引言
國華盤山發電廠一期工程裝有2臺俄制容量 500MW的超臨界機組,為了減少電力行業排污的負 擔,同時也為火電廠的可持續發展,國華盤電公司采 用脫硫效率高的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置來 減少二氧化硫的排放。由于其工藝技術成熟,濕法煙 氣脫硫裝置已成為國內外火電廠煙氣脫硫的主導 裝置。
在脫硫系統運行過程中,吸收塔漿液溢流現象是 影響脫硫系統能否安全穩定運行的常見問題之一,并 造成污染。當吸收塔漿液溢流嚴重時,可能溢入原煙 氣煙道中,造成漿液倒灌增壓風機,造成增壓風機嚴 重損毀的惡性事件；溢流漿液也可能進入到GGH換 熱元件表面,造成換熱元件結垢堵塞,加大增壓風機 出力,嚴重影響脫硫系統主體設備的正常運行,甚至 會影響到鍋爐的正常運行。本文結合國華盤電公司 脫硫系統吸收塔溢流的情況,分析了在濕法脫硫系統 運行中吸收塔漿液溢流的各種原因,并提出相應的控 制方法。
吸收塔系統概況
國華盤電公司兩臺500 MW機組各安裝一座吸 收塔,單塔處理煙氣量為2 011 212 m3/h,吸收塔直 徑為15 m,高度為40·52 m,鋼結構圓柱體,內襯玻 璃鱗片襯里；上部為吸收塔和除霧器兩部分,底部為 循環漿池。每座吸收塔采用4臺漿液循環泵、4層噴 淋層(每層噴淋層由一臺漿液循環泵單獨供漿)、2臺 羅茨氧化風機、2臺擾動泵、三層除霧器。 正常情況下,在保證脫硫效率的前提下,通過維 持吸收塔液位在一定的穩定范圍調整吸收塔進水量 和出水量平衡。按照設計,吸收塔正常液位為 14·8 m,液位控制在14·3~15·3 m。發生少量溢流 時,吸收塔漿液溢流后通過在吸收塔16·15 m高的位 置溢流管流入至吸收塔區排水坑,再經由地坑泵打回 吸收塔循環使用,屬于正常的運行狀態。
吸收塔漿液溢流的危害
盤電公司脫硫系統安裝GGH,結合運行情況,吸 收塔漿液發生少量溢流時,可以通過溢流管及時排 走,不會造成其他影響。但是,當吸收塔漿液溢流較嚴重時,對脫硫系統的正常運行會造成下例影響:
1)當吸收塔漿液溢流嚴重時,進入到吸收塔地 坑的漿液量大大增加,容易造成地坑漿液溢流至地面 造成環境污染。
2)當吸收塔漿液溢流嚴重時,氧化風機出口壓 力隨之大幅增加,氧化空氣出口溫度上升,氧化風機 電流增加,造成氧化風機的出力增加,造成不必要 的耗能。
3)觀察石膏漿液排出泵的出口壓力變化趨勢, 當吸收塔漿液溢流嚴重時,意味著吸收塔內漿液的起 泡程度加劇,由于汽蝕的原因對泵的葉片等轉動設備 和管道危害很大。
沒有安裝GGH的脫硫系統,當吸收塔漿液溢流 進入煙道中時,煙道積灰結垢現象會逐漸加重,造成 流經煙道煙氣阻力增加,同時溢流漿液會對正在運行 的增壓風機葉片產生沖擊,嚴重時會導致增壓風機葉 片斷裂,致使增壓風機停運,脫硫系統被迫退出運 行[1]；同時漿液還會沉積在未作防腐的原煙道中,對 煙道造成結垢腐蝕,減短了煙道的使用壽命和檢修周 期,是脫硫系統穩定運行的嚴重安全隱患。
吸收塔漿液溢流的原因吸收塔漿液間歇性溢流的根本原因在于氣泡或 泡沫的產生,引起的“虛假液位”遠高于DCS所顯示 的液位[2]；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 引起液位波動。結合國華盤電公司脫硫系統吸收塔 漿液起泡的原因,分析如下:
1)雜質混入到吸收塔漿液中。吸收塔漿液中由 于系統中進入了其他成分,增加了氣泡液膜的機械強 度,使得泡沫穩定性高,而純凈的液體由于起泡性只 與其表面張力有關,液膜之間能相互連接,使形成的 氣泡不斷擴大,最終破裂,不能形成穩定的泡沫[3], 雜質混入的可能性原因如下:一是鍋爐在運行過程中 投油、燃燒不充分,未燃盡成分隨鍋爐尾部煙氣進入 吸收塔；二是脫硫吸收劑石灰石中含過量MgO(起泡 劑),與硫酸根離子發生反應；三是經過除塵器的煙 氣粉塵濃度超標,含有過量的重金屬。
