0 引言
国华盘山发电厂一期工程装有2台俄制容量 500MW的超临界机组,为了减少电力行业排污的负 担,同时也为火电厂的可持续发展,国华盘电公司 采 用脱硫效率高的石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置来 减少二氧化硫的排放。由于其工艺技术成熟,湿法烟 气脱硫装置已成为国内外火电厂烟气脱硫的主导 装 置。
在脱硫系统运行过程中,吸收塔浆液溢流现象是 影响脱硫系统能否安全稳定运行的常见问题之一,并 造成污染。当吸收塔浆液溢流严重时,可能溢入原 烟 气烟道中,造成浆液倒灌增压风机,造成增压风机严 重损毁的恶性事件;溢流浆液也可能进入到GGH换 热元件表面,造成换热元件结垢堵塞,加大增压风 机 出力,严重影响脱硫系统主体设备的正常运行,甚至 会影响到锅炉的正常运行。本文结合国华盘电公司 脱硫系统吸收塔溢流的情况,分析了在湿法脱硫系 统 运行中吸收塔浆液溢流的各种原因,并提出相应的控 制方法。
1 吸收塔系统概况
国华盘电公司两台500 MW机组各安装一座吸 收塔,单塔处理烟气量为2 011 212 m3/h,吸收塔直 径为15 m,高度为 40·52 m,钢结构圆柱体,内衬玻 璃鳞片衬里;上部为吸收塔和除雾器两部分,底部为 循环浆池。每座吸收塔采用4台浆液循环泵、4层喷 淋层(每层 喷淋层由一台浆液循环泵单独供浆)、2台 罗茨氧化风机、2台扰动泵、三层除雾器。 正常情况下,在保证脱硫效率的前提下,通过维 持吸收塔液位在一定的 稳定范围调整吸收塔进水量 和出水量平衡。按照设计,吸收塔正常液位为 14·8 m,液位控制在14·3~15·3 m。发生少量溢流 时,吸收塔浆液 溢流后通过在吸收塔16·15 m高的位 置溢流管流入至吸收塔区排水坑,再经由地坑泵打回 吸收塔循环使用,属于正常的运行状态。
2 吸收塔浆液溢流的危害
盘电公司脱硫系统安装GGH,结合运行情况,吸 收塔浆液发生少量溢流时,可以通过溢流管及时排 走,不会造成其他影响。但是,当吸收塔浆液溢流较严重时,对脱硫系统的正常运行会造成下例影响:
1)当吸收塔浆液溢流严重时,进入到吸收塔地 坑的浆液量大大增加,容易造成地坑浆液溢流至地面 造成环境污染。
2)当吸收塔浆液溢流严重时,氧化风机出口压 力随之大幅增加,氧化空气出口温度上升,氧化风机 电流增加,造成氧化风机的出力增加,造成不必要 的耗能。
3)观察石膏浆液排出泵的出口压力变化趋势, 当吸收塔浆液溢流严重时,意味着吸收塔内浆液的起 泡程度加剧,由于汽蚀的原因对泵的叶片等转动设备 和管道危害很大。
没有安装GGH的脱硫系统,当吸收塔浆液溢流 进入烟道中时,烟道积灰结垢现象会逐渐加重,造成 流经烟道烟气阻力增加,同时溢流浆液会对正在运 行 的增压风机叶片产生冲击,严重时会导致增压风机叶 片断裂,致使增压风机停运,脱硫系统被迫退出运 行[1];同时浆液还会沉积在未作防腐的原烟道 中,对 烟道造成结垢腐蚀,减短了烟道的使用寿命和检修周 期,是脱硫系统稳定运行的严重安全隐患。
3 吸收塔浆液溢流的原因
吸收塔浆液间歇性溢流的根本原因在于气泡或 泡沫的产生,引起的“虚假液位”远高于DCS所显示 的液位[2];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 引起液位波动。结合国华盘电公司脱硫系统吸收塔 浆液起泡的原因,分析如下:
1)杂质混入到吸收塔浆液中。吸收塔浆液中由 于系统中进入了其他成分,增加了气泡液膜的机械强 度,使得泡沫稳定性高,而纯净的液体由于起泡性只 与其 表面张力有关,液膜之间能相互连接,使形成的 气泡不断扩大,最终破裂,不能形成稳定的泡沫[3], 杂质混入的可能性原因如下:一是锅炉在运行过程 中 投油、燃烧不充分,未燃尽成分随锅炉尾部烟气进入 吸收塔;二是脱硫吸收剂石灰石中含过量MgO(起泡 剂),与硫酸根离子发生反应;三是经过除尘器 的烟 气粉尘浓度超标,含有过量的重金属。
