收塔入口處,煙道阻力增加、煙道堵塞、嚴重危及整個系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。
(5)此外,發(fā)生嚴重的漿液起泡溢流問題時,漿液大量漫流在濕法脫硫系統(tǒng)四周,污染整個廠區(qū)環(huán)境。
4.1 控制漿液品質
將脫硫劑石灰石粉組分控制在工藝要求范圍內,以確保吸收塔補入的石灰石漿液品質合格,同時,加大石膏漿液的排出量,降低排出漿液的密度,并且保證新鮮漿液的及時補給;有效監(jiān)控漿液品質并在線分析,一旦有惡化趨勢及時處理,以減低漿液起泡溢流的概率。
4.2 制定氧化風機啟停規(guī)范
在吸收塔高液位時,啟停氧化風機首先要考慮控制住吸收塔漿液池的液位。實時分析副產(chǎn)物石膏的成分,分析是否鼓入了過量的氧化空氣,避免長時間的鼓入過量氧化空氣而導致漿液起泡溢流問題產(chǎn)生。同時也可以避免漿液池內氣-液平衡被瞬間打破繼而發(fā)生起泡溢流問題。
4.3 規(guī)定漿液循環(huán)泵啟停制度
在濕法脫硫系統(tǒng)調試和運行過程中,制定嚴格的循環(huán)泵啟停制度,避免漿液起泡溢流。
4.4 加強除霧器沖洗
加強對吸收塔頂部除霧器的有效沖洗,實時監(jiān)控除霧器的堵塞結垢情況,一旦發(fā)生堵塞結垢,及時進行沖洗。
4.5 溢流管設計
建議采用溢流管“U”型設計,在溢流點最高處設置透氣口,在溢流管路設置上沖洗水接口,同時加裝操作平臺,方便透氣口堵塞及時處理來破壞虹吸現(xiàn)象。
4.6 其他
除以上措施外,還有以下幾點可以考慮:①重新校驗液位計,也可以考慮選擇其他形式的液位計,避免顯示錯誤;②嚴禁在高硫分或者高負荷情況下,任意開啟增加風機,確保漿液的品質得到保證;③及時檢查溢流管情況,有效預防溢流現(xiàn)象;④保證吸收塔集水坑泵和液位計可靠運行;⑤如果在漿液發(fā)生不同原因中毒的情況下,最佳的解決方法是置換部分漿液;⑥執(zhí)行以上措施后仍無法抑制漿液起泡溢流,可考慮投加消泡劑。
漿液起泡溢流是石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)常見的問題之一,不僅會污染現(xiàn)場環(huán)境,而且會對吸收塔前后的設備造成重大腐蝕,進而損傷基礎設備,對整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行非常不利。因此,在調試以及運行的過程中,要實時監(jiān)控系統(tǒng)運行情況,一旦發(fā)現(xiàn)起泡,及時降低液位、減小供漿量、投加專用消泡劑等措施快速有效地抑制。
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