在吸收塔內(nèi),煙氣中的SO2被吸收漿液洗滌并與漿液中的CaCO3發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)生成的亞硫酸鈣在吸收塔底部的循環(huán)漿池內(nèi)被氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣強(qiáng)制氧化,最終生成石膏。在此過程中會產(chǎn)生粘度很高的泡沫,泡沫嚴(yán)重時(shí),會帶出大量漿液從溢流孔流出。
吸收塔產(chǎn)生泡沫會出現(xiàn)的問題:
1. 造成吸收塔液位測量不準(zhǔn),影響脫硫運(yùn)行人員操作(如:在泡沫多時(shí),吸收塔實(shí)際液位低于吸收塔需沖洗液位,而測量液位虛高達(dá)0.3--0.5m。運(yùn)行人員因?yàn)椴荒芘袛喑F器沖洗是否會超過吸收塔正常液位而不進(jìn)行操作。)不能保證安全生產(chǎn),影響脫硫效果。
2. 最嚴(yán)重的問題――造成吸收塔溢流,吸收塔漿液因?yàn)槠鹋荻鴮?dǎo)致溢流是石灰石-石膏法脫硫運(yùn)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(jì)測量,FGD-DCS(脫硫控制系統(tǒng))顯示的液位是根據(jù)差壓變送器測得的差壓與吸收塔內(nèi)漿液密度計(jì)算得來的值,而吸收塔內(nèi)真實(shí)液位——由于氣泡、或泡沫引起的“虛假液位”遠(yuǎn)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(dǎo)致吸收塔間歇性溢流。因此當(dāng)吸收塔漿液起泡溢流嚴(yán)重時(shí),如果DCS 上無法及時(shí)監(jiān)測并采取有效措施就會導(dǎo)致事故發(fā)生。大量石膏漿液被不正常排出吸收塔外,造成石膏漿液的嚴(yán)重浪費(fèi),在需大量水和石灰石漿液補(bǔ)充的同時(shí),還需人力進(jìn)行清洗,增加了脫硫運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,影響了文明生產(chǎn)。
1.溢流產(chǎn)生的問題:
正常運(yùn)行狀況下,吸收塔漿液溢流后通過吸收塔溢流管道進(jìn)入吸收塔排水坑,再由地坑泵打回吸收塔重復(fù)使用,不會造成其它后果。但是,當(dāng)漿液溢流量增大時(shí),漿液不能通過溢流管及時(shí)排出,就會進(jìn)入到原煙氣入口煙道中,從而引發(fā)各種事故或影響正常運(yùn)行,主要產(chǎn)生以下問題:
1. 溢流漿液進(jìn)入原煙氣入口煙道中,漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶 液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細(xì)孔內(nèi),當(dāng)水分逐漸蒸發(fā),漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結(jié)晶,隨后體積發(fā)生膨脹,使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力,尤其是帶結(jié)晶水的鹽,在干濕交替作用下,體積膨脹高達(dá)幾十倍,應(yīng)力更大,導(dǎo)致嚴(yán)重的剝離損壞,漿液還會沉積在未作防腐的原煙氣入口煙道中,發(fā)生煙道結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象?s短了煙道的使用壽命和檢修周期,影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2. 溢流漿液通過煙道,到達(dá)增壓機(jī)出口,在運(yùn)行操作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)的情況下,溢流漿液猛烈沖擊正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)葉片,造成嚴(yán)重的損害,甚至是葉片斷裂,致使增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn),脫硫系統(tǒng)被迫退出運(yùn)行。如果系統(tǒng)不設(shè)置旁路煙氣擋板,則主機(jī)也被迫停運(yùn),一次非停,損失嚴(yán)重。增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)后必須檢修,如需更換葉片則周期較長,額外增加檢修費(fèi)用,嚴(yán)重影響了脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在沒有GGH的脫硫系統(tǒng)中,上述情況發(fā)生的可能性更大。