2)脱硫用工艺水水质问题。国华盘电公司脱硫 系统工艺水用水为空压机冷却水回水,该水温度较 高,夏天可达40℃左右。由于本身较高的浓缩倍率 加之经 过了各种药剂处理,使得工艺水水质极不稳 定,且极易起泡。而且吸收塔在正常运行时考虑到水 平衡的因素,大量的滤液水经常不间断地补充至吸收 塔浆液 中,由于滤液水为吸收塔排出浆液经石膏旋流 站旋流后的溢流,其中含有大量的重金属离子也会促 使泡沫的产生。
3)氧化风机风量及跳闸问题。氧化风机风量是 根据设计煤种含硫量而确定的,针对不同煤种,风机 没有风量调节功能,使得进入吸收塔的氧化风量大大 超过 实际需要,这些富余的空气都以气泡的形式从氧 化区底部溢至浆液的表面,从而助长了浆液动态液位 的虚假值,也导致吸收塔溢流[4]。另外运行过程中 氧 化风机突然跳闸现象的出现,使吸收塔浆液气液平 衡被破坏,也会导致吸收塔浆液大量溢流。
4)浆液扰动泵、浆液喷淋的影响。盘电公司每 个吸收塔浆液循环系统有4台浆液循环泵,流量均在 7 600 m3/h,吸收塔浆液循环泵的大流量循环喷淋, 一定程度上加剧了吸收塔液位的波动。
4 吸收塔浆液溢流现象的控制措施
防止吸收塔浆液出现起泡溢流的现象,脱硫系统 运行人员应当时刻提高运行能力,从浆液溢流的原因 出发,做出适当的运行工况调整。
1)适当降低浆液静态液位。正常运行时将吸收 塔液位控制在正常值的低限维持运行[5]。国华盘电 公司吸收塔实际控制液位在 13·0~13·5 m,主要是 防止高液位时吸收塔浆液溢流进入GGH换热元件表 面造成结垢堵塞,坚持通过石膏浆液排出泵排出石膏 浆液,降低吸收塔 的密度,保持吸收塔浆液密度控制 在1 110~1 130 kg/m3之间,减少吸收塔内杂质浓度, 提高浆液质量,避免因密度过高造成浆液起泡溢 流。
2)脱硫废水的及时排放。盘电公司废水处理系 统,每天处理后向渣系统排放的废水为200 m3左右, 及时排放废水来降低吸收塔浆液中重金属离 子、 Cl-、有机物、悬浮物及各种杂质的含量,避免因杂质 逐渐累积导致吸收塔内浆液“中毒”,造成脱硫率下 降、起泡溢流现象加剧。
3)在保证脱硫效率高于95%的前提下,保持2 台浆液循环泵运行。针对盘电公司目前燃煤为低硫 煤的特点,考虑到节能方面的因素,在保证脱硫效 率 的基础上,目前盘电公司在正常运行时基本上保持两 台浆液循环泵运行,由此可以减小吸收塔内部浆液的 扰动,减轻吸收塔浆液的起泡程度。
4)严格执行目前脱硫专业运行规程和各项技术 措施。与其他专业紧密配合,在主机投油或除尘装置 出现故障时,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,最大程度地减少进入到脱 硫系统的杂质或粉尘。
5)加入消泡剂。加入消泡剂是最直接的控制手 段,定期把消泡剂加入到吸收塔地坑里通过排水坑泵 打到吸收塔中,能快速解决起泡问题。但是,该方 法 不能从根本上解决问题,一旦停止加入消泡剂时间过 长,吸收塔浆液可能再次出现起泡溢流的现象,而且 消泡剂的大量使用在一定程度上增加了运行成 本。
6)定期对吸收塔液位进行标定。盘电公司脱硫 系统吸收塔所采用液位计为压力变送器式液位计,取 三次平均值,减小液位误差,并分析动态液位与静态 液位之间关系及规律,确保DCS画面吸收塔液位显 示值的正确性。
7)对于没有设置GGH的电厂脱硫系统,应定期 打开烟道底部疏水阀疏水,防止浆液到达增压风机出 口段。当溢流浆液进入烟道后,吸收塔入口处烟气温 度突然大幅下降,必须及时停运增压风机[6-7]。
国华盘电脱硫系统运行实践经验表明,严格按照 脱硫系统运行标准,通过采取上述措施,吸收塔浆液 溢流的现象虽不可避免但是可以控制的,目前脱硫 系 统运行良好,严重的溢流现象已很少发生。 吸收塔浆液溢流问题对脱硫系统的稳定运行仍 存在很大危害,是脱硫系统运行长抓不懈的问题。脱 硫运行人员 需要长期摸索、积累经验,妥善及时处理, 才能保证脱硫系统安全稳定地运行。
|