沧州--湿法脱硫系统浆液起泡溢流的原因分析 及解决办办法-沧州华润王安山

crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会1二○一一年十月石灰石－石膏湿法脱硫系统吸收塔浆液起泡溢流的原因分析及解决办法——沧州华润热电有限公司crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会2摘要：•在石灰石-石膏湿法脱硫系统运行过程中，由于脱硫工艺水质、入炉煤煤质、粉煤灰成分、锅炉燃烧工况、石灰石粉成份等因素的影响，造成脱硫吸收塔内部形成大量粘性泡沫，严重时会从吸收塔溢流管道或吸收塔排水地坑溢流。浆液起泡，浆液品质恶化，影响脱硫效率，且对生产现场环境造成污染。•本文从浆液起泡的机理、影响因素进行分析，探讨解决石灰石-石膏湿法脱硫系统吸收塔浆液起泡溢流的方法。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会3引言沧州项目公司2×300MW热电机组脱硫吸收塔为喷淋空塔，内置烟气隔板，设置三层浆液喷淋层，除雾器布置在脱硫后净烟气烟道，不设GGH，公用石灰石制浆、工艺水及石膏脱水系统。•自2011年3月起，#1、#2脱硫吸收塔排水地坑持续发生大量浆液起泡溢流，其中#1吸收塔排水地坑溢流浆液呈黑色，#2吸收塔地坑溢流颜色较浅，并随时间变化逐步呈现黄褐色（见下图）。针对#1、#2吸收塔排水地坑浆液起泡溢流异常工况的跟踪、分析及治理过程，判断造成此次脱硫吸收塔浆液起泡溢流的原因为多方面原因综合作用的结果，针对目前国内石灰石-石膏湿法脱硫工艺系统中，吸收塔浆液起泡溢流较为常见的几种影响因素，有针对性的收集、整理、统计和分析有关技术参数，采用排除法，查找主要影响因素，有针对性的制定技术管控措施，提高脱硫系统运行的稳定性。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会4图1：溢流浆液crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会5图2：#2吸收塔入口石膏堆积（拍摄于2011年10月24日）crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会62.浆液起泡溢流的影响因素1.吸收塔“虚假”液位；2.脱硫系统前端设备运行工况恶化的影响；3.脱硫系统本身运行工况的影响；4.脱硫工艺水水质影响；5.石灰石粉成分的影响；6.脱硫消泡剂影响因素；crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会72.1吸收塔“虚假”液位对于采用压差式液位计测量吸收塔液位的电厂，由于液位测量装置多采用装在吸收塔下部的，脱硫控制系统（DCS）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，由于密度值的变化造成吸收塔内真实液位高于显示液位，形成“虚假液位”。同时吸收塔底部浆液扰动引起液位波动，从而导致吸收塔间歇性溢流。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会8沧州项目#1、#2机组吸收塔排水地坑溢流浆液来自除雾器后疏水管路，起泡溢流浆液主要来自除雾器后冲洗水携带的大量浆液泡沫。由于脱硫系统除雾器为外置式折板型除雾器，布置在脱硫吸收塔出口净烟气烟道中，另外由于吸收塔内置烟气隔板，浆液泡沫进入除雾器后有两个途径：一是通过烟气携带经喷淋层洗涤后随烟气进入净烟气烟道；二是因吸收塔液位过高造成浆液溢流进入净烟气烟道后被洗涤后烟气携带。由于第一种途径需要由吸收塔中部向上经三层喷淋层石灰石浆液冲刷后再折返向下进入净烟气烟道，阻力及洗涤作用均会减少烟气对浆液泡沫的携带，因此第二种途径是浆液泡沫进入吸收塔的主要路径。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会9图3：#2吸收塔内烟气隔板（拍摄于2011年10月24日）crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会10吸收塔实际液位可以通过公式H=P/ρɡ计算，式中H为浆液池高度；P为压力变送器测量值；ρ为浆液取样处密度；ɡ为重力加速度。2011年3月15日9：00，对吸收塔浆液池高度进行计算标定，计算得出液面高度为4.95米，仪表显示测量高度为5.3米，负误差0.35米。