2)脫硫用工藝水水質問題。國華盤電公司脫硫 系統工藝水用水為空壓機冷卻水回水,該水溫度較 高,夏天可達40℃左右。由于本身較高的濃縮倍率 加之經過了各種藥劑處理,使得工藝水水質極不穩 定,且極易起泡。而且吸收塔在正常運行時考慮到水 平衡的因素,大量的濾液水經常不間斷地補充至吸收 塔漿液中,由于濾液水為吸收塔排出漿液經石膏旋流 站旋流后的溢流,其中含有大量的重金屬離子也會促 使泡沫的產生。
3)氧化風機風量及跳閘問題。氧化風機風量是 根據設計煤種含硫量而確定的,針對不同煤種,風機 沒有風量調節功能,使得進入吸收塔的氧化風量大大 超過實際需要,這些富余的空氣都以氣泡的形式從氧 化區底部溢至漿液的表面,從而助長了漿液動態液位 的虛假值,也導致吸收塔溢流[4]。另外運行過程中 氧化風機突然跳閘現象的出現,使吸收塔漿液氣液平 衡被破壞,也會導致吸收塔漿液大量溢流。
4)漿液擾動泵、漿液噴淋的影響。盤電公司每 個吸收塔漿液循環系統有4臺漿液循環泵,流量均在 7 600 m3/h,吸收塔漿液循環泵的大流量循環噴淋, 一定程度上加劇了吸收塔液位的波動。
吸收塔漿液溢流現象的控制措施防止吸收塔漿液出現起泡溢流的現象,脫硫系統 運行人員應當時刻提高運行能力,從漿液溢流的原因 出發,做出適當的運行工況調整。
1)適當降低漿液靜態液位。正常運行時將吸收 塔液位控制在正常值的低限維持運行[5]。國華盤電 公司吸收塔實際控制液位在13·0~13·5 m,主要是 防止高液位時吸收塔漿液溢流進入GGH換熱元件表 面造成結垢堵塞,堅持通過石膏漿液排出泵排出石膏 漿液,降低吸收塔的密度,保持吸收塔漿液密度控制 在1 110~1 130 kg/m3之間,減少吸收塔內雜質濃度, 提高漿液質量,避免因密度過高造成漿液起泡溢流。
2)脫硫廢水的及時排放。盤電公司廢水處理系 統,每天處理后向渣系統排放的廢水為200 m3左右, 及時排放廢水來降低吸收塔漿液中重金屬離子、 Cl-、有機物、懸浮物及各種雜質的含量,避免因雜質 逐漸累積導致吸收塔內漿液“中毒”,造成脫硫率下 降、起泡溢流現象加劇。
3)在保證脫硫效率高于95%的前提下,保持2 臺漿液循環泵運行。針對盤電公司目前燃煤為低硫 煤的特點,考慮到節能方面的因素,在保證脫硫效率 的基礎上,目前盤電公司在正常運行時基本上保持兩 臺漿液循環泵運行,由此可以減小吸收塔內部漿液的 擾動,減輕吸收塔漿液的起泡程度。
4)嚴格執行目前脫硫專業運行規程和各項技術 措施。與其他專業緊密配合,在主機投油或除塵裝置 出現故障時,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,最大程度地減少進入到脫 硫系統的雜質或粉塵。
5)加入消泡劑。加入消泡劑是最直接的控制手 段,定期把消泡劑加入到吸收塔地坑里通過排水坑泵 打到吸收塔中,能快速解決起泡問題。但是,該方法 不能從根本上解決問題,一旦停止加入消泡劑時間過 長,吸收塔漿液可能再次出現起泡溢流的現象,而且 消泡劑的大量使用在一定程度上增加了運行成本。
6)定期對吸收塔液位進行標定。盤電公司脫硫 系統吸收塔所采用液位計為壓力變送器式液位計,取 三次平均值,減小液位誤差,并分析動態液位與靜態 液位之間關系及規律,確保DCS畫面吸收塔液位顯 示值的正確性。
7)對于沒有設置GGH的電廠脫硫系統,應定期 打開煙道底部疏水閥疏水,防止漿液到達增壓風機出 口段。當溢流漿液進入煙道后,吸收塔入口處煙氣溫 度突然大幅下降,必須及時停運增壓風機[6-7]。
結語國華盤電脫硫系統運行實踐經驗表明,嚴格按照 脫硫系統運行標準,通過采取上述措施,吸收塔漿液 溢流的現象雖不可避免但是可以控制的,目前脫硫系 統運行良好,嚴重的溢流現象已很少發生。 吸收塔漿液溢流問題對脫硫系統的穩定運行仍 存在很大危害,是脫硫系統運行長抓不懈的問題。脫 硫運行人員需要長期摸索、積累經驗,妥善及時處理, 才能保證脫硫系統安全穩定地運行。