湿法脱硫吸收塔浆液溢流分析

摘要：在火电厂石灰石—石膏湿法脱硫系统中，吸收塔液位是运行调整的一个重要参数。而吸收塔浆液溢流又是运行过程中常见的问题之一，一旦发生将对脱硫系统的稳定运行非常不利。通过分析吸收塔浆液溢流的成因，介绍了浆液溢流对脱硫系统运行的危害,提出了吸收塔浆液溢流的预防和处理措施。

关键词：湿法烟气脱硫，浆液溢流，真实液位，虚假液位，消泡剂

Abstract: in the power plant wet limestone-gypsum desulfurization system, absorption tower level is an important parameter of operation adjustment. And the absorption tower slurry overflow and is one of the common problems in its operation process, the event will be a stable operation of the desulfurization system is very bad. Origin of the absorption tower slurry overflow through the analysis, the harmfulness of slurry overflow on the desulfurization system operation, puts forward the absorber slurry overflow prevention and treatment measures.

Keywords: wet flue gas desulfurization, slurry overflow, real level, false level, defoaming agent

中图分类号：TU528.042.5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012

在石灰石—石膏湿法脱硫系统运行过程中，常常会有吸收塔液位显示正常却发生溢流的现象。当浆液溢流严重时，如果脱硫控制系统未及时监测到并采取有效措施，吸收塔液位就无法维持在设计水平，会带来脱硫效率、石膏品质等方面的问题，对FGD装置的稳定运行十分不利。

1 浆液溢流成因

1.1 出现“虚假液位”。

由于吸收塔液位多采用装在吸收塔底部和项部的差压式液位计测量，FGD-DCS(脱硫控制系统)显示的液位是根据差压变送器测得的差压与吸收塔内浆液密度计算得来的值，而吸收塔内真实液位——由于气泡、或泡沫引起的”虚假液位”远高于显示液位，从而导致吸收塔间歇性溢流。

一般情况下，吸收塔液位的测量常采用差压液位变送器经换算得出，其原理及公式如下：

H = H1 + H2 （1）

H2 =P/ρ1g（2）

由式（1），（2）得，

H = H1 + P/ρ1g（3）

式中，H为吸收塔浆液高度，H1为压力变送器至塔底高度，H2为压力变送器至浆液池面标高，P为压力变送器测量值，ρ1为浆液取样处密度值。

式（3）为吸收塔液位计算的基本方法。但此方法存在弊端，即ρ1不能准确反映H 2高度区域的浆液密度，由于密度计一般采用石膏排出泵管道旁路设置的方式进行测量，测量的密度为吸收塔底部浆液的密度，介质为固、液两相。而H 2高度区域由于有氧化空气存在，介质为固、液、气三相，特别是对矛式氧化空气管道的布置方式，氧化空气在浆液池中的含量要更高一些，从而导致H 2高度浆液平均密度要小于测量值，即ρ2＜ρ1。

所以实际液位H′应为：

H′= H 1 + P/ρ2g （4）

及实际液位H′要高于测量液位H。因此，目前吸收塔运行时采用式（3）得到的液位测量值大大低于实际值。在吸收塔起泡时，因压力变送器测量位置在气泡位置之下，其测量值P无变化，运行人员不能及时根据液位波动调整运行工况，从而导致测量与控制误差。由此可见，吸收塔液位的这种测量方式，在吸收塔起泡时其表计指示及反馈信号的准确度不高，与吸收塔内实际液位存在较大偏差，造成“虚假液位”。

1.2 吸收塔浆液起泡。

1. 2. 1 吸收塔浆液中有机物含量增加。

锅炉燃烧不充分或在运行过程中投油，飞灰中部分未燃尽物质(包括碳颗粒或焦油)随烟气进入吸收塔，使吸收塔浆液中的有机物含量增加，发生皂化反应，在浆液表面形成油膜，被氧化风机鼓入的高压空气“压迫”导致吸收塔溢流。

图 1

1. 2 . 2吸收塔浆液中重金属含量增加。

锅炉尾部除尘器运行状况不佳，烟气粉尘浓度超标，含有大量惰性物质的杂质进入吸收塔后，致使吸收塔浆液重金属含量增高；石灰石含有的微量金属元素(如Cd、Ni等)、湿式球磨机的钢球磨损等也会引起吸收塔浆池中重金属元素的富集。重金属离子增多会使吸收塔内的浆液泡沫表面张力增强，从而在浆液表面产生泡沫，气泡会抬升吸收塔液位。