3. 吸收塔出現(xiàn)起泡溢流后,吸收塔運(yùn)行液位被迫降低,脫硫反應(yīng)氧化效果不能保證;漿液中亞硫酸鹽含量逐漸增高,致使?jié){液品質(zhì)惡化。
4. 漿液起泡嚴(yán)重時(shí),石膏排出泵入口漿液泡沫增加,泵出口壓力降低,無法正常排出石膏,致使?jié){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(yán)重,煙道阻力增加,影響鍋爐的安全運(yùn)行。
6. 造成石膏漿液的無故浪費(fèi),降低石膏品質(zhì)和產(chǎn)量,降低脫硫經(jīng)濟(jì)效益。
7. 需補(bǔ)充大量石灰石漿液、水及絮凝劑;增大水耗石耗,增加脫硫運(yùn)行成本。
8. 每次溢流發(fā)生,需人力清洗,增加運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
9. 頻繁起停漿液泵,影響設(shè)備性能,減少使用壽命,增加設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
2 吸收塔起泡溢流原因分析
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?jǐn)?shù)很小,泡沫占很大體積,氣體被連續(xù)的液膜分開,形成大小不等的氣泡。泡沫的產(chǎn)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(yīng)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(dāng)不溶性氣體被液體所包圍時(shí),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泡上升到液面,當(dāng)大量的氣泡聚集在表面時(shí),就形成了泡沫層。吸收塔漿液中的氣體與漿液連續(xù)充分地接觸,由于氣體是分散相(不連續(xù)相),漿液是分散介質(zhì)(連續(xù)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(shí)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(chǎn)生必須具備3個(gè)條件:只有氣體與液體連續(xù)又充分地接觸時(shí),才能產(chǎn)生泡沫;當(dāng)氣體與液體的密度相差非常大時(shí),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(dāng)液膜厚度低于臨界值時(shí)破裂。但當(dāng)溶液中具有表面活性物質(zhì)或起泡物質(zhì)時(shí),泡沫體系不穩(wěn)定性減弱,液膜修復(fù)能力增強(qiáng),阻止了液膜進(jìn)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(guān),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(kuò)大,最終破裂。因此,純凈的液體不能形成穩(wěn)定的泡沫,吸收塔漿液起泡是由于系統(tǒng)中進(jìn)入了其它成分,增加了氣泡液膜的機(jī)械強(qiáng)度,亦即增加了泡沫的穩(wěn)定性,最終導(dǎo)致起泡溢流現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體引起起泡溢流的原因歸納如下:
(1) 鍋爐在運(yùn)行過程中投油、燃燒不充分,未燃盡成份隨鍋爐尾部煙氣進(jìn)入吸收塔,造成吸收塔漿液有機(jī)物含量增加。
(2) 鍋爐后部除塵器運(yùn)行狀況不佳,煙氣粉塵濃度超標(biāo),含有大量惰性物質(zhì)的雜質(zhì)進(jìn)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?jié){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(yīng)參生大量泡沫(泡沫滅火器利用的是這個(gè)原理)。
(4) 脫硫用工藝水水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求(如中水),COD、BOD 超標(biāo)。
(5) 脫硫裝置脫水系統(tǒng)或廢水處理系統(tǒng)不能正常投入,致使吸收塔漿液品質(zhì)逐漸惡化。
(6) 鍋爐燃燒情況不好,飛灰中有部分碳顆;蚪褂碗S煙氣進(jìn)入吸收塔。
(7) 運(yùn)行過程中出現(xiàn)氧化風(fēng)機(jī)突然跳閘現(xiàn)象,吸收塔漿液氣液平衡被破壞,致使吸收塔漿液大量溢流。
3 吸收塔溢流解決對策
吸收塔漿液一旦出現(xiàn)起泡溢流現(xiàn)象后,必須及時(shí)采取妥善的處理方式,以免造成嚴(yán)重事故。處理方法:一是要消除已經(jīng)產(chǎn)生的泡沫;二是要通過運(yùn)行方式的調(diào)整,緩解起泡溢流現(xiàn)象;三是要控制進(jìn)入吸收塔的各種可能引起吸收塔漿液起泡的物質(zhì)。具體實(shí)施方法如下:
