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      石灰石-石膏濕法脫硫中吸收塔漿液起泡原因分析及處理措施

      2019-08-10

      :在石灰石-石膏濕法脫硫中,吸收塔漿液溢流是較為常見的現象,它會對脫硫系統的正常運行造成較大危害,如果不能采取適當的預防和處理辦法,甚至會導致諸如增壓風機葉片損壞等重大事故。通過分析石灰石-石膏法中吸收塔漿液產生溢流現象的各種原因,提出防止和解決吸收塔漿液溢流的方法,保證脫硫系統的正常運行。玻璃鋼風閥

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      根據國家環??偩纸y計,2006年我國SO2排放量達2588×104t,居世界首位[1],由此引發的酸雨等環境問題日益顯現。近年來,隨著火電行業的迅猛發展以及我國環境保護制度的逐漸健全規范,煙氣脫硫系統能否正常投入,穩定運行已成為火電企業非常關注的問題。在現有各種脫硫方法中,石灰石-石膏法因為技術成熟,脫硫效率高等顯著優點而被廣泛采用。

      吸收塔漿液因為起泡而導致溢流是石灰石-石膏法脫硫運行中常見的問題之一。由于吸收塔液位多采用裝在吸收塔底部的壓差式液位計測量,FGD-DCS(脫硫控制系統)顯示的液位是根據差壓變送器測得的差壓與吸收塔內漿液密度計算得來的值,而吸收塔內真實液位——由于氣泡、或泡沫引起的“虛假液位”遠高于顯示液位,再加上底部漿液擾動泵脈沖擾動或攪拌器攪拌、氧化空氣鼓入、漿液噴淋等因素的綜合影響而引起液位波動,從而導致吸收塔間歇性溢流。因此當吸收塔漿液起泡溢流嚴重時,如果DCS上無法及時監測并采取有效措施就會導致事故發生。

      正常情況下,吸收塔漿液溢流后通過吸收塔溢流管進入吸收塔區排水坑,再經由地坑泵打回吸收塔重復使用,不會造成其它后果。但是,當吸收塔漿液溢流量較大時,漿液不能通過溢流管及時輸送,就會進入到原煙氣煙道中,從而引發各種事故或影響正常運行,主要危害歸納如下:

      (1)溢流漿液進入煙道中,漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內襯及其毛細孔內,當水分逐漸蒸發,漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結晶,隨后體積發生膨脹,使防腐內襯產生應力,尤其是帶結晶水的鹽,在干濕交替的作用下,體積膨脹高達幾十倍,應力更大,導致嚴重的剝離損壞。漿液還會沉積在未作防腐的原煙道中,產生煙道垢下腐蝕,減短了煙道的使用壽命和檢修周期,影響脫硫系統正常運行。

      (2)溢流漿液通過煙道,到達增壓風機出口,在運行操作人員沒有及時發現的情況下,溢流漿液猛烈沖擊正在運行的風機葉片,造成嚴重的損害,甚至是葉片斷裂,致使增壓風機停運,脫硫系統被迫退出運行。如果系統不設置旁路煙氣擋板,則主機也被迫停運,計一次非停,損失嚴重。增壓風機停運后必須檢修,如需更換葉片則周期較長,嚴重影響了脫硫系統的正常運行。在不設GGH的脫硫系統中,上述情況發生的可能性更大。

      (3)吸收塔出現起泡溢流后,吸收塔運行液位被迫降低,脫硫反應氧化效果不能保證,漿液中亞硫酸鹽含量逐漸增高,致使漿液品質惡化。

      (4)漿液起泡嚴重時,石膏排除泵入口漿液泡沫增加,泵出口壓力降低,無法正常排除石膏,致使漿液密度逐漸上升,液位難以控制。

      (5)漿液溢流到煙道后,煙道積灰逐漸嚴重,煙道阻力增加,影響鍋爐的安全運行。

      泡沫由于表面作用而生成,是氣體分散在液體中的分散體系,其中液體所占體積分數很小,泡沫占很大體積,氣體被連續的液膜分開,形成大小不等的氣泡。泡沫的產生是由于氣體分散于液體中形成氣-液的分散體,在泡沫形成的過程中,氣-液界面會急劇地增加,因而體系的能量增加,其增加值為液體表面張力γ與體系增加后的氣-液界面的面積A的乘積為γ×A,應等于外界對體系所作的功。

      若液體的表面張力γ越低則氣-液界面的面積A就越大,泡沫的體積也就越大,這說明此液體很容易起泡。當不溶性氣體被液體所包圍時,形成一種極薄的吸附膜,由于表面張力的作用,膜收縮為球狀形成泡沫,在液體的浮力作用下氣上升到液面,當大量的氣泡聚集在表面時,就形成了泡沫層。

      吸收塔漿液中的氣體與漿液連續充分地接觸,由于氣體是分散相(不連續相),漿液是分散介質(連續相),氣體與漿液的密度相差很大,所以在漿液中;泡沫很快上升到漿液表面,此時如漿液的表面張力小,漿液中的氣體就沖破液面聚集成泡沫。

      由此可見,泡沫的產生必須具備3個條件:只有氣體與液體連續又充分地接觸時,才能產生泡沫;當氣體與液體的密度相差非常大時,才能使液體中的泡沫能很快上升到液面,久而久之就形成泡沫;表面張力愈小的液體愈易起泡。

      泡沫中的起泡呈多面體形,在多面體的液膜交界處,液膜是彎曲的,彎曲液面壓力差的存在加速了氣泡間平液膜向邊界處的排液作用,使液膜變薄,當液膜厚度低于臨界值時破裂。但當溶液中具有表面活性物質或起泡物質時,泡沫體系不穩定性減弱,液膜修復能力增強,阻止了液膜進一步變薄,使液膜保持一定的厚度。