但是由于计算中所用密度值取样位于吸收塔底部，位置区域介质主要为固液两项。而测量仪表中密度值采用压力变送器高度差换算得出，位置区域介质为固、液、气三项，所以计算中所用手工监测密度值较仪表测量密度值偏高。用仪表换算得出的密度值对计算得出的液位进行修正，计算液位为5.6米，正误差0.33米，由于差压式液位计位于距吸收塔零米1.5m标高处，吸收塔内正常液位高度在5.3-5.6米之间，所以计算液位（实际液位）不仅比测量液位高，而且误差会超过0.33米。实际的高液位造成的后果是容易造成吸收塔内浆液泡沫进入净烟道被烟气携带，进入原烟气烟道对增压风机产生破坏。实际的低液位可能造成烟气从隔板下短路进入净烟气烟道，造成脱硫出口二氧化硫浓度瞬间偏高。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会112.2脱硫系统前端设备运行工况恶化的影响锅炉在运行过程中投油、燃烧不充分，飞灰中有部分碳颗粒或焦油随烟气进入吸收塔，造成吸收塔浆液有机物含量增加，当上述物质在吸收塔内富集到一定程度时，在循环浆液泵作用下吸收塔内液面容易产生泡沫。自2011年2月下旬至3月中旬，#1、#2机组脱硫系统持续发生浆液溢流冒泡问题，从主要影响因素分析，可以分为两个阶段，第一阶段吸收塔浆液溢流起泡以上述原因为主。第一阶段自2月21日至3月2日，#1、#2机组脱硫系统浆液品质急剧恶化，浆液颜色变黑，多次发生黑色浆液自吸收塔地坑中心站一季度环境监测数据进行分析，对溢流出的浆液泡沫风干后溢流事件通过对锅炉飞灰含碳量、锅炉出口含氧量指标进行跟踪分析，并结合省环境监测取样化验，结果如下：crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会12图4：#2增压风机导流器叶片（拍摄于2011年10月24日）crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会13表1：煤灰成分分析时间KNaCaMgCuFeSiAlSP2月14日1.1630.6215.7250.57204.9476716.744.7281.392月16日2.1131.1994.5090.2240.0057.72473.2613.063.1840.1113月16日1.4420.47214.911.4860.00611.755.5418.5112.470.2943月17日1.1110.62721.81.2330.00410.2948.7916.9315.850.2543月高硫1.8520.76613.590.9790.00713.2657.5817.0114.020.9564月9日0.83051.975516.7050.75350.00912.4448.2414.8718.430.568crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会14表2溢流浆液化验结果化验项目KNaCaMgCuFeSiAlSP吸收塔沫11.7377.90916.047.4870.0134.39920.767.10732.761.911除尘器积灰11.0190.6678.2060.5460.0087.67549.518.946.7970.976除尘器积灰21.1340.5598.9360.6870.0087.78251.4920.917.2051.226吸收塔沫22.158915.729.550.014.56722.979.06232.32.021除尘器挂灰1.07850.6938.45950.4730.00759.347556.7518.564.05150.868石膏0.115024.980.61300.0983.1730.36162.880crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会15•1）#1机组自2月19日9：00-16:00持续低氧状态高负荷运行，锅炉出口氧量长时间低于1%；#2机组2月24日4:00-7:00分,3月1日3:00-7:30分，3月2日，11:30-13:30分三个时间段持续维持锅炉出口氧量低于1%；•2）省环境监测中心站于2011年3月2日下午15：30-16：40之间对#1、#2机组进行污染物监测期间，烟气中CO含量高达1600PPm，且由于一氧化碳难溶于水并积极参与脱硫化学反应，其含量能够说明锅炉缺氧燃烧，燃烧产物不充分；•3）通过对溢流浆液风干物进行含碳量化验，化验结果显示该种风干物残留高达25.64%的固定碳，且试验后残留物呈铁红色，含氧化铁较高，说明黑色浆液表面物质即为未完全燃烧的煤粉（见图2）；crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会16图5.