1. 2 . 3石灰石成分因素。

石灰石遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，高温条件下分解为氧化钙和二氧化碳。石灰石中含有MgO，如果MgO含量超标不仅影响脱硫效率，与SO2 4-反应会产生大量泡沫。如果石灰石成分发生某种变化，在吸收塔浆池中产生某种天然无机发泡剂，如NaHCO3、Al2 ( SO4 ) 3等，混合在一起会发生反应,产生大量的CO2气体。

1. 2. 4 氧化风机运行因素。

在FGD系统运行过程中，如果停运氧化风机或启动浆液循环泵，则吸收塔浆液的气液平衡会被破坏，导致吸收塔浆液大量溢流。对于固定管网式氧化风机，因其空气孔朝下，氧化风机处于开启状态时，泡沫被鼓入的氧化空气吹破；氧化风机停运时，大量泡沫生成，致使吸收塔溢流。

1. 2. 5 工艺水、浆液及废水品质不达标。

吸收塔补充水质达不到设计要求，COD，BOD等含量超标。FGD脱水系统及废水系统不能正常投运。大多数电厂FGD系统多采取一座吸收塔对应一套脱水系统，不设备用的脱水系统，一旦脱水系统出现故障没有及时修复，就会造成吸收塔浆液密度过高。废水系统的不正常投运，会造成吸收塔浆液中的Cl离子及重金属离子不能及时排出，造成吸收塔浆液品质恶化。

1. 2. 6 氧化风机风量设计不合理。

氧化风量是根据是根据脱硫设计煤种硫分将HSO3- 充分氧化成SO4 2-所需要的空气量加一定的裕量而确定的。当实际燃煤硫分高于设计值时，氧化风量就会不够，导致浆液氧化不充分，亚硫酸盐含量严重超标，反之，如果进入吸收塔的氧化风量大大超过实际需要，而氧化风机的风量也没有调节手段，因而这些富余的空气就会以起泡的形式从氧化区底部溢至浆液表面，从而助长了浆液动态液位的虚假值，导致吸收塔溢流。

2浆液溢流的危害

2. 1 FGD系统运行恶化。

溢流浆液量较大时，浆液从脱硫反应塔的溢流管大量涌出，吸收塔液位在短时间内急剧下降，液面无法维持原设计水平，使得脱硫效率降低。脱硫反应的氧化效果不能够得到保证，致使浆液中亚硫酸盐的含量逐渐增高，石膏品质恶化，这对脱硫装置的稳定运行十分不利。而溢出的浆液在FGD系统四周大量漫流，严重污染机组设备和厂区环境。

2. 2FGD系统设备损坏。

如果“虚假液位”过高，溢流浆液甚至会倒流至增压风机出口。在运行操作人员没有及时发现、增压风机没有跳闸的情况下，溢流浆液猛烈冲击正在运行的风机叶片，造成叶片断裂，致使增压风机停运，进而脱硫系统被迫停运。如果系统不设置旁路烟气挡板，则主机也将被迫停运，计一次非停，损失严重。增压风机停运后必须检修，如需更换叶片则周期更长，严重影响了脱硫系统的正常运行。

2. 3 烟道防腐层破坏与腐蚀。

溢流浆液进入烟道，浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐随浆液渗到防腐层表面的毛细孔内。当水分逐渐蒸发，浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并形成结晶盐，同时体积膨胀，使防腐材料产生内应力，致使其脱皮、疏松或裂缝损坏。带结晶水的盐，在干、湿交替的环境下，体积可以增加几倍甚至几十倍，应力更大，会导致严重的剥离损坏。而且，浆液还会沉积在未防腐的原烟道中，产生烟道垢下腐蚀，缩短烟道的使用寿命和检修周期，影响机组正常运行。

2. 4 烟气系统积灰、堵塞。

溢流浆液在吸收塔入口形成大量的石膏垢，会造成烟道积灰、阻力增加，还会造成GGH换热面堵塞，影响FGD系统和锅炉的安全运行。马鞍上当涂发电有限公司#1机组的石灰石—石膏湿法脱硫装置在机组停运检修期间,对吸收塔入口检查时发现有大量的石膏结垢。