(1) 從吸收塔排水坑定期加入脫硫?qū)S孟輨。在吸收塔最初出現(xiàn)起泡溢流時(shí),消泡劑加入量較大,在連續(xù)加入一段時(shí)間后,泡沫層逐漸變薄,減少加入量,直至穩(wěn)定在一定加藥量上。經(jīng)過試驗(yàn)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(jī)硅消泡劑不適用與脫硫漿液的消泡環(huán)境。所以添加普通的有機(jī)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(yùn)營成本。另外,應(yīng)利用脫硫?qū)S孟輨┚哂幸种婆菽偕匦,根?jù)吸收塔起泡的情況每天適當(dāng)?shù)募尤胂輨┮砸种婆菽偕?/span>
(2) 在可以暫時(shí)忽略脫硫效率的條件下,停運(yùn)一臺漿液循環(huán)泵以減小吸收塔內(nèi)部漿液的擾動,同時(shí)減少漿液供給量。因?yàn)闈{液循環(huán)量大時(shí),漿液起泡性強(qiáng)。漿液循環(huán)量加大,每個(gè)分子所具有的動能加大,因而其克服內(nèi)部引力,實(shí)現(xiàn)表面增大的可能性大,即起泡性增強(qiáng)。
(3) 在可以保證氧化效果的前提下,適當(dāng)降低吸收塔工作液位,減小漿液溢流量,防止?jié){液進(jìn)入吸收塔入口煙道。
(4) 降低排除石膏時(shí)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(bǔ)入。
(5) 堅(jiān)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(jī)物、懸浮物及各種雜質(zhì)的含量,保證吸收塔內(nèi)漿液的品質(zhì)。
(6) 嚴(yán)格控制脫硫用工藝水的水質(zhì),加強(qiáng)過濾和預(yù)處理工作,降低COD、BOD。同時(shí)嚴(yán)格控制石灰石原料,保證其中各項(xiàng)組分(如MgO、SiO2 等)含量符合實(shí)際要求。
(7) 制定嚴(yán)格的運(yùn)行制度。在主機(jī)投油或除塵裝置出現(xiàn)故障時(shí),要及時(shí)通知脫硫運(yùn)行人員。如果投油時(shí)間較短或除塵裝置能較快修復(fù),可采用暫時(shí)打開旁路煙氣擋板,調(diào)小增加風(fēng)機(jī)葉片的運(yùn)行方式,最大程度減少進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)的未燃盡成份或飛灰。如投油時(shí)間較長或除塵裝置處理周期較長,則必須將脫硫系統(tǒng)退出運(yùn)行。
(8) 運(yùn)行過程中要注意氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況,保證備用設(shè)備處于良好的備用狀態(tài),一旦運(yùn)行風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問題停運(yùn),及時(shí)啟動備用設(shè)備,以免發(fā)生虹吸現(xiàn)象,造成大量漿液溢流,引發(fā)安全事故。
(9) 加強(qiáng)吸收塔漿液、廢水、石灰石漿液、石灰石粉和石膏得化學(xué)分析工作,有效監(jiān)控脫硫系統(tǒng)運(yùn)行狀況,發(fā)現(xiàn)漿液品質(zhì)惡化趨勢,及時(shí)采取處理手段。
(10) 一旦發(fā)生漿液起泡溢流現(xiàn)象,定期打開煙道底部疏水閥疏水,防止?jié){液到達(dá)增壓風(fēng)機(jī)出口段。同時(shí)定期對吸收塔液位進(jìn)行標(biāo)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(xiàn)溫度突然大幅降低的情況,說明漿液大量溢流進(jìn)入煙道,要及時(shí)采取處理方法(如停用增壓風(fēng)機(jī))。
(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(zhì),且脫水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)投運(yùn)正常,但吸收塔漿液仍舊經(jīng)常溢流就要考慮倒空吸收塔內(nèi)的漿液(可以將塔內(nèi)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(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有很大危害,必須加以重視,一旦出現(xiàn)起泡溢流現(xiàn)象要及時(shí)采取妥善處理辦法,保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。