      純凈的液體起泡性只與其表面張力有關,但是由于純凈液體起泡后,液膜之間能相互連接,使形成的氣泡不斷擴大,最終破裂。因此,純凈的液體不能形成穩定的泡沫,吸收塔漿液起泡是由于系統中進了其它成分,增加了氣泡液膜的機械強度,亦即增加了泡沫的穩定性,最終導致起泡溢流現象的產生。具體引起起泡溢流的原因歸納如下:

      (1)鍋爐在運行過程中投油、燃燒不充分,未燃盡成份隨鍋爐尾部煙氣進入吸收塔,造 成吸收塔漿液有機物含量增加。

      (2)鍋爐后部除塵器運行狀況不佳,煙氣粉塵濃度超標,含有大量惰性物質的雜質進入吸收塔后,致使吸收塔漿液重金屬含量增高。重金屬離子增多引起漿液表面張力增加,從而使漿液表面起泡。

      (3)脫硫用石灰石中含過量MgO(起泡劑),與硫酸根離子反應參生大量泡沫(泡沫滅火器利用的是這個原理)。

      (4)脫硫裝置脫水系統或廢水處理系統不能正常投入,致使吸收塔漿液品質逐漸惡化。

      (5)鍋爐燃燒情況不好,飛灰中有部分碳顆?;蚪褂碗S煙氣進入吸收塔。

      (6)運行過程中出現氧化風機突然跳閘現象,吸收塔漿液氣液平衡被破壞,致使吸收塔漿液大量溢流。

      吸收塔漿液一旦出現起泡溢流現象后,必須及時采取妥善的處理方式,以免造成嚴重事故。處理方法:一是要消除已經產生的泡沫;二是要通過運行方式的調整,緩解起泡溢流現象;三是要控制進入吸收塔的各種可能引起吸收塔漿液起泡的物質。具體實施方法如下:

      (1)從吸收塔排水坑定期加入脫硫專用消泡劑。在吸收塔最初出現起泡溢流時,消泡劑加入量較大,在連續加入一段時間后,泡沫層逐漸變薄,減少加入量,直至穩定在一定加藥量上。經過試驗得出,需要指出的是消泡劑不能隨便亂加,常用于水處理的有機硅消泡劑不適用與脫硫漿液的消泡環境。

      所以添加普通的有機硅消泡劑不僅僅消泡效果不理想,而且由于用量大而增加運營成本。另外,應利用脫硫專用消泡劑具有抑制泡沫再生特性,根據吸收塔起泡的情況每天適當的加入消泡劑以抑制泡沫再生。

      (2)在可以暫時忽略脫硫效率的條件下,停運一臺漿液循環泵以減小吸收塔內部漿液的擾動,同時減少漿液供給量。因為漿液循環量大時,漿液起泡性強。漿液循環量加大,每個分子所具有的動能加大,因而其克服內部引力,實現表面增大的可能性大,即起泡性增強。

      (3)在可以保證氧化效果的前提下,適當降低吸收塔工作液位,減小漿液溢流量,防止漿液進入吸收塔入口煙道。

      (4)降低排除石膏時的吸收塔漿液密度,加大石膏排除量,保證新鮮漿液的不斷補入。

      (5)堅持脫硫廢水的排放,從而降低吸收塔漿液重金屬離子、Cl-、有機物、懸浮物及各種雜質的含量,保證吸收塔內漿液的品質。

      (6)嚴格控制脫硫用工藝水的水質,加強過濾和預處理工作,降低COD、BOD。同事嚴格控制石灰石原料,保證其中各項組分(如MgO、SiO2等)含量符合實際要求。

      (7)制定嚴格的運行制度。在主機投油或除塵裝置出現故障時,要及時通知脫硫運行人員。如果投油時間較短或除塵裝置能較快修復,可采用暫時打開旁路煙氣擋板,調小增加風機葉片的運行方式,更大程度減少進入到脫硫系統的未燃盡成份或飛灰。如投油時間較長或除塵裝置處理周期較長,則必須將脫硫系統退出運行。

      (8)運行過程中要注意氧化風機的運行狀況,保證備用設備處于良好的備用狀態,一旦運行風機出現問題停運,及時啟動備用設備,以免發生虹吸現象,造成大量漿液溢流,引發安全事故。

      (9)加強吸收塔漿液、廢水、石灰石漿液、石灰石粉和石膏得化學分析工作,有效監控脫硫系統運行狀況,發現漿液品質惡化趨勢,及時采取處理手段。

      (10)一旦發生漿液起泡溢流現象,定期打開煙道底部疏水閥疏水,防止漿液到達增壓風機出口段。同時定期對吸收塔液位進行標定,保證DCS顯示值的正確性。注意吸收塔入口處煙氣溫度,如果出現溫度突然大幅降低的情況,說明漿液大量溢流進入煙道,要及時采取處理方法(如停用增壓風機)。

      (11)如果采取多種處理方法,并有效地控制工藝水、石灰石原料的品質,且脫水系統、廢水系統投運正常,但吸收塔漿液仍舊經常溢流就要考慮倒空吸收塔內的漿液(可以將塔內漿液先打入事故漿液箱中),重新上漿。

      總之,吸收塔漿液因起泡而溢流是石灰石-石膏法脫硫中常見的問題之一,對系統的穩定運行有很大危害,必須加以重視,一旦出現起泡溢流現象要及時采取妥善處理辦法,保證系統安全、穩定運行。


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