3浆液溢流的预防与处理

3. 1 预防措施

3. 1. 1避免出现“虚假液位”。

根据上述分析中吸收塔液位测量所存在的不足，建议在液位测量方式上进行改进，即吸收塔底部和某高度处各装有压力变送器。

通过增加压力测点的方法得出来的液位比未改进时更接近于吸收塔的真实液位。运行人员可以更准确的掌握吸收塔内浆液的实际液位，避免吸收塔溢流现象的发生。

3. 1. 2控制吸收塔补水。

严格控制吸收塔补充水水质，加强过滤和预处理，降低其COD、BOD含量，使补充水的参数指标处于设计值范围之内。FGD系统正常运行时，吸收塔补水主要来源于除雾器冲洗水，少量来自搅拌器、浆液泵、循环泵等设备的机封冷却水和浆液管路冲洗水。还应确保除雾器冲洗水量达到规程要求，防止除雾器结垢；在满足泵和搅拌器运行需要的前提下尽量减少机封冷却水量；严格控制浆液管线的冲洗水量，冲洗出水只要达到澄清就停运，防止过多的水进入吸收塔。此外，除雾器冲洗是消除泡沫的有效手段，水喷淋可减少泡沫积累。因此，除雾器冲洗可在保证液位的前提下少量多次，或者在呼吸孔喷水打散泡沫，防止泡沫溢出。

3. 1. 3控制浆液和废水品质。

将石灰组分(如MgO、SiO2等)控制在要求范围内，加大石膏浆液排出量，降低排石膏时的吸收塔浆液密度，保证新鲜浆液的补入。同时，加强吸收塔浆液、废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏的化学分析工作，有效监控脱硫系统运行状况，发现浆液品质有恶化趋势应及时采取处理措施。按照系统运行要求排放脱硫废水，以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，保证塔内浆液的品质，减少泡沫的形成。

3. 1. 4核算氧化空气用量。

设计时根据物料平衡关系计算和校核氧化空气用量，避免浆液中的剩余空气以气泡的形式从氧化区底部溢至浆液表面，导致吸收塔浆液泡沫的增加。

3. 1. 5优化FGD系统运行方式。

在可以保证氧化效果的前提下，适当降低吸收塔的工作液位，减少浆液溢流量，防止浆液进入吸收塔入口烟道。在保证FGD脱硫效率的前提下，可以停运一台浆液循环泵，以减少浆液循环量，减少吸收塔内部浆液扰动。检查氧化风机的运行状况，保证备用氧化风机处于良好的状态，一旦运行风机停运，要保证能够及时启动备用风机，以免发生虹吸现象而造成大量浆液溢流。

3. 1. 6改进溢流管设计。

溢流管建议采用倒“U”型布置设计，在溢流点最高点设置透气口，在溢流管路设置冲洗水接口，在透气口处加装操作平台，以便于透气口堵塞时及时疏通来破坏虹吸现象。

3. 1. 7定期取塔浆液、废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏得化学分析工作，有效监控脱硫系统运转状况，发现浆液品质恶化趋势，及时采取处理手段。

3. 2 处理措施

3. 2. 1加专用消泡剂。

抑制吸收塔溢流的有效手段是向吸收塔区地坑定期加入脱硫专用消泡剂(如有机硅消泡剂)。在吸收塔出现起泡溢流初期，消泡剂加入量较大，在连续加入一段时间后，泡沫层逐渐变薄，可减少加入量，直至达到稳定的加药量。经过试验得出，需要指出的是消泡剂不能随便乱加，常用于水处理的有机硅消泡剂不适用与脱硫浆液的消泡环境。

3. 2. 2置换浆液。

如果已有效地控制了工艺水品质、石灰石浆液品质,且石膏浆液脱水系统、废水处理系统运行正常,但吸收塔浆液仍然经常性溢流,就需要倒空吸收塔内的浆液,重新上浆。

4 结束语

吸收塔浆液溢流是火电厂石灰石石灰—石膏湿法脱硫系统常见的问题之一，对FGD系统的稳定运行非常不利。因此，在FGD系统运行过程中，应适时监控吸收塔浆液状况，一旦出现浆液溢流，及时采取如降低吸收塔浆液液位、减小浆液供给量、调整浆液循环泵、加脱硫专用消泡剂等有效措施来确保FGD系统的安全、稳定运行。

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作者简介：万 飞，男，（1980、5）汉族，安徽淮北人，大学本科，主要从事电厂脱硫初灰技术管理工作