吸收塔溢流浆液风干物、烧蚀残留物及化验报告crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会17•4）烟气中未完全燃烧的煤粉在吸收塔内被浆液洗涤，污染吸收塔内部浆液，造成吸收塔溢流；•5）锅炉后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。重金属离子增多引起浆液表面张力增加，从而使浆液表面起泡；crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会182.3脱硫系统本身运行工况的影响•1）脱硫装置脱水系统或废水处理系统不能正常投入，致使吸收塔浆液品质逐渐恶化；•2）脱硫工况变化（例如浆液循环泵启停对浆液的扰动）、吸收塔液位调控不稳定、除雾器冲洗效果不好（由于堵塞造成烟气分层流动，外置式除雾器后聚集大量泡沫、）等因素造成吸收塔浆液溢流；•根据对#1、#2机组脱硫系统吸收塔浆液起泡溢流的时间分析，溢流时间均发生在锅炉升负荷幅度较大和浆液循环泵启动过程中，吸收塔液位发生降低需要通过除雾器大量补水，造成除雾器后疏水量增大，除雾器后聚集的泡沫瞬时间通过疏水管（溢流管）进入吸收塔排水地坑，地坑容积无法容纳造成溢流。另外，由于启动浆液循环泵，对吸收塔液面造成剧烈扰动，扰动的直接后果是泡沫的大量生成。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会19图6：清洗过程中的#2吸收塔二级除雾器（2011年10月24日）crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会20图7：#2脱硫除雾器疏水管道crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会21•2.4脱硫工艺水水质影响1）脱硫工艺水中的金属离子（Na+、Mg2+）、氯离子（Cl-）、SS（悬浮物）、COD（化学需氧量）会在脱硫吸收塔内形成碱性物质、络合物及粘性杂质，在吸收塔内浆液析出CO2及富余O2气体工况下，在扰动作用下形成大量泡沫。2）该厂脱硫系统工艺水水源为循环水回水（工业水系统）,循环水水源为城市中水。3）下表3是对2011年1-3月份脱硫工艺水、浆液指标的对比表，从表中可以看出，脱硫工艺水水质已经远远偏离脱硫工艺水设计指标，其中由于金属离子及氯离子含量的严重超标，造成脱硫工艺水碱度增加并富氧化性，不仅造成脱硫系统浆液起泡，更严重的后果是恶化浆液品质，降低脱硫效率，腐蚀脱硫设备基体。4）另外，2月25日对循环水系统添加复合型杀菌剂，是造成3月初吸收塔浆液起泡的直接原因之一。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会22表3脱硫工艺水设计指标与实际供水、浆液指标对比表工艺水指标单位设计指标供水指标浆液指标超标情况pH―6―98.136.18/6.39达标钙离子mg/L364171412超标氯离子mg/L300233022838超标镁离子mg/L2863048超标CODcrmg/LI4062449超标crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会23•虽然实施脱硫工艺水技改项目引入深井水，但是水量不总10吨/时，对于高达100吨/时补水量的需求，不能从根本上解决脱硫工艺水水质问题。•另外由于中水污泥进入脱硫吸收塔，污泥中沉淀的大量重金属离子和中水悬浮物沉积物随污泥进入脱硫系统也是长期造成脱硫吸收塔浆液起泡的原因。2010年3月14日，由于中水系统#1机加池排泥系统故障，清理#1机加池，大量沉积多时的污泥进入脱硫吸收塔，加重了吸收塔浆液的起泡。crczp.版权所有CRPLMS设备管理经验交流会242.5石灰石粉成分的影响石灰石粉中含有MgO，如果MgO含量超标不仅影响脱硫效率，而且与SO42-反应会产生大量的泡沫。目前，该厂使用的石灰石粉主要来自保定唐县和曲阳县，石灰石粉矿石MgO含量正常情况下1%，部分石灰石粉能够达到0.5